ORGANISASI KOMPUTER :
SEBUAH PENGANTAR
Oleh :
Dipublikasikan dan didedikasikan
untuk perkembangan pendidikan di
MateriKuliah.Com
Lisensi Pemakaian Artikel:
Seluruh artikel di MateriKuliah.Com dapat digunakan, dimodifikasi dan disebarkan secara bebas untuk
tujuan bukan komersial (nonprofit), dengan syarat tidak menghapus atau merubah atribut Penulis. Hak
Atas Kekayaan Intelektual setiap artikel di MateriKuliah.Com adalah milik Penulis masing-masing, dan
mereka bersedia membagikan karya mereka semata-mata untuk perkembangan pendidikan di
MateriKuliah.Com sangat berterima kasih untuk setiap artikel yang sudah Penulis
ORGANISASI KOMPUTER : ORGANISASI KOMPUTER :
SEBUAH PENGANTAR SEBUAH PENGANTAR
Komputer merupakan sebuah alat yang melakukan pekerjaan dengan menjalankan
instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Sebuah program dibuat oleh seorang
programmer, untuk menginstruksikan kepada komputer melakukan jalinan yang
panjang dari aksi-aksi sederhana dan melakukan tugas yang lebih kompleks yang
diinginkan oleh pemakai komputer.
Dalam menjalankan sebuah program, komputer memiliki komponen-komponen yang
saling terkait dan terorganisasi secara tersetruktur, memiliki fungsi-fungsi logika dalam
menjalankan instruksi yang diberikan oleh program tersebut.
ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER
Andrew S. Tanembaum (2001), mengartikan organisasi komputer terstruktur sebagai
berikut :
Cara membuat struktur komputer sebagai suatu rangkaian abstraksi yang setiap
abstraksinya dibuat berdasarkan abstraksi sebelumnya sehingga kompleksitasnya
dapat diatasi dan sistem komputer dirancang secara sistematis dan terorganisasi.
Dari definisi tersebut di atas, berarti bahwa organisasi komputer mempelajari bagian
yang terkait dengan unit-unit operasional komputer dan hubungan antara komponen
sistem komputer. Sebagai contoh unit-unit operasional tersebut adalah adanya sinyal
kontrol, prosesor, interface, teknologi memori dan sebagainya.
Sedangkan arsitektur komputer, menurut William Stalling di definisikan sebagai
berikut :
Computer Architecture is the science and art of selecting and interconnecting
hardware components to create computers that meet functional, performance and
cost goals. So, computer architecture is not about using computers to design
building
Definisi tersebut memberikan pengertian bahwa arsitektur komputer merupakan studi
dalam merancang komponen hardware yang berhubungan untuk membentuk komputer
yang memiliki performance optimal dengan biaya yang wajar. Hal itu berarti pula bahwa
arsitektur komputer mempelajari atribut - atribut sistem komputer yang terkait dengan
seorang programmer. Seperti misalnya set instruksi, aritmetilka yang digunakan, teknik
pengalamatan, mekanisme
KOMPUTER SEBAGAI MESIN MULTI LEVEL
Komputer merupakan sebuah mesin multilevel. Yang dimaksud “level” disini adalah
suatu tingkatan bahasa dan mesin virtual yang mencerminkan tingkat kemudahan
komunikasi antara manusia sebagai pemrogram dengan komponen sirkuit elektronik
dalam sebuah komputer sebagai pelaksana instruksi sebuah pemrograman.
Logika Mesin Multi Level
Level 0 dalam struktur sebuah mesin merupakan level paling dasar yang juga disebut
level device yaitu level yang masuk dalam lingkup rekayasa elektronik. Program yang ada
pada level ini merupakan bahasa mesin L0 yang dapat dijalankan langsung oleh sirkuitsirkuit
elektronik.
Level 1 merupakan mesin virtual M1, yang memiliki bahasa mesin L1. Bahasa mesin
pada tingkatan ini tidak dapat langsung diterima oleh sirkuit-sirkuit elektronik,
melainkan harus diterjemahkan dahulu oleh suatu interpreter ke dalam bahasa mesin
L0.
Level 2 merupakan mesin virtual M2, yang memiliki bahasa mesin L2. Bahasa mesin
pada tingkatan ini juga tidak dapat langsung diterima oleh sirkuit-sirkuit elektronik,
melainkan harus diterjemahkan dahulu oleh suatu interpreter ke dalam bahasa mesin
L1.
