Pengertian
Arsitektur
komputer adalah konsep perencanaan dan
struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer. Arsitektur komputer ini merupakan rencana
cetak-biru dan deskripsi fungsional dari kebutuhan bagian perangkat keras yang
didesain (kecepatan proses dan sistem interkoneksinya).
Dapat juga
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.
Arsitektur komputer ini mengandung 3 (tiga) sub-kategori,
diantaranya meliputi:
- Set intruksi (ISA).
- Arsitektur mikro dari ISA, dan juga
- Sistem desain dari semua atau seluruh
komponen dalam perangkat keras (hardware) komputer ini.
Evolusi
Charles Babbage (1792-1871),
penemu speedometer, merancang dan membangun
Difference Engine. Peranti mekanis ini, yang mirip dengan buatan Pascal
hanya mampu menjumlah dan mengurangkan, dirancang untuk menghitung tabel angka-angka
yang sangat bermanfaat bagi navigasi laut. Keseluruhan konstruksi mesin
dirancang untuk menjalankan algoritma tunggal, yakni metode differensial
berhingga menggunakan polynomial. Bagian menarik dari peranti ini adalah metode
keluarannya: ia melubangi pelat tembaga tipis,sehingga dapat dibayangkan
seperti peranti penyimpan data yang hanya dapat ditulisi sekali,misalnya kartu
berlubang dan CD ROM yang muncul belakangan.
Dengan terjadinya Perang Dunia Kedua,
negara-negara yang terlibat dalam perang tersebut berusaha mengembangkan
komputer untuk mengeksploit potensi strategis yang dimiliki komputer. Hal ini
meningkatkan pendanaan pengembangan komputer serta mempercepat kemajuan teknik
komputer. Pada tahun 1941, Konrad Zuse, seorang insinyur Jerman membangun
sebuah komputer, Z3, untuk mendesain pesawat terbang dan peluru kendali.
Pihak sekutu juga membuat kemajuan lain dalam pengembangan
kekuatan komputer.
Tahun 1943, pihak Inggris
menyelesaikan komputer pemecah kode rahasia yang dinamakan Colossus untuk
memecahkan kode rahasia yang digunakan Jerman. Dampak pembuatan Colossus tidak
terlalu memengaruhi perkembangan industri komputer dikarenakan dua alasan.
Pertama, Colossus bukan merupakan komputer serbaguna(general-purpose computer),
ia hanya didesain untuk memecahkan kode rahasia. Kedua, keberadaan mesin ini
dijaga kerahasiaannya hingga satu dekade setelah perang berakhir.
Usaha yang dilakukan oleh pihak
Amerika pada saat itu menghasilkan suatu kemajuan lain. Howard H. Aiken
(1900-1973), seorang insinyur Harvard yang bekerja dengan IBM, berhasil
memproduksi kalkulator elektronik untuk US Navy. Kalkulator tersebut berukuran
panjang setengah lapangan bola kaki dan memiliki rentang kabel sepanjang 500
mil. The Harvard-IBM Automatic Sequence Controlled Calculator, atau Mark I,
merupakan komputer relai elektronik. Ia menggunakan sinyal elektromagnetik
untuk menggerakkan komponen mekanik. Mesin tersebut beropreasi dengan lambat
(ia membutuhkan 3-5 detik untuk setiap perhitungan) dan tidak fleksibel (urutan
kalkulasi tidak dapat diubah). Kalkulator tersebut dapat melakukan perhitungan
aritmatik dasar dan persamaan yang lebih kompleks.
Perkembangan komputer lain pada masa
kini adalah Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC), yang dibuat
oleh kerjasama antara pemerintah Amerika Serikat dan University of
Pennsylvania. Terdiri dari 18.000 tabung vakum, 70.000 resistor, dan 5 juta
titik solder, komputer tersebut merupakan mesin yang sangat besar yang
mengonsumsi daya sebesar 160kW.
Pada tahun 1948, penemuan transistor
sangat memengaruhi perkembangan komputer. Transistor menggantikan tube vakum di
televisi, radio, dan komputer. Akibatnya, ukuran mesin-mesin elektrik berkurang
drastis. Transistor mulai digunakan di dalam komputer mulai pada tahun
1956. Penemuan lain yang berupa pengembangan memori inti-magnetik membantu
pengembangan komputer generasi kedua yang lebih kecil, lebih cepat, lebih dapat
diandalkan, dan lebih hemat energi dibanding para pendahulunya.
Mesin pertama yang memanfaatkan teknologi baru
ini adalah superkomputer. IBM membuat superkomputer bernama Stretch, dan
Sprery-Rand membuat komputer bernama LARC. Komputer-komputer ini, yang
dikembangkan untuk laboratorium energi atom, dapat menangani sejumlah besar
data, sebuah kemampuan yang sangat dibutuhkan oleh peneliti atom. Mesin
tersebut sangat mahal dan cenderung terlalu kompleks untuk kebutuhan komputasi
bisnis, sehingga membatasi kepopulerannya.
