Evolusi Komputer dan Performa energi

EVOLUSI KOMPUTER DAN PERFORMA
Computer and Performance Evolution

I.

Pengertian Komputer
Komputer adalah sebuah mesin hitung elektronik yang secara cepat
menerima dan menyimpan informasi masukan digital dan mengolah
informasi menurut seperangkat instruksi yang tersimpan dalam komputer
dan menghasilkan keluaran informasi yang dihasilkan setelah diolah.
Dalam bentuk yang paling sederhana komputer terdiri dari lima bagian
utama yang mempunyai fungsi sendirisendiri. Unit-unit tersebut adalah:
masukan, memori, aritmatika dan logika, keluaran dan kontrol.

II.

Komputer Generasi Pertama
Komputer pertama kali dibuat oleh ENIAC (Electronic Numerical
Integrator And Computer) dengan Prosesor dalam bentuk tabung vakum
pada tahun 1942 yang dirancang oleh John Mauchly dan John Presper di
Enkert, Universitas Pennsylvania dengan berat puluhan ton, sangat lebar

dan membutuhkan daya listrik yang sangat besar.

A.

ENIAC Computer
Komputer pertama atau disebut juga komputer ENIAC ini
secara garis besar memanfaatkan teknologi sebagai berikut:
1. Menggunakan vacuum tube untuk pemrosesan (prosesor) dan
penyimpanan.
2. Memori kecepatan tinggi bersama untuk program dan data.
3. Menggunakan main memory cepat dan secondary memory
lambat.
4. Menggunakan instruksi input-output.
5. Pertama meperkenalkan ferrite core memory.
6. Menggunakan electromechanical magnetic drum sebagai
secondary memory.
7. Menggunakan register untuk penyimpanan operand dan hasil
dari instruksi di dalam CPU.
8. Menggunakan peripheral device seperti magnetic tape,
magnetic drum, paper tape dan card punch.

9. Menggunakan konsep interupsi.
1

Juga perlu diketahui bahwa Komputer ini murni mesin
hardware

yang

tidak

mempunyai

sistem

operasi,

bahkan

pemrogramannya dilakukan dalam bahasa mesin yang berbeda
setiap komputer. Pada komputer ini, User bekerja pada sejumlah

switch/saklar pada panel depan baik untuk start, run dan halt
komputer. Internal status ditampilkan pada sejumlah lampu pada
panel depan. Umumnya hanya dapat dioperasikan oleh desainer
atau programmer karena kompleks (rumit).

Gambar 1 Pemrograman dengan Komputer Pertama

Berikut beberapa tambahan detail spesifikasi dari komputer
ENIAC pertama, yakni:









B.

Menggunakan sistem Decimal (bukan binary)
Memiliki 20 accumulator untuk 10 digits
Diprogram secara manual melalui sakelar
Berisi 18,000 vacuum tubes
Berat 30 tons
Luas 15,0002 feet
Daya 140 kW
Kecepatan: 5,000 penambahan per detik

IAS Computer (von Neumann Machine) dan Stored

Program Concept.
Mesin von Neumann atau Komputer IAS (Princeton Institute
for Advanced Studies) yang dikembangkan di Institut tersebut
merupakan model dasar untuk stored program concept dan diikuti
2

hampir semua komputer setelahnya. Proyek yang dipimpin oleh
John Von Neumann mampu mengevolusi komputer dari yang
semula membutuhkan tempat dan daya yang besar kini lebih

sederhana, dengan physical structure yang tetap dan dapat
mengeksekusi

berbagai

komputasi

menggunakan

kontrol

pemrograman yang tepat tanpa modifikasi unit. Komputer ini
merupakan komputer pertama yang menggunakan strored program
concept. Pada hakekatnya stored program concept yakni:
1. Komputer mempunyai 5 unit utama: memory, ALU (Aritmatic
Logic Unit), control unit, input unit, dan output unit.
2. Program dan data disimpan bersama di dalam memori.
3. Pertama kali program berada di memori, kemudian komputer
dapat mengeksekusinya secara otomatis tanpa intervensi
manual.

