Pengantar. Teknologi Informasi. 03 Teknologi Perangkat Keras. Sumber:

03 Teknologi Perangkat Keras

Pengantar Teknologi Informasi

Sumber: • Blog Faisal Akib: http://faisalakib.net/ • Download: http://download.faisalakib.net/ • Artikel Kuliah: http://teknik-informatika.com/


Halaman 1

Modul 3: Teknologi Perangkat Keras Komputer Sub Pokok bahasan : 3.1 Sistem Digital 3.2 Generasi Komputer 3.3 Mikroprosesor 3.4 Memori Chip

Tujuan Pembelajaran: Setelah mengikuti perkuliahan ini mahasiswa diharapkan mampu menguraikan menguraikan sistem pemrosesan data digital dan mampu melakukan simulasi konversi data dari sistem bilangan biner ke desimal atau sebaliknya, mampu menguraikan perbedaan mendasar komputer dari berbagai generasi, mampu menyebutkan dengan ketepatan 100% komponen-komponen yang membangun mikroprosesor, dan menyebutkan berbagai jenis memori chip yang digunakan pada sebuah sistem komputer.

Gambaran Singkat

: Pada perkuliahan ini akan dibahas mengenai pemrosesan data digital, konversi sistem bilangan desimal-biner dan biner-desimal, urutan perkembangan sistem komputer dari generasi ke generasi, struktur mikroprosesor, dan uraian mengenai jenis-jenis memori.

Sumber: http://faisalakib.net/ -- http://download.faisalakib.net/ -- http://teknik-informatika.com/


Halaman 2

3.1 Sistem Digital Sejak diciptakan pertama kali, komputer bekerja atas dasar sistem biner. Sistem biner adalah sistem bilangan yang hanyaa mengenal dua macam angka yang disebut dengan bit (binary (binary digit), digit berupa 0 dan 1. Hanya dengan dua kemungkinan bilangan ini komputer dapat menyajikan informasi yang bergitu berguna bagi peradaban manusia.

Gambar 3. 1 Dua keadaan daan yang merepresentasikan data Bit-bit bit dapat digunakan untuk menyusun karakter apa saja. Istilah karakter dalam dunia komputer berarti: • Huruf, misalnya A dan S, • Digit, seperti 3, 2, dan 9, • Selain huruf dan digit, ada juga tanda seperti #, @, & bahkan sampai sampai simbol seperti α, β, dan λ. Sebuah karakter dinyatakan dengan 8 bit ataupun 16 bit. Himpunan kode yang digunakan untuk menyatakan berbagai karakter akan dibahas pada sub modul berikut. Kemungkinan nilai pada sebuah sistem biner yang berupa 0 dan 1 dinyatakan dinyatakan dalam sistem komputer dengan metode saklar yang hanya mengenal keadaan on dan off. Keadaan on menyatakan 1 dan off menyatakan 0. sebagai contoh, dengan menggunakan 8 buah saklar akan didapatkan 256 (28) kombinasi nilai. Gambar 3.2 berikut menunjukkan an kata “Hai” yang dinyatakan dengan kombinasi 8 keadaan (state (state) saklar. On

Off

H a i Gambar 3. 2 Rangkaian keadaan saklar yang membentuk kata “Hai” Meski komputer bekerja atas dasar sistem biner, pemakai awam bekerja dengan perspektif berbeda, pada prinsipnya pemakai awam tidak perlu tahu tentang sistem biner. Sebagai contoh, seorang pemakai yang ingin melakukan perhitungan 12 + 76 ataupun menuliskan kata “Hai” tetap berorientasi

Sumber: http://faisalakib.net/ -- http://download.faisalakib.net/ -- http://teknik--informatika.com/


Halaman 3

pada sistem yang biasa digunakan manusia. Pemakai tidak perlu tahu bentuk biner dari huruf H ataupun bentuk biner dari digit 12. secara internal komputer yang akan mengubah bentuk representasi manusia ke dalam sistem biner dan selanjutnya komputer menyajikan informasi dalam bentuk simbol-simbol yang biasa digunakan manusia.

