Evolusi Arsitektur Komputer

       Pada kehidupan sehari-hari, kita tidak mungkin lepas oleh perangkat atau gadget seperti komputer terlebih lagi komputer pada era ini sudah tergolong sangat modern yang mutakhir. Terlebih lagi komputer saat ini sudah super mini yang sudah dapat kita bawa kemanapun kita pergi seperti gadget laptop, tablet, ataupun smartpone kita memakai tipe arsitektur komputer masa kini dan tercanggih. jika kita flashback ke masa lalu, kita pasti pernah mengetahui bahkan melihat sendiri bagaimana komputer pada jaman dahulu yang masih sangat besar volumenya dan memakan tempat, bahkan sistem operasi dan spesifikasinya sangat minim. seirin perkembangan teknologi semakin dapat diperkecil volume perangkat namun besar kapasitas dan performanya.

untuk lebih jelas lagi mari kita lihat evolusi dari arsitektur computer:

Pra Komputer

Alat hitung tradisional dan mekanik

Abacus, yang muncul sekitar 5000 tahun yang lalu di Asia kecil dan masih digunakan di beberapa tempat hingga saat ini, dapat dianggap sebagai awal mula mesin komputasi.Alat ini memungkinkan penggunanya untuk melakukan perhitungan menggunakan biji-bijian geser yang diatur pada sebuh rak.  Para pedagang di masa itu menggunakan abacus untuk menghitung transaksi perdagangan.  Seiring dengan munculnya pensil dan kertas, terutama di Eropa, abacus kehilangan popularitasnya.

Gambar 1. Alat Hitung Tradisional

Setelah hampir 12 abad, muncul penemuan lain dalam hal mesin komputasi.  Pada tahun 1642, Blaise Pascal (1623-1662), yang pada waktu itu berumur 18 tahun, menemukan apa yang ia sebut sebagai kalkulator roda numerik (numerical wheel calculator) untuk membantu ayahnya melakukan perhitungan pajak. Kotak persegi kuningan ini yang dinamakan Pascaline, menggunakan delapan roda putar bergerigi untuk menjumlahkan bilangan hingga delapan digit.  Alat ini merupakan alat penghitung bilangan berbasis sepuluh.  Kelemahan alat ini adalah hanya terbataas untuk melakukan penjumlahan.

 Tahun 1694, seorang matematikawan dan filsuf Jerman, Gottfred Wilhem von Leibniz (1646-1716) memperbaiki Pascaline dengan membuat mesin yang dapat mengalikan.  Sama seperti pendahulunya, alat mekanik ini bekerja dengan menggunakan roda-roda gerigi.

Gambar 2. Numeric Wheel Calculator

 A.       Generasi 1

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 

Tahun 1943, pihak Inggris menyelesaikan komputer pemecah kode rahasia yang dinamakan Colossus untuk memecahkan kode-rahasia yang digunakan Jerman.  Dampak pembuatan Colossus tidak terlalu mempengaruhi 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.

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 Harvd-IBM Automatic Sequence Controlled  Calculator, atau Mark I, merupakan komputer relai elektronik.    Kalkulator tersebut dapat melakukan perhitungan aritmatik dasar dan persamaan yang lebih kompleks. 

Gambar 3. Komputer Generasi ke-1

Pada pertengahan 1940-an, John von Neumann (1903-1957) bergabung dengan tim University of Pennsylvania dalam usha membangun konsep desin komputer yang hingga 40 tahun mendatang masih dipakai dalam teknik komputer.  Von Neumann mendesain Electronic Discrete Variable Automatic Computer(EDVAC) pada tahun 1945 dengan sebuh memori untuk menampung baik program ataupun data.  Teknik ini memungkinkan komputer untuk berhenti pada suatu saat dan kemudian melanjutkan pekerjaannya kembali.  Kunci utama arsitektur von Neumann adalah unit pemrosesan sentral (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal.  Tahun 1951, UNIVAC I (Universal Automatic Computer I) yang dibuat oleh Remington Rand, menjadi komputer komersial pertama yang memanfaatkan model arsitektur von Neumann tersebut.

Komputer Generasi pertama dikarakteristik dengan fakta bahwa instruksi operasi dibuat secara spesifik untuk suatu tugas tertentu.  Setiap komputer memiliki program kode-biner yang berbeda yang disebut “bahasa mesin” (machine language).  Hal ini menyebabkan komputer sulit untuk diprogram dan membatasi kecepatannya. 

Gambar 4. ENIAC Computer

Ciri lain komputer generasi pertama adalah penggunaan tube vakum (yang membuat komputer pada masa tersebut berukuran sangat besar) dn silinder magnetik untuk penyimpanan data.

