- Pengertian Arsitektur Komputer
Arsitektur
komputer dapat didefinisikan dan
dikategorikan sebagai ilmu dan sekaligus seni mengenai cara interkoneksi
komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang
memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya. Dalam bidang
teknik komputer, arsitektur komputer adalah konsep perencanaan dan struktur
pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer.
Dalam teknik komputer,
arsitektur komputer merupakan seperangkat aturan dan metode yang menggambarkan
fungsi, organisasi, dan implementasi sistem komputer. Beberapa definisi
arsitektur mendefinisikannya sebagai penggambaran kemampuan dan model
pemrograman komputer tetapi bukan implementasi tertentu. Dalam definisi lain
arsitektur komputer melibatkan set instruksi arsitektur desain, mikroarsitektur
desain, desain logika , dan implementasi.
- Evolusi Arsitektur Komputer
1. Generasi Pertama : Tabung Vakum (1945 –
1955)
ENIAC ENIAC (Electronic
Numerical Integrator And Computer), pada tahun 1946 dirancang dan dibuat oleh
John Mauchly dan John Presper Eckert di Universitas Pennsylvania merupakan
komputer digital elektronik untuk kebutuhan umum pertama di dunia. ENIAC dibuat
di bawah lembaga Army’s Ballistics
Research Laboratory (BRL). Sebuah badan
yang bertanggung jawab dalam pembuatan jarak dan tabel lintasan peluru kendali
senjata baru. Sebelumnya tugas ini dilakukan oleh kurang lebih 200 personil
dengan menggunakan kalkulator untuk menyelesaikan persamaan matematis peluru
kendali yang memakan waktu lama. Tahun
1946 komputer dengan stored-program
concept dipublikasikasikan, yang
kemudian di kenal dengan Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced
Studies). Struktur komputer IAS ini terdiri : 1. Memori Utama, untuk menyimpan data maupun
instruksi. 2. Arithmetic Logic Unit
(ALU), untuk mengolah data binner. 3.
Control Unit, untuk melakukan interpretasi instruksi – instruksi di
dalam memori sehingga adanya eksekusi instruksi tersebut. 4. I/O, untuk berinteraksi dengan lingkungan
luar.
2. Generasi Kedua : Transistor (1955 – 1965)
Komputer era ini tidak
lagi menggunakan tabung vakum yang memerlukan daya operasional besar, tabung –
tabung itu digantikan komponen kecil
bernama transistor. Konsumsi daya listrik amat kecil dan bentuknyapun relatif
kecil. Transistor ditemukan di Bell Labs
pada tahun 1947 dan tahun 1950 telah meluncurkan revolusi elektronika modern.
Transistor mulai dugunakan di dalam komputer mulai pada tahuun 1956. Beberapa
bahasa pemrograman mulai bermunculan pada saat itu. Seperti cobol dan fortran.
3. Generasi Ketiga : Integrated Circuits
(1965 – 1980)
Pada tahun 1958 terjadi
revolusi elektronika kembali, yaitu ditemukannya integrated circuit (IC) yang merupakan penggabungan komponen –
komponen elektronika dalam suatu paket. IC mengkombinasikan tiga komponen
elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang terbuat dari pasir kuarsa.
Dengan ditemukan IC ini semakin mempercepat proses komputer, kapasitas memori
makin besar dan bentuknya semakin kecil.
4. Generasi Keempat : Very Large Scale
Integration (1980an)
Era keempat
perkembangan genarasi komputer ditandai adanya VLSI. Paket VLSI dapat menampung
10.000 komponen lebih per kepingnya dengan kecepatan operasi mencapai 100juta
operasi per detiknya. Masa – masa ini diawali peluncuran mikroprosesor Intel
seri 4004. Mikroprosesor 4004 dapat menambahkan dua bilangan 4 bit dan hanya
dapat mengalikan dengan cara pengulangan penambahan. Memang masih primitif,
namun mikroprosesor ini tonggak perkembangan mikroprosesor – mikroprosesor
canggih saat ini. Tidak ada ukuran pasti dalam melihat mikroprosesor, namun
ukuran terbaik adalah lebar bus data : jumlah bit data yang dapat dikirim –
diterima mikroprosesor. Ukuran lain adalah jumlah bit dalam register. Tahun 1972 diperkenalkan dengan mikroprosesor
8008 yang merupakan mikroprosesor 8 bit. Mikroprosesor ini lebih kompleks
instruksinya tetapi lebih cepat prosesnya dari pendahulunya.