3.1.1 Satuan Data Bit merupakan satuan data terkecil dalam sistem komputer. Di atas satuan ini terdapat berbagai satuan lain, yakni byte, megabyte, gigabyte, terabyte, dan petabyte. Tabel 3.1 memberikan ringkasan seluruh satuan data beserta hubungan dengan satuan data yang lain. Selain berbagai istilah yang menggunakan istilah byte, kadangkala dijumpai istilah yang menggunakan bit sepert megabit. Penggunaan istilah ini biasanya dikaitkan dengan “per detik”, misalnya, 10 megabit perdetik. Istilah megabit per detik sering dinyatakan dengan Mbps (megabit per second). Dalam hal ini, megabit berarti 1.000.000 bit.

Tabel 3. 1 Daftar satuan data Satuan

Ekivalen

Komparasi

Byte

8 bit

-

Kilobyte

1024 byte

1 KB = 1024 byte

Megabyte

1024 kilobyte

1 MB = 1024 KB = 1.048.576 byte

Gigabyte

1024 megabyte

1 GB = 1024 MB = 1.073.741.824 byte

Terabyte

1024 gigabyte

1 TB = 1024 GB = 1.009.511.627.776 byte

Petabyte

1024 terabyte

1 PB = 1024 TB

Byte merupakan satuan yang digunakan untuk menyatakan sebuah karakter. Sebagai contoh, sebuah byte pada sistem ASCII dinyatakan dengan sebuah byte. Sebuah byte tersusun atas 8 buah bit. Bit ke

7

6

5

4

3

2

1

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1 byte

Gambar 3. 3 Satuan byte terdiri atas 8 buah bit Sumber: http://faisalakib.net/ -- http://download.faisalakib.net/ -- http://teknik-informatika.com/


Halaman 4

3.1.2 Satuan Waktu dan Frekuensi Bagi manusia 1 detik merupakan waktu yang sangat cepat, tetapi tidak bagi komputer. Kecepatan komputer dalam memproses sebuah data sangatlah tinggi. Orde waktu yang digunakan untuk mengerjakan sebuah instruksi jauh di bawah 1 detik. Itulah sebabnya terdapat beberapa satuan waktu yang perlu diketahui, sebagaimana terlihat pada tabel berikut ini.

Tabel 3. 2 Tabel daftar satuan waktu Satuan

Ekivalen

Milidetik

1/1.000 detik

Microdetik

1/1.000.000 detik

Nanodetik

1/1.000.000.000 detik

Picodetik

1/1.000.000.000.000 detik

Satuan lain yang banyak disinggung dalam sistem komputer adalah satuan frekuensi. Frekuensi diukur dengan satuan hertz. Frekuensi berarti jumlah siklus dalam 1 detik. 1 Hertz berarti dalam satu detik terbentuk sebuah siklus. Ukuran frekuensi yang lebih besar adalah kilohertz, megahertz, dan gigahertz. 1 kilohertz (KHz) = 1000 Hertz (Hz), 1 megahertz (MHz) = 1000 kilohertz, dan 1 gigahertz (GHz) = 1000 megahertz.

3.1.3 Sistem Pengkodean Karakter Sistem yang digunakan untuk mengkodekan karakter ada bermacam-macam. Tiga yang terkenal adalah ASCII, EBCDIC, dan Unicode. ASCII ASCII (American Standard Code for Information Interchange) dikembangkan oleh ANSI (American National Standard Institute). Pada awalnya standar ini menggunakan 7 buah bit, karakter yang tersedia meliputi karakter kontrol, huruf (A-Z dan a-z), digit (0-9), dan sejumlah simbol seperti * dan +. Belakangan ASCII dikembangkan dengan menggunakan 8 buah bit dengan tambahan sejumlah simbol Yunani dan karakter grafis. EBCDIC EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) merupakan standar yang dibuat oleh IBM pada tahun 1950-an dan menggunakan 8 bit untuk setiap kode. Pertama kali digunakan pada IBM System/360. Standar ini diterapkan pada berbagai komputer mainframe. Unicode Unicode merupakan standar yang lebih baru. Pada standar ini sebuah karakter dinyatakan dengan 16 bit. Hasilnya standar ini dapat mencakup 65.536 karakter. Dengan cara seperti ini berbagai simbol dalam bahasa seperti Bahasa Arab dan Cina bisa ditampung. Sumber: http://faisalakib.net/ -- http://download.faisalakib.net/ -- http://teknik-informatika.com/


