KONSEP DASAR DAN SEJARAH KOMPUTER 1.1 SIFAT DASAR DAN KOMPONEN KOMPUTER Manusia menggunakan/mengandalkan otak untuk melakukan kalkulasi, dengan demikian manusia merupakan komputer. Tetapi apabila ukuran komputasi semakin besar, maka terdapat dua keterbatasan serius yang akan dijumpai: Kecepatan komputer manusia terbatas. Operasi dasar (penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian) memerlukan waktu beberapa detik atau menit. Manusia apabila mengadapi perhitungan yang kompleks dan berulang-ulang cenderung error prone. Mesin tidak dipengaruhi oleh sumber-sumber kesalahan manusia seperti: gangguan, kesembronoan, kelelahan, dsb. Komputasi Manual dengan Kertas dan Pensil Kertas berfungsi untuk menyimpan informasi. Informasi yang ditulis di kertas meliputi daftar instruksi (algoritma dan program) serta data (angka) yang akan digunakan. Selama proses kalkukasi, hasil-hasil awal serta hasil akhir ditulis di kertas. Proses komputasi dilakukan di otak manusia, yang disebut prosesor. Dua fungsi utama otak adalah: fungsi kontrol, yaitu menterjemahkan instruksi dan dilakukan memiliki urutan yang benar menjamin yang fungsi eksekusi yaitu melakukan proses kalkulasi seperti penjumlahan, pengurangan, pembagian dan perkalian. Pada fungsi eksekusi ini otak manusia dibantu oleh kalkulator elektronik. Gambar 1.1a mengilustrasikan komputasi manusia. 1
2 Otak Kontrol Instruksi Eksekusi Data Kertas Kalkulator (a) Central Processing Program Control Instruksi Memory Input- Output Equipment Arithmatic Logic Data (b) Gambar 1.1 Komponen utama (a) komputasi manusia dan (b) komputasi mesin Komputasi Mesin Komponen utama komputasi mesin mirip dengan komputasi manusia di atas, hal ini ditunjukkan pada Gambar 1.1b. Beberapa kesamaan tersebut adalah: Memory unit sama dengan kertas pada komputasi manusia, berfungsi untu menyimpan instruksi dan data. Central processing unit (CPU) yang terdiri dari program control unit dan arithmatic-logic unit (ALU) sama dengan otak pada komputasi manusia. Program Control berfungsi menterjemahkan urutan instruksi. ALU melakukan eksekusi instruksi, juga dapat membedakan instruksi numeris (aritmatik) dan instruksi non-numeris seperti pencabangan program dan pemrosesan simbol. Perbedaan pokok komputasi manusia dan mesin adalah cara merepresentasikan informasi, yaitu instruksi dan data. Manusia menggunakan bahasa natural dengan banyak simbol dan menggunakan menggunakan
3 bilangan desimal (basis 10). Pada mesin komputas modern, informasi disimpan dan diproses dalam bentuk format bilangan biner, menggunakan dua simbol yaitu 0 dan 1 (basis 2). Format ini disebut dengan bits (binary digits). Agar mesin dapat berkomunikasi dengan manusia, diperlukan peralatan inputoutput (I/O), Monitor atau Printer, yang berfungsi untuk menterjemahkan bahasa mesin ke bahasa manusia. Dari uraian di atas, setiap komputer, apakah manusia atau mesin, harus memiliki komponen-komponen seperti berikut: 1. Prosesor yang bertugas menterjemahkan dan melakukan eksekusi program 2. Memori untuk menyimpan program dan data 3. Perantara untuk transfer informasi antar memori dan prosesor, dan antara komputer dan dunia luar. 1.2 EVOLUSI KOMPUTER Komputer yang kita gunakan saat ini adalah komputer elektronik yang merupakan hasil akhir dari inovasi komputer elektronik yang pertama kali ditemukan. Inovasi yang dilakukan para ahli terdahulu mencakup inovasi perangkat keras (arsitektur), perangkat lunak sistem (operating system) dan bahasa pemrograman yang tidak tergantung pada mesin. Berikut diuraikan evolusi komputer dari era mekanik hingga komputer (elektronik) generasi keempat yaitu era VLSI (very-large scale integration). 1.2.1 Era Mekanik Komputer mekanik, adalah komputer komponennya berupa roda gigi, poros, engkol, plat, yang semuanya terbuat dari besi/baja. Untuk menggerakkan perlu tenaga yang cukup kuat. Tabel 1.1 berikut menunjukkan perkembangan komputer mekanik. Tabel 1.1 Perkembangan komputer mekanik Tahun Penemu: Mesin Kemampuan 1642 Blaise Pascal Penjumlahan, pengurangan 1617 Gottfried Leibniz 1827 1834 Charles Babbage: Difference Engine Charles Babbage: Analytical Engine Penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian Evaluasi polinomial dengan metoda finite difference Komputasi serba-guna 1941 Zuse: Z3 Komputasi serba-guna 1944 Aiken: Harvard Mark 1 Komputasi serba-guna
