EVOLUSI DAN KINERJA KOMPUTER

BAB 2
EVOLUSI DAN KINERJA KOMPUTER
Selasa, 5 Juni 2011
1. SEJARAH PERKEMBANGAN KOMPUTER
Komputer berkembang sangat cepat bahkan kini pekembangannya hampir setiap menit dan perkembangan komputer meliputi peningkatan kecepatan processor, penyusutan ukuran komponen, peningkatan ukuran memori dan peningkatan kapasitas serta kecepatan I/O.
Berdasarkan perkembangan teknologi komputer, maka perkembangannya dapat kita bagi menjadi 2 bagian yaitu :
a. Sebelum tahun 1940.
b. Setelah tahun 1940.

• Sebelum tahun 1940
Awal mula komputer yang sebenarnya dibentuk oleh seorang professor matematika Inggris, Charles Babbage (1791-1871). Tahun 1812, Babbage memperhatikan kesesuaian alam antara mesin mekanik dan matematika, mesin mekanik sangat baik dalam mengerjakan tugas yang sama berulangkali tanpa kesalahan, sedang matematika membutuhkan repetisi sederhana dari suatu langkah-langkah tertentu. Masalah tersebut kemudian berkembang hingga menempatkan mesin mekanik sebagai alat untuk menjawab kebutuhan mekanik. Usaha Babbage yang pertama untuk menjawab masalah ini muncul pada tahun 1822 ketika ia mengusulkan suatu mesin untuk melakukan perhitungan persamaan differensil. Mesin tersebut dinamakan Mesin Differensial. Dengan menggunakan tenaga uap, mesin tersebut dapat menyimpan program, dapat melakukan kalkulasi serta mencetak hasilnya secara otomatis, bisa menyelesaikan masalah perhitungan matematika seperti logaritma secara mekanikal dengan tepat sampai dua puluh digit. Setelah bekerja dengan Mesin Differensial selama sepuluh tahun, Babbage tiba-tiba terinspirasi untuk memulai membuat komputer general-purpose yang pertama, yang disebut Analytical Engine. Asisten Babbage, Augusta Ada King (1815-1842) memiliki peran penting dalam pembuatan mesin ini. Pada 1889, Herman Hollerith (1860-1929) juga menerapkan prinsip kartu perforasi untuk melakukan penghitungan. Pada masa berikutnya, beberapa insinyur membuat penemuan baru lainnya. Vannevar Bush (1890-1974) membuat sebuah kalkulator untuk menyelesaikan persamaan differensial di tahun 1931. Mesin tersebut sangat besar dan berat karena ratusan gerigi dan poros yang dibutuhkan untuk melakukan perhitungan.
Pada tahun 1903, John V. Atanasoff dan Clifford Berry mencoba membuat komputer elektrik yang menerapkan aljabar Boolean pada sirkuit elektrik. Howard Aiken memperkenalkan penggunaan mesin elektromakenikal yang disebut dengan nama Mark I pada tahun 1937
Pengolah data dari sejak jaman purba sampai saat ini dapat kita golongkan ke dalam 4 golongan, yaitu :
1. Peralatan manual: yaitu peralatan pengolahan data yang sangat sederhana, dan faktor terpenting dalam pemakaian alat adalah menggunakan tenaga tangan manusia
2. Peralatan Mekanik: yaitu peralatan yang sudah berbentuk mekanik yang digerakkan dengan tangan secara manual
3. Peralatan Mekanik Elektronik: Peralatan mekanik yang digerakkan oleh secara otomatis oleh motor elektronik
4. Peralatan Elektronik: Peralatan yang bekerjanya secara elektronik penuh
Komputer yang kita temui saat ini adalah suatu evolusi panjang dari penemuan-penemuan manusia sejah dahulu kala berupa alat mekanik maupun elektronik. Saat ini komputer dan piranti pendukungnya telah masuk dalam setiap aspek kehidupan dan pekerjaan. Komputer yang ada sekarang memiliki kemampuan yang lebih dari sekedar perhitungan matematik biasa. Diantaranya adalah sistem komputer di kassa supermarketyang mampu membaca kode barang belanjaan, sentral telepon yang menangani jutaanpanggilan dan komunikasi, jaringan komputer dan internet yang menghubungkan berbagai tempat di dunia.