Halaman 5

3.1.4 Konversi Sistem Biner dan Desimal Sebagaimana telah diketahui bahwa komputer menggunakan sistem biner, sedangkan manusia terbiasa menggunakan sistem desimal. Mengingat hal seperti ini, adakalanya diperlukan untuk mengetahui cara melakukan konversi dari kedua sistem bilangan tersebut. Konversi dari sistem biner ke desimal Misalnya terdapat bilangan 01001011 dalam sistem biner. Berapakah ekivalennya dalam sistem desimal? Untuk memecahkan persoalan ini, bisa dilakukan seperi ilustasi berikut ini.

Gambar 3. 4 Ilustrasi konversi dari sistem biner ke desimal Jadi, 01001011 biner identik dengan 75 desimal. Konversi dari sistem desimal ke biner Untuk keadaan sebaliknya, dari sistem desimal ke biner, dapat dilakukan seperti ilustrasi berikut ini.



Halaman 6

75 2 : 1 37 2 : 1 18 2 : 0 9 2 : 1 4 2 : 0 2 2 : 0 1 2 : 1 0 Gambar 3. 5 Ilustrasi konversi dari sistem desimal ke biner Jika bilangan-bilangan sisa pembagian disusun dari bawah ke atas dan dituliskan dari kiri ke kanan akan diperoleh susunan 1001011. Jika ingin dijadikan 8 bit, bisa ditambahkan 0 di bagian kiri sehingga menjadi 01001011. Bilangan inilah yang ekivalen dengan 75 desimal.

3.2 Generasi Komputer 3.2.1 Komputer Generasi Pertama (1940-1959) ENIAC Electronic Numerical Integrator and Calculator (ENIAC) merupakan generasi pertama komputer digital elektronik yang digunakan untuk kebutuhan umum. Proposal ENIAC dirancang oada tahun 1942, dan mulai dibuat pada tahun 1943 oleh Dr. John W. Mauchly dan John Presper Eckert di Moore School of Electrical Engineering (University of Pennsylvania) dan baru selesai pada tahun 1946. ENIAC berukuran sangat besar, untuk penempatannya membutuhkan ruang 500m2. ENIAC menggunakan 18.000 tabung hampa udara, 75.000 relay dan saklar, 10.000 kapasitor, dan 70.000 resistor. Ketika dioperasikan, ENIAC membutuhkan daya listrik sebesar 140 kilowatt dengan berat lebih dari 30 ton, dan menempati ruangan 167 m2. Semua input dan output dilakukan melalui kartu plong. Dalam waktu satu detik, ENIAC mampu melakukan 5.000 perhitungan dengan 10 digit angka yang bila dilakukan secara manual oleh manusia akan memakan waktu 300 hari, dan ini merupakan operasi tercepat saat itu dibanding semua komputer mekanis lainnya. ENIAC dioperasikan sampai tahun 1955. Teknologi yang digunakan ENIAC adalah menggunakan tabung vakum yang dipakai oleh Laboratorium Riset Peluru Kendali Angkatan Darat (Army’s Ballistics Research Laboratory-LBR) Amerika Serikat.