B.        Generasi 2

Pada tahun 1948, penemuan transistor sangat mempengaruhi 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.

Gambar 5. Komputer Generasi ke-2

Pada awal 1960-an, mulai bermunculan komputer generasi kedua yang sukses di bidang bisnis, di universitas, dan di pemerintahan.  Komputer-komputer generasi kedua ini merupakan komputer yang sepenuhnya menggunakan transistor.  Mereka juga memiliki komponen-komponen yang dapat diasosiasikan dengan komputer pada saat ini: printer, penyimpanan dalam disket, memory, sistem operasi, dan program.

Salah satu contoh penting komputer pada masa ini adalah IBM 1401 yang diterima secaa luas di kalangan industri.  Pada tahun 1965, hampir seluruh bisnis-bisnis besar menggunakan komputer generasi kedua untuk memproses informasi keuangan. 

Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculan pada saat itu.  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.

C.        Generasi 3

Jack Kilby, seorang insinyur di Texas Instrument, mengembangkan sirkuit terintegrasi (IC : integrated circuit) di tahun 1958.  IC mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang terbuat dari pasir kuarsa.  Pada ilmuwan kemudian berhasil memasukkan lebih banyak komponen-komponen ke dalam suatu chip tunggal yang disebut semikonduktor.  Hasilnya, komputer menjadi semakin kecil karena komponenkomponen dapat dipadatkan dalam chip.  Kemajuan komputer generasi ketiga lainnya adalah penggunaan sistem operasi (operating system) yang memungkinkan mesin untuk menjalankan berbagai program yang berbeda secara serentak dengan sebuah program utama yang memonitor dan mengkoordinasi memori komputer.

Gambar 6. Komputer Generasi ke 3

D         Generasi 4

Setelah IC, tujuan pengembangan menjadi lebih jelas: mengecilkan ukuran sirkuit dan komponenkomponen 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.

Gambar 7. Komputer Generasi Ke-4 dengan VLSI

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 1971 membawa 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 perangkat rumah tangga seperti microwave oven, televisi, dn mobil dengan electronic fuel injection dilengkapi dengan mikroprosesor.

Gambar 8. Komputer Generasi ke-4

Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan Personal Computer (PC) untuk penggunaan di rumah, kantor, dan sekolah.  Jumlah PC yang digunakan melonjak dari 2 juta unit di tahun 1981 menjadi 5,5 juta unit di tahun 1982.  Sepuluh tahun kemudian, 65 juta PC digunakan.  Komputer melanjutkan evolusinya menuju ukuran yang lebih kecil, dari komputer yang berada di atas meja (desktop computer) menjadi komputer yang dapat dimasukkan ke dalam tas (laptop), atau bahkan komputer yang dapat digenggam (palmtop).

Pada masa sekarang, kita mengenal perjalanan IBM compatible dengan pemakaian CPU: IBM PC/486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV (Serial dari CPU buatan Intel). Juga kita kenal AMD k6, Athlon, dsb. Ini semua masuk dalam golongan komputer generasi keempat.

E.        Generasi 5

Mendefinisikan komputer generasi kelima menjadi cukup sulit karena tahap ini masih sangat muda. Contoh imajinatif komputer generasi kelima adalah komputer fiksi HAL9000 dari novel karya Arthur C. Clarke berjudul 2001:Space Odyssey. HAL menampilkan seluruh fungsi yang diinginkan dari sebuah komputer generasi kelima. Dengan kecerdasan buatan (artificial intelligence), HAL dapat cukup memiliki nalar untuk melakukan percapakan dengan manusia, menggunakan masukan visual, dan belajar dari pengalamannya sendiri.

Gambar 9. Komputer generasi ke-5

Jepang adalah negara yang terkenal dalam sosialisasi jargon dan proyek komputer generasi kelima. Lembaga ICOT (Institute for new Computer Technology) juga dibentuk untuk merealisasikannya. Banyak kabar yang menyatakan bahwa proyek ini telah gagal, namun beberapa informasi lain bahwa keberhasilan proyek komputer generasi kelima ini akan membawa perubahan baru paradigma komputerisasi di dunia. Kita tunggu informasi mana yang lebih valid dan membuahkan hasil.  

Referensi :

Kuliah Pengantar IlmuKomputer.Com

Copyright © 2003 IlmuKomputer.Com 

Sejarah Komputer

Ivan Sudirman

ivan@wiraekabhakti.co.id

 Romi Satria Wahono

romi@romisatriawahono.net 

kambing.ui.ac.id/bebas/v15/penulis/penulis-ivansudirman.php