Setelah tahun 1940
Perkembangan komputer setelah tahun 1940 dibagi lagi menjadi 5 generasi.
1. 1. Komputer generasi pertama
Komputer generasi pertama ini menggunakan tabung vakum untuk memproses dan menyimpan data. Ia menjadi cepat panas dan mudah terbakar, oleh karena itu beribu-ribu tabung vakum diperlukan untuk menjalankan operasi keseluruhan komputer. Ia juga memerlukan banyak tenaga elektrik yang menyebabkan gangguan elektrik di kawasan sekitarnya dan ukuran komputer generasi pertama ini sangat besar . Komputer generasi pertama ini 100% elektronik dan membantu para ahli dalam menyelesaikan masalah perhitungan dengan cepat dan tepat. Beberapa computer generasi pertama :
2. ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator )
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. ENIAC mempunyai berat 30 ton, bervolume 15.000 kaki persegi, dan berisi lebih dari 18.000 tabung vakum. Daya listrik yang dibutuhkan sebesar 140 KW. Kecepatan operasi mencapai 5.000 operasi penambahan per detik. ENIAC masih merupakan mesin desimal, representasi data bilangan dalam bentuk desimal dan arimetiknya dibuat dalam bentuk desimal. Memorinya terdiri atas 20 akumulator, yang masing – masing akumulatornya mampu menampung 10 digit desimal. Setiap digit direpresentasikan oleh cincin yang terdiri atas 10 buah tabung vakum. Kekurangan utama mesin ini adalah masih manual pemrogramannya, yaitu dengan menyetel switch – switch, memasang dan menanggalkan kabel – kabelnya. ENIAC selesai pada tahun 1946 sejak proposal diajukan tahun 1943, sehingga tahun 1946 merupakan gerbang bagi zaman baru komputer elektronik. ENIAC digunakan oleh BRL untuk kepentingan perang sampai dengan tahun1955. Setelah itu, ENIAC tidak lagi digunakan. Komputer generasi ini sudah mulai menyimpan data yang dikenal sebagai konsep penyimpanan data (stored program concept) yang dikemukakan oleh John Von Neuman.
3. EDVAC Computer.
Von Neumann mencetuskan ide mengenai konsep stored-program (program penyimpanan) sebagai pengembangan dari ENIAC. Idenya tersebut dipublikasikan dalam bentuk proposal pada tahun 1945 dengan nama EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). Pada tahun 1946 Von Neumann bersama koleganya mulai mendesain komputer baru dengan konsep program penyimpanan, dimana kemudian dikenal dengan sebutan komputer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies) karena dikembangkan di Computer of Institute for Advanced Studies. Pada tahun 1952 IAS computer meskipun belum lengkap namun sudah memenuhi kegunaannya sebagai komputer yang berbasis konsep stored-program.
Secara umum, struktur dari komputer IAS adalah sebagai berikut:
1. Memori utama, untuk menyimpan data dan intruksi.
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/0, untuk berinteraksi dengan lingkungan luar
Struktur IAS Computer
Secara detail IAS computer memiliki 1000 lokasi penyimpanan x 40 bit words, dengan rincian:
• Binary number
• 2 x 20 bit instructions
Format Memory IAS
Struktur dari IAS secara detail adalah :
ALU-IAS
• Memory Buffer Register (MBR), berisi sebuah word yang akan disimpan di dalam memori atau digunakan untuk menerima word dari memori.
• Memory Address Register (MAR), untuk menentukan alamat word di memori untuk dituliskan dari MBR atau dibaca oleh MBR.
• Instruction Register (IR), berisi instruksi 8 bit kode operasi yang akan dieksekusi.
• Instruction Buffer Register (IBR), digunakan untuk penyimpanan sementara instruksi sebelah kanan word di dalam memori.
• Program Counter (PC), berisi alamat pasangan instruksi berikutnya yang akan diambil dari memori.
• Accumulator (AC) dan Multiplier Quotient (MQ), digunakan untuk penyimpanan sementar operand dan hasil ALU. Misalnya, hasil perkalian 2 buah bilangan 40 bit adalah sebuah bilangan 80 bit; 40 bit yang paling berarti (most significant bit) disimpan dalam AC dan 40 bit lainnya (least significant bit) disimpan dalam MQ.
• IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi. Komputer IAS memiliki 21 instruksi, yang dapat dikelompokkan seperti berikut ini :
ü Data tranfer, memindahkan data di antara memori dengan register – register ALU atau antara dua register ALU sendiri.
ü Unconditional branch, perintah- perintah eksekusi perca-bangan tanpa syarat tertentu.
ü Conditional branch, perintah- perintah eksekusi percabangan yang memerlukan syarat tertentu agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut.
ü Arithmetic, kumpulan operasi – operasi yang dibentuk oleh ALU.
ü Address Modify, instruksi – instruksi yang memungkinkan pengubahan alamat saat di komputasi sehingga memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program. Penggunaan tabung vakum juga telah dikurangi di dalam perancangan computer EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) di mana proses perhitungan menjadi lebih cepat dibandingkan ENIAC.6
4. EDSAC COMPUTER
EDSAC (Electonic Delay Storage Automatic Calculator) memperkenalkan penggunaan raksa (merkuri) dalam tabung untuk menyimpan data.