Halaman 7

Gambar 3. 6 Komputer ENIAC Mesin Von Neumann Mesin ini dikembangkan oleh seorang ahli matamatika yaitu John Von Neumann yang juga merupakan kosultan proyek ENIAC. Mesin ini dikembangkan mulai tahun 1945 yang memberikan gagasan sebagai stored-program concept,, yaitu sebuah konsep untuk mempermudah proses program agar dapat direpresentasikan irepresentasikan dalam bentuk yang cocok untuk penyimpanan dalam memori untuk semua data. Gagasan ini juga dibuat hampir pada waktu yang bersamaan dengan Turing. Selanjutnya Von Neumann mempublikasikannya dengan nama baru yaitu: Electronic Discrete Variable Variabl Computer (EDVAC). Selanjutnya mesin ini dikembangkan kembali dengan perbaikan-perbaikan perbaikan perbaikan pada tahun 1947, yang disebut sebagai generasi pertama komputer elektronik terprogram modern yang disediakan secara komersial dengan nama EDVAC, EDSAC (Electronic ( Delay ay Storage Automatic Calculator), Calculator dan UNIVAC1 dan 2 (Universal Universal Automatic Computer) Computer) yang dikembangkan oleh Eckert dan Mauchly. Untuk pertama kalinya komputer tersebut menggunakan Random Access Memory (RAM) untuk menyimpan bagianbagian bagian dari data yang diperlukan ukan secara cepat. Dengan konsep itulah John Von Neumann dijuluki sebagai bapak komputer modern pertama di dunia yang konsepnya masih digunakan sampai sekarang. John Von Neumann lahir di Budapest, Hongaria 28 Desember 1903 dan meninggal pada tanggal 8 Februari Februari 1957 di Washington DC, AS. Von Neumann sangat cerdas dalam matematika dan angka-angka. angka angka. Pada usia eman tahun dia sudah dapat menghitung pembagian angka dengan delapan digit tanpa menggunakan kertas atau alat bantu lainnya. Pendidikannya dimulai di University University of Budapest pada tahun 1921 di jurusan kimia. Tapi kemudian dia kembali kepada kesukaannya, matematika, dan menyelesaikan doktoralnya di bidang matematika di tahun 1928. di tahun 1930 dia mendapatakan kesempatan pergi ke Princeton University (AS). Pada tahun 1933, Institute of Advanced Studies dibentuk dan dia menjadi salah satu dari enam professor matematika di sana. Von Neumann kemudian menjadi warga negara Amerika. Von Neumann juga merupakan orang pertama yang mencetuskan istilah “Game “ Theory” yang kemudian berkembang menjadi ilmu tersendiri. Game theory bermanfaat untuk mensimulasikan permainan, seperti catur, bridge, dan sejenisnya. Dia juga bermanfaat untuk mensimulasikan perang. Komputer Komersial Pertama Pada pertengahan tahun 1950 UNIVAC mengalami kemajuan dalam beberapa aspek pemrograman tingkat lanjut, sehingga merupakan komputer general purpose pertama yang didesain untuk

Sumber: http://faisalakib.net/ -- http://download.faisalakib.net/ -- http://teknik--informatika.com/


Halaman 8

menggunakan angka dan huruf dan menggunakan pita magnetik sebagai media input dan output-nya. Inilah yang dikatakan sebagai kelahiran industri komputer yang didominasi oleh perusahaan IBM dan Sperry. Komputer UNIVAC pertama kali digunakan untuk keperluan kalkulasi sensus di AS pada tahun 1951, dan dioperasikan sampai tahun 1963.

Gambar 3. 7 Komputer UNIVAC Komputer-Komputer IBM IBM memproduksi IBM 605 dan IBM 701 pada tahun 1953 yang berorientasi pada aplikasi bisnis dan merupakan komputer paling populer sampai tahun 1959. IBM 705 dikeluarkan untuk menggantikan IBM 701 yang kemudian memantapkan IBM dalam industri pengolahan data.

3.2.2 Komputer Generasi Kedua (1959-1964) Komputer generasi kedua ditandai dengan ciri-ciri sebagai berikut: • • • • • • • • •

Menggunakan teknologi sirkuit berupa transistor dan diode untuk menggantikan tabung vakum. Sudah menggunakan operasi bahasa pemrograman tingkat tinggi seperti FORTRAN dan COBOL. Kapasitas memori utama dikembangkan dari Magnetic Core Storage. Menggunakan simpanan luar berupa Magnetic Tape dan Magnetic Disk. Kemampuan melakukan proses real time dan real-sharing. Ukuran fisiknya sudah lebih kecil dibanding komputer generasi pertama. Proses operasi sudah lebih cepat, yaitu jutaan operasi perdetik. Kebutuhan daya listrik lebih kecil. Orientasi program tidah hanya tertuju pada aplikasi bisnis, tetapi juga aplikasi teknik.

