EVOLUSI ARSITEKTUR KOMPUTER
·
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.
Source :
http://www.suwidi.or.id/downloads/kuliah/ArKom%2002%20(Klasifikasi%20Sistem%20Komputer)%20PDF.pdf
0 komentar:
Posting Komentar