Demikian seterusnya, sehingga Level n merupakan mesin virtual Mn, yang memiliki
bahasa mesin Ln. Bahasa mesin pada tingkatan ini juga harus diterjemahkan dahulu
oleh suatu interpreter ke dalam bahasa mesin pada tingkatan dibawahnya.
Gambar 1.1. Mesin Multi Level
Dari penjelasan tersebut dapat dipahami mengapa bahasa aras rendah seperti misalnya
bahasa assembly yang sulit dipelajari oleh manusia dapat diproses dengan cepat oleh
mesin komputer. Struktur mesin menjamin bahwa program-program tersebut pasti
dapat dijalankan tanpa harus memerlukan penerjemah.
Mesin Level 0
Mesin Level 1
Sedangkan programmer yang menjalankan level-n, memang akan lebih mudah
memahami bahasa dari level tersebut, tetapi mesin akan lebih lama melakukan proses
instruksinya karena masih memerlukan penerjemah atau interpreter.
Pada tahun 1940-an, komputer yang ditemukan pada masa itu masih bersifat layanan
terbuka. Pada tahap ini terjadi penciptaan Pemrograman Mikro. Pada saat itu
ditemukan komputer digital pertama yang memiliki dua level yaitu :
„h Level ISA (Istruction Set Architecture)
Level ini merupakan level yang berisi instruksi-instruksi mesin yang akan
langsung di interpretasi oleh rangkaian-rangkaian eksekusi hardware.
„h Level logika digital
Level ini merupakan komponen yang menjalankan instruksi-instruksi secara
langsung.
Kemudian pada perkembangannya di tahun 1951, Maurice Wilkes (Universitas
„h Level ISA
Sama seperti masa sebelumnya yaitu merupakan level yang berisi instruksiinstruksi
mesin yang akan langsung diinterpretasi oleh rangkaian-rangkaian
eksekusi hardware.
„h Level Interpreter
Merupakan interpreter built in yang berisikan program mikro yang
menjalankan instruksi-instruksi yang diberikan level ISA.
„h Level logika digital
Level ini merupakan komponen yang menjalankan instruksi-instruksi secara
langsung.
Dengan adanya interpreter tersebut menyebabkan rangkaian elektronik yang
dibutuhkan menjadi lebih sedikit karena sebagian tugas perangkat tersebut diambil alih
oleh interpreter.
Selanjutnya pada
tahun 1960, merupakan tonggak sejarah ditemukannya sistem operasi yang tersimpan
dalam komputer sepanjang waktu. Sistem operasi yang dimaksud di sini merupakan
sistem yang dirancang untuk melakukan otomatisasi pekerjaan operator dengan cara
membaca dan menjalankan program dan kartu kontrol tertentu. (Andrew S.
Tanembaum, 2001).
Tahun 1970 merupakan awal perpindahan fungsi ke kode mikro di mana para
pengembang komputer mulai menambahkan instruksi-instruksi pada pemrograman
mikro. Pemrograman mikro tersebut berkembang pesat selama tahun 1960-1970 an,
tetapi pada perkembangannya instruksi-instruksi pada pemrograman tersebut mulai
dikurangi dan meungkinkan instruksi yang masih ada dieksekusi secara langsung atau
pengendalian oleh hardware terhadap jalur data sehingga mesin-mesin dapat
ditingkatkan kecepatannya.
Berikut akan dibahas contoh komputer sebagai mesin 6 level. Perhatikan gambar 1.2
(Andrew S. Tanembaum (2001)). Komputer enam level pada gambar tersebut memiliki 6
tingkat arsitektur yang masing-masing memiliki fungsi sendiri-sendiri.
Level 0 dari mesin tersebut merupakan level logika digital, dimana berisi logika-logika
yang diwujudkan dalam bentuk logika gerbang. Level inilah yang merupakan hardware
sesungguhnya dari sebuah mesin. Logika digital dibentuk dalam suatu komponen analog
seperti misalnya transistor dan sebagainya.