4. Control unit mengambil (fetch) dan mengeksekusi instruksi
satu per satu secara sekuensial (berurut). Eksekusi sekuensial
tersebut dapat dimodifikasi oleh jenis instruksi tertentu.
5. Suatu instruksi dapat memodifikasi isi dari suatu lokasi
memori. Karena itu sebuah program dapat memodifikasi
dirinya sendiri.
Kesimpulannya, Stored Program Concept itu sendiri adalah
“Program bahasa mesin tersebut disimpan di dalam komputer serta
data relevan lainnya, dan secara intrinsik komputer mampu
memanipulasi program dan data tersebut, misalnya mengambil
(load) data / program dari disk ke memori, memindahkannya dari
satu lokasi memori ke lokasi memori lainnya, dan menyimpannya
kembali ke disk”.

3

Gambar 2 Struktur Komputer IAS

Kelebihan Komputer IAS:
a. Merupakan single address machine.

b. Instruction length pendek sehingga menghasilkan program yang
ukurannya kecil dan karenanya keperluan memorinya kecil. Hal
ini menyebabkan pengurangan biaya sistem (System Cost
Reduction).
c. Pengambilan (fetch) instruksi dilakukan dua buah sekaligus dan
membawanya ke memori. Sehingga satu instruksi selalu prefetched. Hal ini mengurangi access time untuk instruksi yg
kedua, sehingga mempercepat waktu siklus instruksi
d. Penggunaan instruksi “address modify” , menghasilkan
perubahan address field instruksi yang lain dalam memori.
Kekurangan Komputer IAS:
a. Lemah dalam pelaksanaan operasi I/O.
b. Instruksi input atau instruksi output menghasilkan transfer data
antara input device dan memori atau antara memori dan output
device. Pada kedua kasus, data harus melalui CPU, karena itu
tidak ada “direct memory access” antara memori dan subsistem
I/O.
c. Tidak mempunyai tipe instruksi “CALL” dan “RETURN”. Karena
itu tidak memungkinkan fasilitas subrutin (kumpulan perintah
yang ditujukan untuk menangani suatu tindakan dengan tujuan
untuk memudahkan pembuatan program).

4

Berikut beberapa detail spesifikasi Komputer IAS:
a. Kapasitas memori: 1000 x 40 bit words
Menggunakan sistem bilangan Biner
Panjang instruksi 20 bit ( 1 word = 2 instruksi )
b. Register-register dalam CPU
MBR (Memory Buffer Register)
MAR (Memory Address Register)
IR (Instruction Register)
IBR (Instruction Buffer Register)
PC (Program Counter)
AC (Accumulator)
MQ (Multiplier Quotient)

C.

Komputer Komersial
Selanjutnya muncul beberapa komputer setelah
ditemukannya Stored Program Concept itu. Sebagai berikut:



Universal Automatic Computer (UNIVAC I) dikembangkan
oleh Eckert—Mauchy Corporotion. Komputer ini cocok



untuk aplikasi saintifik dan komersial.
Berikutnya diikuti oleh UNIVAC II yang menawarkan
performa tinggi dan mempunyai kapasitas memori yang



besar.
Berikutnya seri komputer UNIVAC 1100 dengan
kompatibilitas antara berbagai model yang telah
dikeluarkan.

III.

Komputer Generasi Kedua
Pada komputer generasi kedua ini sudah tidak lagi digunakan
tabung vakum sebagai prosesornya, melainkan menggunakan Transistor
yang lebih kecil dan juga hemat daya dibandingkan dengan vacuum tube.
Beberapa perusahaan seperti IBM, NCR dan RCA dll, dengan cepat
memperkenalkan

teknologi

transistor

yang

meningkatkan

realibility
5

komputer. Pada komputer jenis ini, sudah mulai digunakan Printed Circuit
Board (PCB) sebagai pengganti wiring circuit yang bersifat lebih modular

yang mudah dilakukan penggantian sehingga produksi dan pemeliaharaan
nya

lebih

mudah.