Hanya ada dua LARC yang pernah
dipasang dan digunakan: satu di Lawrence Radiation Labs di Livermore,
California, dan yang lainnya di US Navy Research and Development Center di
Washington D.C. Komputer generasi kedua menggantikan bahasa mesin dengan bahasa
assembly. Bahasa assembly adalah bahasa yang menggunakan singkatan-singakatan
untuk menggantikan kode biner.
Bahasa pemrograman Common
Business-Oriented Language (COBOL) dan Formula Translator (FORTRAN) mulai umum
digunakan. Bahasa pemrograman ini menggantikan kode mesin yang rumit dengan
kata-kata, kalimat, dan formula matematika yang lebih mudah dipahami oleh
manusia. Hal ini memudahkan seseorang untuk memprogram dan mengatur komputer.
Berbagai macam karier baru bermunculan (programmer, analis sistem, dan ahli
sistem komputer).
Setelah IC, tujuan pengembangan
menjadi lebih jelas: mengecilkan ukuran sirkuit dan komponen-komponen elektrik.
Large Scale Integration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip.
Pada tahun 1980-an, Very Large Scale Integration (VLSI) memuat ribuan komponen
dalam sebuah chip tunggal.
Ultra-Large Scale Integration (ULSI)
meningkatkan jumlah tersebut menjadi jutaan. Kemampuan untuk memasang
sedemikian banyak komponen dalam suatu keping yang berukurang setengah keping
uang logam mendorong turunnya harga dan ukuran komputer. Hal tersebut juga
meningkatkan daya kerja, efisiensi dan keterandalan komputer. Chip Intel 4004
yang dibuat pada tahun 1971membawa kemajuan pada IC dengan meletakkan seluruh
komponen dari sebuah komputer (central processing unit, memori, dan kendali
input/output) dalam sebuah chip yang sangat kecil.
Sebelumnya, IC dibuat untuk
mengerjakan suatu tugas tertentu yang spesifik. Sekarang, sebuah mikroprosesor dapat
diproduksi dan kemudian diprogram untuk memenuhi seluruh kebutuhan yang
diinginkan. Tidak lama kemudian, setiap piranti rumah tangga seperti microwave,
oven, televisi, dan mobil dengan electronic fuel injection (EFI) dilengkapi
dengan mikroprosesor.
Masa Depan Arsitektur Komputer
Arsitektur komputer akan selalu
dipengaruhi oleh tren serta kemampuan dari teknologi perangkat keras dan lunak.
Mulai dari elektromekanikal relay, tabung hampa, transistor, kemudian IC untuk
perangkat keras , ataupun dari bahasa mesin, assembly, bahasa tingkat tinggi
dan object-oriented language untuk perangkat lunak, semuanya mempengaruhi
bentuk dan perubahan arsitektur komputer.
Muncul sebuah pertanyaan: Kemanakah
arah evolusi arsitektur komputer?
Apabila kita melihat sejarah, kunci
perubahan arsitektur komputer adalah kerapatan dan kecepatan digital switch,
serta kerapatan dan kecepatan penyimpanan digital. Gambar dibawah
menunjukkan bahwa kapasitas data memiliki perkembangan lebih cepat daripada kecepatan untuk mengakses data.
Arsitektur komputer telah berevolusi
untuk mengoptimalkan pemanfaatan software dan hardware demi mendapatkan
peningkatan performa. Peningkatan performa ini didapat melalui penggunaan
replikasi dan spekulasi dalam system yang memanfaatkan sifat paralel.
Sudah ada tiga sifat paralel yang
dimanfaatkan:
- - Instruction-level parallelism
- -Task/process-level parallelism
- - Algorithmic parallelism
Ketiga sifat ini tidak ekskusif
sendiri-sendiri, dan kemungkinan dimanfaatkan secara bersamaan dan
berkesinambungan untuk meningkatkan performa komputer.
Batas dari pendekatan dengan cara ini
adalah penghitungan segala kejadian secara bersamaan, kemudian memilih hasil
yang tepat dan “membuang” hasil yang lain. Ini dapat dianalogikan sebagai DNA,
yang menghitung secara parallel bersamaan dan hanya memilih hasil yang “terbaik”.
Kedepan, dapat diharapkan bahwa perkembangan arsitektur komputer kearah
pemanfaatan kepadatan data dibandingkan dengan raw performance.
Sumber:
Wikipedia.org
https://www.scribd.com/doc/99061866/Perkembangan-Arsitektur-Komputer
http://himatro.ee.unila.ac.id/sejarah-perkembangan-arsitektur-komputer/