Level 1 merupakan level arsitektur mikro. Pada level ini terdapat rangkaian dasar
sebuah prosesor yang disebut dengan Arithmetic Logic Unit (ALU) yang terdiri dari
sekumpulan register yang mampu melakukan operasi-operasi logika aritmatika
sederhana. Pada level ini juga terdapat program yang mengendalikan beberapa operasi di
dalamnya yang disebut dengan nama program mikro. Disamping sebagai pengendali,
program mikro ini juga berfungsi sebagai interpreter atau penerjemah untuk instruksiinstruksi
dari level di atasnya.
Level 2 disebut juga sebagai level arsitektur perangkat instruksi. Biasa disebut juga
level ISA (Instruction Set Architecture). Level ini berisikan instruksi-instruksi dasar sebuah
mesin seperti yang biasanya terdapat pada manual book dari produk-produk komponen
komputer yang dikeluarkan oleh pabrik.
Level 3 merupakan level mesin sistem operasi. Level ini merupakan level pengaturan
mesin yang dilakukan oleh sebuah perangkat lunak yang disebut dengan sistem operasi.
Logika Digital
Arsitektur Mikro
Arsitektur Perangkat Instruksi
Mesin Sistem Operasi
Bahasa Rakitan
Bahasa tingkat tinggi
TEGUH WAHYONO 6
Artinya adalah bahwa pekerjaan-pekerjaan yang dilakukan oleh mesin diinterpretasikan
secara parsial oleh sistem operasi.
Level 4 merupakan level bahasa rakitan. Jika pada level 0 sampai dengan level 3
implementasinya dikerjakan oleh programmer sistem, mulai level 4 pekerjaan dapat
dilakukan oleh programer aplikasi.
Level 5 merupakan level bahasa tingkat tinggi. Pada level ini, programer yang ingin
memberikan instruksi pada komputer tidak perlu susah-susah belajar bahasa mesin
karena bahasa yang dipakai adalah bahasa aras tinggi yang lebih mudah dipahami oleh
manusia.
PERKEMBANGAN KOMPUTER
Seiring dengan perkembangan peradaban berkembang pula berbagai alat bantu yang
digunakan manusia dalam melaksanakan tugasnya. Teknik pengolahan data selalu
berkembang dari waktu ke waktu. Kualitas informasi yang dihasilkanpun selalu
meningkat dari masa ke masa.
Berikut akan di bahas empat tahap evolusi teknik pengolahan data yaitu tahap manual,
tahap mekanikal, tahap mekanik elektronik dan tahap elektronik.
TAHAP MANUAL
Tahap ini ditandai dengan mulai dikembangkannya sistem penghitungan yang dilakukan
manusia. Dari semula yang hanya menggunakan sistem sepuluh jari tangan, kemudian
berkembang dengan sistem perhitungan menggunakan tanah liat. Tahun 9000-2500 SM,
secara bertahap manusia mulai menemukan sistem perhitungan jam, perhitungan
kalender, rumus-rumus dan fungsi-fungsi untuk menghitung suatu nilai.
Pada perkembangan berikutnya, sebagai titik tolak pencatatan modern Moors dari
spanyol pada tahun 1150 M mempromosikan kertas di daratan Eropa sebagai alat
pencatatan. Kemudian diikuti dengan penemuan alat cetak pada tahun 1455 oleh
Johann Gutenberg dari
salinan-salinan injil. Di Eropa, alat tersebut sangat populer hingga akhirnya
memunculkan ide untuk pembuatan printer. Teknik-teknik pencatatan secara manual
ini terus berkembang seiring dengan penemuan-penemuan baru seperti audit catatan (di
Yunani) dan sistem perbankan (di Roma).
Sampai kini, sistem pencatatan secara manual masih sering dipakai pada instansi atau
perusahaan-perusahaan kecil yang tidak terlalu kompleks transaksinya. Meskipun
memiliki kelemahan yaitu kurang akurat dan sering terlambat, tetapi paling tidak dengan
sistem ini akan menghasilkan informasi yang bisa terbaca oleh pemakainya. Kelebihan
dari sistem manual adalah sistem ini mudah beradaptasi bila terjadi perubahan kondisi
disamping tidak memerlukan biaya yang cukup tinggi untuk implementasinya.