Hal

yang

menarik

adalah

pemrogramannya

menggunakan bahasa tingkat tinggi yang merupakan lompatan yang
besar untuk komputer generasi kedua ini.
Pembuat

komputer

generasi

ini

juga

telah

mengembangkan

compiler yang bervariasi seperti FORTRAN dan COBOL. Mempunyai
berbagai macam peripheral seperti console typewriter, card reader, line
printer, CRT display, graphic device dan lainnya. Pada generasi ini juga
sudah mulai bermunculan program aplikasi dan dapat digunakan untuk
menyelesaikan pekerjaan akuntansi, pajak, inventory control, purchase
order generation, invoicing dan lainnya. Tentu saja di masa ini Organisasi
besar yang menggunakan komputer juga membentuk tim programmer
untuk pengembngan host program mereka.

A.

Tabel Fitur Komputer Generasi Kedua

No

Nama Fitur

Tipe

Keterangan

.
1

Opeating
system

System
software

Me ‘manage” sumberdaya sistem
dan penanganan keperluan user
yang berasal dari program aplikasi
user

2

Batch
processing

System usage

Multi programmer/user sharing
dengan sistem besar yang tersentral
yaitu dengan mengirimkan
programnya untuk batch dan
mengambil hasilnya kemudian.

3

Multiprogramm
ing

Peningkatan
throughput
sistem

Eksekusi concurrent pada multi
program; multiplex CPU menghindari
waktu kosong selama operasi I/O.

4

Timesharing

System usage

Multiple remote user shairng pada
sebuah komputer melalui terminalterminal; sistem mengalokasikan
potongan-potongan waktu ke
terminal user yg menawarkan
respons yg cepat

5

High level
programming

Programmer
aid

Penyederhanaan pemrograman
komputer; tidak diperlukan
6

language.com
piler

IV.

pengetahuan hardware atau bahasa
mesin untuk membuat program;
produktivitas programmer meningkat

6

Magnetic hard
disk

Auxiliary
storage

Lebih cepat dan lebih andal dari
magnetic drum; read/write head
melayang

7

Index register

Programmer
aid

Digunakan untuk pengalamatan
operand pada iterasi; menawarkan
efisiensi pemrograman

8

Instruksi CALL
dan RETURN

Peningkatan
throughput
sistem

Menawarkan fasilitas subrutin;
menghidari pemrograman yg
repetitif; meningkatkan
produktivitas programmer serta
utilisasi ruang memori.

9

Floating point
arithmetic

Untuk operasi
floating point
pada ALU

Untuk aplikasi scientific yang
memerlukan presisi tinggi.

10

Data channel /
DMA transfer

Untuk
transfer data
pada hardware

Mendukung device kecepatan tinggi
dan juga mengizinkan parallelism
antara CPU dan I/O

11

Minicomputer

Low cost
computer

Menghasilkan komputer untuk
organisasi dan institusi kecil;

Komputer Generasi Ketiga
Setelah berhasilnya ditemukan transistor, Komputer generasi ketiga
memasuki

era

Microelectronics

microelectronics
merupakan

dasar

sebagai
penemuan

pengganti
dari

transistor.

integrated-circuit

(lintasan yang terintegrasi).
Microelectronics merupakan benar – benar “small-electronics” yang
dapat dibuat dengan semikonduktor. Contoh: silicon wafer (wafer silikon).
Microelectronics lebih dikenal dengan nama chip.
Beberapa kontribusi dan penemuan di masa ini adalah:
1. Adanya Penemuan chip IC (integrated circuit) yang merupakan sukses
besar

dalam

bidang

elektronika

untuk

membangun

sistem

mikroelektronika.

7

2. IC mempunyai banyak keuntungan dibandingkan komponen diskrit:
ukuran kecil, kecepatan lebih tinggi, biaya rendah, meningkatkan
keandalan (realibility).
3. Penggunaan komputer dalam suatu pemrosesan kontinyu dan sektor
manufaktur seperti penyulingan BBM dan distribusi daya listrik
menjadi populer.
4. Perusahan yg terkenal seperti IBM, UNIVAC, HP, ICL dan DEC mulai
mendominasi industri computer.
5. Dominasi minicomputer membuat kesempatan kerja yang lebih
banyak untuk komputer profesional.