4 1.2.2 Komputer Generasi Pertama (Vacuum Tubes) Pada era ini mulai dikenal luas generasi komputer elektronik yang serba guna. Dibandingkan komputer elektronik, komputer mekanik yang diuraikan di muka memiliki beberapa kelemahan: Kecepatan hitung dibatasi oleh gerakan-gerakan mekanis transformamsi informasi melalui (roda gigi, tuas, engkol) sangat susah dan tidak bisa diandalkan. Pada komputer elektronik informasi dikirim dengan arus listrik (gerakan elektron) yang memiliki kecepatan mendekati kecepatan cahaya (300,000 km/det). Komputer elektronik. Komputer elektronik yang serba guna yang pertama adalah ENIAC (Electrical Numerical Integrator and Calculator) pada tahun 1943 yang dibuat oleh John W. Mauchly & J Presper Eckert. ENIAC memiliki data sepert berikut: teridiri dari 18,000 vacum tubes beratnya 30 ton konsumsi daya listrik 140 kilowatts diprogram dengan 6000 saklar multiposisi Stored-program computer. Pada komputer ENIAC program dan data disimpan pada memori yang terpisah, sehingga pemasukan dan perubahan data merupakan pekerjaan yang membosankan. Gagasan menyimpan program dan data pada unit memori kecepatan tinggi, stored-program computer, disampaikan oleh John von Neuman, yang menjadi konsultan ENIAC. EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) adalah stored program computer yang pertama. Pada tahun 1946 John von Neuman mulai menciptakan stored program computeryang baru, yaitu IAS Machine, di Institut of Advanced Stuies di Princetoc. Asitektur inilah yang digunakan sebagai konsep dasar pengembangan komputer elektronik sampai sekarang. Von Neuman Machine memiliki lima bagian yaitu: Memori Arithmatic logic unit (ALU) program control Peralatan Input/output (I/O) 1.2.3 Komputer Generasi Kedua (Transistor): 1955-1965 Pada era transistor ditandai dengan inovasi perangkat keras dan sedikit metodologi perancangan program (teknologi perangkat lunak). Menggunakan transistor sebagai pengganti vacum tubes
5 Menggunakan cathode ray tube (CRT) untuk pengganti ferrite cores dan magnetic drum sebagai teknologi memori utama. Menggunakan perangkat keras floating point. Bahasa pemrograman "tingkat tinggi" yang tidak tergantung pada mesin (machine independent) seperti ALGOL, COBOL, FORTRAN. Pada era ini beberapa komputer yang ada adalah: PDP, IBM, dan CDC 1.2.4 Komputer Generasi Ketiga (Integrated Circuit): 1965-1980 Pada era IC perkembangan yang terjadi adalah: Penggunaan IC sebagai pengganti transistor, sehingga ukuran menjadi lebih kecil. Penggunaan memori semikonduktor sebagai memori utama. Teknik microprogramming, menjadikan disain CPU lebih sederhana dan fleksibel. Pemrosesan paralel, sehinga perhitungan menjadi lebih cepat. Penggunaan operating system. Beberapa jenis komputer generasi ketiga dari IBM (Mainframe) adalah: IBM System/360 IBM System/370 IBM System/4300 IBM System/3900 Komputer yang lain adalah seri PDP dari DEC 1.2.5 Komputer Generasi Kempat (VLSI): 1980-sekarang Pada tahun 1980, teknologi VLSI (very large scale integration) telah memungkinkan meletakkan puluhan transistor, kemudian ratusan transistor, dan akhirnya jutaan transistor dalam satu chip. Teknologi VLSI, memungkinkan membuat CPU, memori dan komponen lainnya dalam chip tunggal yang dapat diproduksi secara masal dengan harga yang sangat murah. Pada akhirnya dapat menghasilkan komputer yang lebih kecil, lebih cepat dan lebih murah, sehingga harganya terjangkau oleh perorangan. Teknologi VLSI menandai mulainya ini era Personal computer (PC).