TAHAP MEKANIKAL
Pada tahap ini, manusia mulai menggunakan mesin manual sebagai alat bantu
pemrosesan data. Diawali dengan ditemukannya Pascal’s Machine Arithmetique atau juga
dikenal dengan nama The Pascaline oleh seorang ahli matematika dan filsafat dari
Perancis yang bernama Blaise Pascal (1623-1662). Dilanjutkan pada tahun 1777,
Charles Mahon menciptakan mesin logika yang pertama yang diberi nama Logic
Demonstrator yang mampu memecahkan problema numerik bentuk logika dan
probabilitas.
Gambar 1.3. The Pascaline
Selanjutnya pada tahun 1833, juga ditemukan suatu konsep pemrosesan data yang
menjadi dasar kerja dan prototipe dari komputer-komputer sekarang yang dikenal
dengan mesin Babbage’s Analytical Engine. Mesin Babage dikembangkan oleh Charles
Babbage seorang professor matematika dari Universitas Cambridge Inggris.
Pada perkembangan berikutnya pada tahun 1854, Teori Aljabar Booelan ditemukan oleh
George S. Boole seorang ahli logika dari Inggris. Teori tersebut pada akhirnya mendasari
cara kerja sirkuit di komputer.
Sistem pencatatan secara mekanikal terus berkembang dan dengan bantuan mesin,
pemrosesan data akan lebih cepat dan tepat. Tetapi kelemahannya adalah kurang
fleksibelnya sebuah mesin mengingat tingkat kesulitan yang cukup tinggi untuk
menerapkan perubahan-perubahan dalam prosedurnya. Disamping itu diperlukannya
volume prosessing yang lebih tinggi dan lebih sulit dalam melakukan perbaikan data
yang sudah terlanjur diproses.
TAHAP MEKANIK-ELEKTRONIK
Tahap mekanik-elektronik, diawali dengan penemuan mesin tabulasi kartu plong pada
tahun 1890 sebagai mesin pertama yang bergerak secara mekanik-elektronik dan lebih
otomatis. Mesin itu ditemukan oleh Dr. Herman Holerith yang bekerja sama dengan Biro
Sensus Amerika Serika untuk mempercepat pengolahan data sensus.
TEGUH WAHYONO 8
Gambar 1.3. Hollerith Electric Tabulating System
Pemrosesan kartu plong tersebut sebenarnya didasarkan pada gagasan yang sangat
sederhana. Diawali dengan pencatatan data input dengan kode berbentuk lubanglubang
pada kartu.
Sukses dengan mesin tersebut, Dr. Holerith mendirikan sebuah perusahaan dengan
nama Tabulating Machine Company pada tahun 1896 yang merupakan cikal bakal
perusahaan IBM (International Business Machine).
TAHAP ELEKTRONIK
Tahap ini ditandai dengan penemuan komputer digital elektronik yang pertama pada
tahun 1942. Komputer tersebut merupakan komputer pertama yang menggunakan
tabung hampa udara dan dikenal dengan nama komputer ABC (Atanasoff-Berry
Computer). Penemunya adalah Profesor John V. Atanasoff bersama asistennya Clifford
Gambar 1.4. MARK I
Kemudian pada tahun 1944, Profesor Howard Aiken dari
dibantu para ahli teknik dari IBM menemukan suatu mesin hitung otomatis yang diberi
nama MARK I. Mesin ini berukuran raksasa dengan tinggi sekitar 8 feet dan panjang
sekitar 55 feet. Berisi 760.000 sparepart dan kira-kira 5000 mil kabel. Meskipun sudah
elektonis, MARK I tidak digolongkan sebagai komputer generasi pertama karena program
yang terdapat pada komputer tersebut tidak dapat tersimpan di dalam memori.
Komputer yang digolongkan sebagai generasi pertama adalah komputer elektronik yang
menggunakan konsep stored program yaitu bahwa setiap operasi komputer dikontrol
oleh program yang disimpan didalam memori. Komputer jenis ini pertama kali dibangun
oleh Dr. John W Mauchly dan J Presper Eckert Jr beserta dengan tim-nya di Universitas
Pensilvania.
Tabung vackum mulai dipergunakan pada mesin itu untuk menggantikan fungsi dari
relay-relay. Komputer yang diberi nama ENIAC (Electronic Numerical Integrator and
Calculator) tersebut bisa melakukan 300 perkalian per detik serta bisa melaksanakannya
300 kali lebih cepat daripada alat lain pada masa itu.