A.

Moore’s Law



B.
N

Kepadatan komponen dalam sebuah chip meningkat
Gordon Moore - cofounder of Intel
o Jumlah transistor dalam chip menjadi dua kali lipat tiap




tahun
Sejak 1970 perkembangan agak lambat
Jumlah transitor menjadi 2 kali dalam




berkembang tiap 18 bulan
Harga dari chip rata-rata tetap / tidak berubah
Higher packing density berarti jalur elektronik lebih pendek,





kemampuan makin meningkat
Ukuran yang mengecil meningkatkan flexebilitas
Mengurangi daya dan membutuhkan pendinginan
Beberapa Interkoneksi meningkatkan reliabilitas

sebuah

chip

Tabel Fitur Komputer Generasi Ketiga
Nama Fitur

Tipe

Keterangan

o.
1

Virtual
memory

Biaya berkurang
dengan memori
fisik terbatas

Sistem me-’manage’ program
besar yang sedang berjalan
melalui kerjasama antara CPU dan
sistem operasi

2

Pipelining

Parallelism dalam
siklus instruksi

Throughtput CPU secara
keseluruhan meningkat

3

Multiprocessi
ng

CPU yg banyak
dalam sebuah
sistem

Eksekusi secara simultan dari
beberapa program dengan CPU
yang berbeda.

4

Memori
semikondukto

Memori Teknologi
baru pada chip IC

Kecepatan lebih tinggi, ukuran
kecil, dan mudah pemelihraannya
8

r

dibandingkan core memory

5

Memori cache

Intermediate
hardware buffer
antara CPU dan
main memory

Menghemat waktu CPU (dalam
pengambilan instruksi/operand
dengan mensuplai beberapa
instruksi/operand dari memori
buffer.

6

Local storage

Register internal
dalam CPU

Pengambilan operand dan
penyimpnan hasil lebih cepat

7

Konsep bus

Komunikasi tipe
baru antara CPU
dan subsistem
lainnya

Sharing path; biaya berkurang,
komunikasi lebih lambat

8

Komunikasi
data

Komunikasi antar
komputer

Transfer data jarak jauh melalui
saluran telepon

9

Microdiagnostic

Membantu
pemeliharaan;
auto diagnostic

Untuk aplikasi scientific yang
memerlukan presisi tinggi.

C.

Komputer Generasi Ketiga
1. IBM 360
IBM 360 diluncurkan pada tahun 1964 dan memiliki spesifikasi

sebagai berikut:


Set Instruksi Mirip atau Identik, dalam kelompok komputer ini
berbagai model yang dikeluarkan menggunakan set instruksi
yang sama sehingga mendukungkompabilitas sistem maupun



perangkat kerasnya.
Sistem Operasi Mirip atau Identik, ini merupakan feature yang
menguntungkan

konsumen

sehingga

apabila

kebutuhan

menuntut penggantian komputer tidak kesulitan dalam sistem


operasinya karena sama.
Kecepatan yang meningkat, model – model yang ditawarkan
mulai dari kecepatan rendah sampai kecepatan tinggi untuk



penggunaan yang dapat disesuaikan konsumen sendiri.
Ukuran Memori yang lebih besar, semakin tinggi modelnya akan



diperoleh semakin besar memori yang digunakan.
Harga yang meningkat, semakin tinggi modelnya

maka

harganya semakin mahal.
9

2. DEC PDP-8
PDP-8 diluncurkan pada tahun 1964 dan memiliki spesifikasi
sebagai berikut:




Minicomputer pertama kali tidak memerlukan ruangan ber-AC.
Embedded applications & OEM.
Arsitektur PDP-8 sangat berbeda dengan IBM terutama bagian



sistem bus. Pada komputer ini menggunakan omnibus system.
Sistem ini terdiri atas 96 buah lintasan sinyal yang terpisah,
yang digunakan untuk membawa sinyal – sinyal kontrol, alamat



maupun data.
Arsitektur bus seperti PDP-8 ini nantinya digunakan oleh
komputer – komputer modern.