5. Generasi Kelima
Sebenarnya cukup sulit
mendefinisikan komputer generasi kelima ini, dikarenakan masih terlalu muda.
Contoh imajinatif komputer genrasi kelima adalah komputer fiksi HAL9000 dari
novel karya Arthur C Clarke berjudul 2001:Space Odyssey. Dengan kecerdasan
buatan (AI) HAL dapat culup memiliki nalar untuk melakukan percakapan dengan
manusia, menggunakan masukan visula dan nelajar dari pengalamnnya sendiri.
Secara prinsip ciri-ciri komputer masa mendatang adalah lebih canggih dan lebih
murah dan memiliki kemampuan yang komplek karena mempunyai kecerdasan buatan.
- Klasifikasi Arsitektur Komputer
Terdapat beberapa
arsitektur kompyter yang menjadi landasan evolusi komputer hingga saat ini,
diantaranya :
Ø Arsitektur Von Neumann
Arsitektur von Neumann
(atau Mesin Von Neumann) adalah arsitektur yang diciptakan oleh John von
Neumann (1903-1957). Arsitektur ini digunakan oleh hampir semua komputer saat
ini. Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat bagian utama:
Unit Aritmatika dan Logis (ALU), unit kontrol, memori, dan alat masukan dan
hasil (secara kolektif dinamakan I/O). Bagian ini dihubungkan oleh berkas
kawat, “bus”.
Kriteria mesin Von
Neumann :
1. Mempunyai subsistem
hardware dasar yaitu sebuah CPU, sebuah
memori dan sebuah I/O system
2. Merupakan
stored-program computer
3. Menjalankan
instruksi secara berurutan
4. Mempunyai jalur
(path) bus antara memori dan CPU
Pada tahun 1966, Flyyn
mengklasifikasikan arsitektur komputer berdasarkan sifatnya yaitu :
1. Jumlah prosesor
2. Jumlah program yang dapat dijalankan
3. Struktur memori
Menurut Flyyn ada 4
klasifikasi komputer :
1. SISD (Single Instruction Stream, Single
Data Stream)
2. SIMD (Single Instruction Stream, Multiple
Data Stream)
3. MISD (Multiple Instruction Stream, Single
Data Stream)
4. MIMD (Multiple Instruction Stream,
Multiple Data Strea
Ø Arsitektur CISC (Complex Instruction Set
Computing)
CISC atau kumpulan
instruksi komputasi kompleks adalah suatu arsitektur komputer dimana setiap
instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan
dari memori (load ), operasi aritmatika, dan penyimpanan kedalam memori (store)
yang saling bekerja sama. Tujuan utama dari arsitektur CISC adalah melaksanakan
suatu instruksi cukup denganbeberapa baris bahasa mesin yang relatif pendek
sehingga implikasinya hanya sedikit saja RAM yangdigunakan untuk menyimpan
instruksi-instruksi tersebut. Arsitektur CISC menekankan padaperangkat keras
karena filosofi dari arsitektur CISC yaitu bagaimana memindahkan
kerumitanperangkat lunak ke dalam perangkat keras.
CISC adalah sebuah
arsitektur dari set instruksi dimana setiap instruksi akan menjalankan beberapa
operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memory, operasi aritmetika,
dan penyimpanan ke dalam memory, semuanya sekaligus hanya di dalam sebuah
instruksi. Karakteristik CISC dapat dikatakan bertolak-belakang dengan RISC.
Sebelum proses RISC didesain untuk pertama kalinya, banyak arsitek komputer
mencoba menjembatani celah semantik”, yaitu bagaimana cara untuk membuat
set-set instruksi untuk mempermudah pemrograman level tinggi dengan menyediakan
instruksi “level tinggi” seperti pemanggilan procedure, proses pengulangan dan
mode-mode pengalamatan kompleks sehingga struktur data dan akses array dapat
dikombinasikan dengan sebuah instruksi. Karakteristik CISC yg “sarat informasi”
ini memberikan keuntungan di mana ukuran program-program yang dihasilkan akan
menjadi relatif lebih kecil, dan penggunaan memory akan semakin berkurang.
Karena CISC inilah biaya pembuatan komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi
jauh lebih hemat.