Gambar 1.5. ENIAC
Kemudian pada tahun 1946 John Von Neuman seorang ahli matematika dan anggota
Institute of Advance Study di Princention
Goldstine dan A.W. Binks telah mengajukan suatu makalah yang menyarankan bahwa
dalam pembuatan komputer sebaiknya menggunakan angka binary. Sistem angka
binary disajikan hanya dengan dua digit yaitu “0” dan “1”. Konsep tersebut pada
akhirnya menjadi tonggak sejarah dalam terciptanya komputer digital yang akhirnya
membawa Neumann pada julukan “promoter of the stored program (software) concept”.
Pada perkembangan berikutnya, komputer generasi pertamapun bermunculan dari
berbagai perusahaan pengembang komputer seperti MARK II, MARK III, IBM 702, CRC,
UNIVAC II, IBM 705, Datamatic 1000 yang dibuat oleh Honey Well Corp dan lain
sebagainya.
Komputer generasi kedua mempunyai ciri-ciri telah digunakannya transistor sebagai
sirkuit dan dioda untuk menggantikan tabung vakum yang usianya lebih pendek,
pembuatan program dengan bahasa tingkat tinggi, kapasitas memori utama yang cukup
besar dan mempunyai kemampuan proses real-time dan time-sharing. Disamping itu
program komputer dapat dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman tingkat
tinggi seperti ALGOL, FORTRAN, COBOL. Secara phisik, ukuran komputernya juga lebih
kecil jika dibanding dengan generasi sebelumnya.
Beberapa jenis komputer yang masuk kategori generasi kedua ini antara lain adalah
Komputer PDP 1, Komputer PDP 8, yang juga diproduksi oleh DEC pada tahun 1963,
Komputer IBM7070, IBM 1400, IBM 1600 yang diproduksi oleh perusahaan komputer
International Bussines Machine, UNIVAC III, UNIVAC-SS80, UNIVAC 1107 yang
diproduksi oleh Sperry Rand-Univac, NRC 300 yang diproduksi untuk menangani sistem
penjualan oleh National cash Register dan lain-lain.
Komputer Generasi Ketiga (1963-1965)
Komputer Generasi ketiga ditandai dengan munculnya sirkuit-sirkuit mini, yang
berbentuk hybrid integrated circuit. Pada sirkuit mini tersebut, transistor dan diode yang
terpisah diletakkan dalam satu tempat. Beberapa ciri yang lain dari generasi ini adalah
adanya integrasi antara perangkat keras dan perangkat lunak dan berorientasi ke
komunikasi data dan penanganan lebih dari satu operasi secara serempak.
Gambar 1.7. IBM S/360
Karakteristik generasi ketiga mulai terlihat jelas ketika pada tahun 1964 IBM
menciptakan sebuah komputer baru menggunakan IC yang disebut dengan IBM S/360.
Komputer generasi keempat, dimulai sejak tahun 1970 dengan digunakannya LSI (Large
Scale Integration). LSI merupakan pemadatan beribu-ribu IC (Integrated Circuit) yang
dijadikan satu dalam sebuah chip yaitu sebuah lempengan persegi empat yang memuat
rangkaian-rangkaian terpadu didalamnya.
Gambar 1.8. IBM 370 Model 145
Disamping itu, komputer generasi ini juga ditandai dengan mulai digunakannya
mikroprosesor dan memori internal yang menggunakan semikonduktor yang berbentuk
chip juga.
Komputer generasi keempat yang pertama adalah komputer yang diproduksi IBM
Corporation dan diberi nama IBM 370. Kemudian pada masa itu juga mulai berkembang
adanya jaringan komputer dengan konsep LAN (Local Area Network) yang dikenalkan
pertama kali oleh Datapoint Corporation.
Komputer Generasi Kelima (1980 - …)
Komputer generasi kelima ditandai dengan pemanfaatan VLSI (Very Large Scale
Integration). Pengembangan VLSI ini dipelopori oleh Jepang dengan mendirikan suatu
lembaga untuk pengembangan teknologi komputer di
(Institute for New Computer Technology).
Gambar 1.9. Berbagai jenis komputer generasi ke
Teknologi komputerpun terus berkembang. Perkembangan komputer dirancang
sedemikian baik dari sisi perangkat keras maupun perangkat lunak.
0 komentar
Posting Komentar