V.

Komputer Generasi Kini
Komputer

generasi

terakhir

ini

sudah

memanfaatkan

mikroprocessors. PERKEMBANGAN MICROPROCESSOR

1.

1971 - 4004
 Microprocessor pertama
 Semua komponen CPU adalah single chip
 4 bit

2.

Diikuti dengan munculnya 8008 tahun 1972
 8 bit
 Mikroposessor dengan desain applikasi khusus

3.

1974 – 8080
 Intel adalah mikroprosessor dengan kegunaan umum

Dengan teknologi microprocessor ini didapat banyak keuntungan,
antara lain: Kecepatan prosessor meningkat, Kapasitas memori meningkat.
Perkembangan yang demikian memungkinkan orang-orang biasa untuk
menggunakan komputer biasa (personal computer). Komputer tidak lagi
menjadi

dominasi

pemerintah.

Pada

perusahaan-perusahaan
pertengahan

tahun

besar

1970-an,

atau

lembaga

perakit

komputer

menawarkan produk komputer mereka ke masyarakat umum. Komputerkomputer ini, yang disebut minikomputer, dijual dengan paket piranti
lunak yang mudah digunakan oleh kalangan awam. Piranti lunak yang
paling populer pada saat itu adalah program word processing dan
spreadsheet. Pada awal 1980-an, video game seperti Atari 2600 menarik
10

perhatian konsumen pada komputer rumahan yang lebih canggih dan
dapat diprogram.
Seiring dengan menjamurnya penggunaan komputer di tempat
kerja, cara-cara baru untuk menggali potensial terus dikembangkan.
Seiring dengan bertambah kuatnya suatu komputer kecil, komputerkomputer tersebut dapat dihubungkan secara bersamaan dalam suatu
jaringan untuk saling berbagi memori, piranti lunak, informasi, dan juga
untuk dapat saling berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Jaringan
komputer memungkinkan komputer tunggal untuk membentuk kerjasama
elektronik

untuk

menyelesaikan

suatu

proses

tugas.

Dengan

menggunakan perkabelan langsung (disebut juga Local Area Network atau
LAN), atau kabel telepon, jaringan ini dapat berkembang menjadi sangat
besar.

VI. Komputer Masa Kini
Sudah tentu saat ini perkembangan komputer sangat pesat, seperti
bunyi Hukum Moore:

VII. Komputer Generasi Kelima (Modern Computer)
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 atau AI), HAL dapat cukup memiliki nalar
untuk melakukan percapakan dengan manusia, menggunakan masukan
visual, dan belajar dari pengalamannya sendiri.
Walaupun mungkin realisasi HAL9000 masih jauh dari kenyataan,
banyak fungsi-fungsi yang dimilikinya sudah terwujud. Beberapa komputer
dapat menerima instruksi secara lisan dan mampu meniru nalar manusia.
Kemampuan untuk menterjemahkan bahasa asing juga menjadi mungkin.
Fasilitas ini tampak sederhana. Namun fasilitas tersebut menjadi jauh lebih
rumit dari yang diduga ketika programmer menyadari bahwa pengertian
manusia sangat bergantung pada konteks dan pengertian ketimbang
sekedar menterjemahkan kata-kata secara langsung.
11

Banyak kemajuan di bidang desain komputer dan teknologi yang
semakin memungkinkan pembuatan komputer generasi kelima. Dua
kemajuan rekayasa yang terutama adalah kemampuan pemrosesan
paralel, yang akan menggantikan model non Neumann. Model non
Neumann

akan

mengkoordinasikan

digantikan
banyak

CPU

dengan
untuk

sistem
bekerja

yang
secara

mampu
serempak.

Kemajuan lain adalah teknologi superkonduktor yang memungkinkan
aliran elektrik tanpa ada hambatan apapun, yang nantinya dapat
mempercepat kecepatan informasi.
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.

12