5. Komputer Komersial (Commersial Computer)
Tahun 1950 dianggap sebagai tahun kelahiran industri komputer dengan munculnya 2 buahperusahaan yang saat itu mendominasi pasar, yaitu Sperry dan IBM. Tahun 1947, Eckert dan Mauchly mendirikan Eckert-Mauchly Computer Corporation untuk memproduksi komputer secara komersial. Komputer pertama yang mereka hasilkan adalah UNIVAC I (Universal Automatic Computer). UNIVAC I menjadi tulang punggung penghitungan sensus tahun 1950 di USA. UNIVAC II yang memiliki kapasitas memori lebih besar dan kinerja yang lebih baik diluncurkan tahun 1950. Mulai saat itu perusahaan telah mengembangkan produk – produk baru yang kompatibel dengan produk sebelumnya sehingga pangsa pasar konsumen mereka tetap terjaga menggunakan produknya. IBM pun tidak mau kalah dengan mengeluarkan produk mereka yang akhirnya mendominasi pangsa pasar bisnis saat ini. Seri IBM pertama adalah seri 701 tahun 1953 dan terus berkembang menjadi lebih baik hingga sekarang.
Pentium adalah generasi kelima dari arsitektur prosesor mikro x86 buatan Intel Corporation, yang desainnya dibuat oleh Vinod Dham. Pentium merupakan penerus dari jajaran prosesor 486, dan mulai dijual ke pasaran pertama kali pada tanggal 22 Maret 1993. Nama asli (kode) Pentium adalah 80586 atau i586, untuk mengikuti penamaan generasi sebelumnya.
Pentium merupakan prosesor pertama dari Intel yang menggunakan arsitektur superskalar, sehingga walaupun Pentium merupakan prosesor yang bersifat CISC, Pentium dapat bekerja seperti layaknya prosesor RISC, meskipun pada saat itu belum ada aplikasi yang mampu mengutilisasinya.
Prosesor
komputer adalah salah satu teknologi terdepan yang tersedia di pasaran saat ini. Prosesor merupakan bagian yang paling penting dari sebuah komputer, dapat dikatakan bahwa prosesor adalah otak-nya komputer yang mengontrol bagian-bagian lain dari komputer seperti memory, hard drive dan video card. Prosesor memproses data dan melakukan tugasnya untuk mengontrol dan mengordinasi perangkat lunak dan perangkat besar dari sebuah komputer. Prosesor memiliki sirkuit yang rumit dan arsitekturnya lebih kompleks dengan berbagai kemajuan dalam desainnya.
Ada dua hal yang berperan penting dalam prosesor, yaitu register dan system clock. Register berfungsi sebagai penyimpan data, pengingat perintah-perintah yang diterima oleh prosesor, dan menarik data tadi ketika dibutuhkan. Kemampuan prosesor diukur dari seberapa banyak perintah dikerjakan dalam waktu bersamaan. Dalam bahasa brosur ditunjukkan lewat jenis prosesor 16 bit, 32 bit atau 64 bit. Artinya masing-masing prosesor ini mampu mengerjakan perintah 0 dan 1 tadi, ada yang 16, 32 atau 64 perintah secara bersamaan.
Prosesor membutuhkan waktu untuk mengerjakan setiap perintah. Jika perintah datang mengalir deras, maka prosesor akan mengatur perintah-perintah itu dalam sebuah antrian yang rapi. Waktu penyelesaian satu perintah diukur dalam satu siklus. Seberapa cepat satu siklus itu bergantung pada desain prosesornya. Itulah yang menyebabkan mengapa satu PC dan PC lainnya membutuhkan waktu yang berbeda untuk menjalankan sebuat software.
Evolusi prosesor komputer dimulai dengan pemahaman akan dasar-dasar pelistrikan. Walaupun ide mengenai bagaimana teknologi ini dapat diimplementasikan pada tahun 1900, namun baru pada tahun 1960-1970 an para ilmuan dapat menuangkan ide-ide tersebut menjadi praktik.
Berikut adalah sejarah evolusi prosesor:

Prosesor pertama yang dibuat adalah Intel 4004 yang diliris pada tahun 1971 oleh Intel dan merupakan prosesor ‘stand-alone’ yang pertama. Artinya seluruh central prosessing unit-nya berada dalam satu chip tunggal. Intel 4004 merupakan 4-bit prosesor dengan jumlah transistor sebanyak 2.300 dan memiliki kecepatan 740 kHZ.

Pada tahun 1976, Intel memperkenalkan 16-bit prosesor 8006 dengan keceptan 5 Mhz. Versi terbarunya dikeluarkan pada tahun 1979, yang memiliki 29.000 terbaru. Chip prosesor ini terpilih sebagai chip prosesor IBM PC yang pertama. Kesuksesan tersebut, diikuti oleh produksi Intel 486 yang merupakan prosesor 32-bit berkecepatan 16 Mhz. Pada masa ini, beberapa penyempurnaan dibuat seperti prosesor dapat dijalankan baik dalam keadaan ‘real mode’ maupun ‘protector mode’. Teknologi ini merupakan cikal bakal konsep multitasking. Selain itu, menu power saving seperti System Management Mode (SMM) dan interaksi WIMP (Window, Icon, Menu, Pointing device).

Intel Pentium dirilis pada tahun 1993 sebagai prosesor 32-bit dengan 3,21 juta transistor berkecapatan 60 MHz. Kemudian diikuti dengan Pentium II berkecepatan 233 MHz, Pentium III berkecepatan 450 MHz, dan Pentium IV berkeceptan 1,3 GHz. Kemudian, Intel mengeluarkan produk prosesor Celeron yang memiliki kecepatan 266 MHz dan digunakan pada komputer-komputer berharga terjangkau.

Pada tahun 1995, pesaing intel yaitu AMD merilis chip AM5x86 yang dapat digunakan pada prosesor Pentium. Selanjutnya, tahun 1999 AMD memperkenalkan prosesor Athlon berkecepatan 500 MHz, Athlon merupakan pesaing dekat Intel Pentium IIII karena memiliki kecepatan yang lebih tinggi. Faktanya, AMD Athlon merypakan prosesor pertama yang mencapai kecepatan 1 GHz.

Intel Pentium M dirilis pada tahun 2003 dan didesain spesifik dengan perangkat mobile. Intel Pentium M terintegrasi dengan Intel PRO/ jaringan Wireless 2100 dan menggunakan energi rebih rendah untuk meningkatkan daya hidup baterai. Kecepatan Pentium M lebih rendah dibandingkan dengan generasi sebelumnya yaitu 900 MHz. Pada tahun 2006, Intel memperkenalkan prosesor Core berkecepatan 1,6 GHz. Prosesor ini memiliki lebih dari satu Core seperti Core Duo (memiliki dua core) yang memiliki kapabilitas virtual yang memungkinkan beberapa system operasi dilakukan di komputer yang sama.

IBM POWER7 dirilis pada tahun 2009 dan mengandung 1,2 milyar transistor dalam satu chip besar yang terdiri atas 4 hingga 8 core.
Industri prosesor di masa depan menjanjikan, prosesor akan memiliki lebih banyak core yang menyebabkan prosesor bergerak sangat cepat, mengurangi konsumsi daya baterai dan berharga lebih murah. Berdasarkan Hukum Moore menyatakan bahwa jumlah transistor dalam sebuah chip berlipat ganda setiap tahun. Para programmer software harus menciptakan aplikasi-aplikasi multi-threaded untuk memanfaatkan core-core yang berlipat-lipat. Komputer-komputer yang dilengkapi dengan prosesor yang demikian akan bekerja lebih cepat dalam aplikasi multimedia seperti software grafik, audio players dan video players.