Memang setelah itu
banyak desain yang memberikan hasil yang lebih baik dengan biaya yang lebih
rendah, dan juga mengakibatkan pemrograman level tinggi menjadi lebih
sederhana, tetapi pada kenyataannya tidaklah selalu demikian. Contohnya,
arsitektur kompleks yang didesain dengan kurang baik (yang menggunakan
kode-kode mikro untuk mengakses fungsi-fungsi hardware), akan berada pada
situasi di mana akan lebih mudah untuk meningkatkan performansi dengan tidak
menggunakan instruksi yang kompleks (seperti instruksi pemanggilan procedure),
tetapi dengan menggunakan urutan instruksi yang sederhana.
Ø Arsitektur RISC (Reduced Instruction Set
Computing)
RICS singkatan dari
Reduced Instruction Set Computer. Merupakan bagian dari arsitektur
mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi untuk negeset istruksi dalam
komunikasi diantara arsitektur yang lainnya. Reduced Instruction Set Computing
(RISC) atau “Komputasi set instruksi yang disederhanakan” pertama kali digagas
oleh John Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada tahun 1974 saat
ia membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor ternyata
menangani sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya. Komputer pertama yang
menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an. Istilah RISC
sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David Patterson,pengajar pada University
of California di Berkely.
RISC, yang jika
diterjemahkan berarti “Komputasi Kumpulan Instruksi yang Disederhanakan”,
merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi
dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada
komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vektor.
Selain digunakan dalam
komputer vektor, desain ini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain,
seperti pada beberapa mikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel
Corporation, Alpha AXP dari DEC, R4x00 dari MIPS Corporation, PowerPC dan
Arsitektur POWER dari International Business Machine. Selain itu, RISC juga
umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM (termasuk di
antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems,
serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.
Ø Arsitektur Blue Gene
Blue Gene adalah sebuah
arsitektur komputer yang dirancang untuk menciptakan beberapa superkomputer
generasi berikut, yang dirancang untuk mencapai kecepatan operasi petaflop (1
peta = 10 pangkat 15), dan pada 2005 telah mencapai kecepatan lebih dari 100
teraflop (1 tera = 10 pangkat 12). Blue Gene merupakan proyek antara Departemen
Energi Amerika Serikat (yang membiayai projek ini), industri (terutama IBM),
dan kalangan akademi. Ada lima projek Blue Gene dalam pengembangan saat ini, di
antaranya adalah Blue Gene/L, Blue Gene/C, dan Blue Gene/P.
Komputer pertama dalam
seri Blue Gene. Blue Gene/L dikembangkan melalui sebuah “partnership” dengan
Lawrence Livermore National Laboratory menghabiskan biaya AS$100 juta dan
direncanakan dapat mencapai kecepatan ratusan TFLOPS, dengan kecepatan puncak
teoritis 360 TFLOPS. Ini hampir sepuluh kali lebih cepat dari Earth Simulator,
superkomputer tercepat di dunia sebelum Blue Gene. Pada Juni 2004, dua
prototipe Blue Gene/L masuk dalam peringkat 500 besar superkomputer berada
dalam posisi ke-4 dan ke-8.
Pada 29 September 2004
IBM mengumumkan bahwa sebuah prototipe Blue Gene/L di IBM Rochester (Minnesota)
telah menyusul Earth Simulator NEC sebagai komputer tercepat di dunia, dengan
kecepatan 36,01 TFLOPS, mengalahkan Earth Simulator yang memiliki kecepatan
35,86 TFLOPS. Mesin ini kemudian mencapai kecepatan 70,72. Pada 24 Maret 2005,
Departemen Energi AS mengumumkan bahwa Blue Gene/L memecahkan rekor komputer
tercepat mencapai 135,5 TFLOPS. Hal ini dimungkinkan karena menambah jumlah rak
menjadi 32 dengan setiap rak berisi 1.024 node komputasi. Ini masih merupakan
setengah dari konfigurasi final yang direncanakan mencapai 65.536 node. Pada 27
Oktober, 2005, Lawrence Livermore National Laboratory dan IBM mengumumkan bahwa
Blue Gene/L sekali lagi telah menciptakan rekor dengan mengalahkan rekornya
sendiri setelah mencapai kecepatan 280.6 TFLOPS.
Referensi :
- http://adiseptiyawan.blogspot.com/2017/09/evolusi-arsitektur-komputer.html
- http://www.suwidi.or.id/downloads/kuliah/ArKom%2002%20(Klasifikasi%20Sistem%20Komputer)%20PDF.pdf
- https://id.wikipedia.org/wiki/Arsitektur_komputer