Dibanding denga tabung, teknologi transistor jauh lebih efisien sebagai switch dan dapat diperkecil ke skala mikroskopik. Pada tahun 2001 peniliti Intel telah memperkenalkan silikon paling kecil dan paling



Halaman 9

cepat di dunia, dengan ukuran 20 nanometer ata sebanding dengan sepermiliar meter, yang akan digunakan pada prosesor dengan kecepatan 20 GHz (Giga Hertz). Era ini juga menandakan permulaan munculnya minikomputer yang merupakan terbesar kedua dalam keluarga komputer. Harganya lebih murah dibanding dengan generasi pertama. Komputer DEC PDP-8 adalah minikomputer pertama yang dibuat tahun 1964 untuk pengolahan data komersial. Jenis-jenis komputer lain yang muncul pada generasi ini diantaranta UNIVAC III, UNIVAC SS80, SS90, dan 1107, IBM 7070, 7080, 1400, dan 1600.

3.2.3 Komputer Generasi Ketiga (1964-1970) Pada generasi ketiga inilah teknologi Integrated Circuit (IC) menjadi ciri utama karena mulai digunakan pada sebuah perangkat komputer hingga generasi sekarang. Komponen IC berbentuk hybrid atau solid (SLT) dan monolithyc (MST). SLT adalah transistor dan diode diletakkan terpisah dalam satu tempat sedangkan MST adalah elemen transistor, diode, dan resistor diletakkan bersama dalam satu chip. MST lebih kesil tetapi mempunyai kemmapuan lebih besar dibanding SLT. IC dibuat pertama kali oleh Texas Istruments dan Fairchild Semiconductor pada tahun 1959 yang hanya berisi enam transistor. Bisa kita bandingkan bahwa prosesor saat ini yang kita gunakan telah memiliki jutaan, puluhan, ratusan juta transistor, bahkan telah didesain prosesor dengan miliaran transistor. Sebuah perkembangan yang luar biasa dalam masa kurang dari setengah abad. Ciri-ciri komputer generasi ketiga adalah: • • • • • • • • •

Karena menggunakan IC maka kinerja komputer menjadi lebih cepat dan tepat. Kecepatannya hampir 10.000 kali lebih cepat dari komputer generasi pertama. Peningkatan dari sisi software. Kapasitas memori lebih besar, dan dapat menyimpan ratusan ribu karakter (sebelumnya hanya puluhan ribu). Menggunakan media penyimpanan luar disket magnetik (external disk) yang sifat pengaksesan datanya secara acak (random access) dengan kapasitas besar (jutaan karakter). Penggunaan listrik lebih hemat. Kemampuan melakukan multiprocessing dan multitasking. Telah menggunakan terminal visual display dan dapat mengeluarkan suara. Harganya semakin murah. Kemampuan melakukan komunikasi dengan komputer lain.

Contoh-contoh komputer generasi ketiga diantaranya adalah IBM S/360, UNIVAC 1108, UNIVAC 9000, Burroughts 5700, 6700, 7700, NCR Century, GE 600, CDC 3000, 6000, dan 7000, PDP-8, dan PDP-11 (pabrik pembuatnya adalah Digital Equipment Corporation).



Halaman 10

Gambar 3. 8 Komputer IBM S/360 dan UNIVAC 1108

3.2.4 Komputer Generasi Keempat (1970-1980-an) Komputer generasi keempat merupakan kelanjutan dari generasi ketiga. Bedanya bahwa IC pada generasi keempat lebih kompleks dan terintegrasi. Sejak tahun 1970 ada dua perkembangan yang dianggap sebagai komputer generasi keempat. Pertama, penggunaan Large Scale Integration (LSI) yang disebut juga dengan nama Bipolar Large Large Scale Integration. LSI merupakan pemadatan beribu-ribu IC yang dijadikan satu dalam sebuah keping IC yang disebut chip. Istilah chip digunakan untuk menunjukkan suatu lempengan persegi empat yang memuat rangkaian terpadu IC. LSI kemudian dikembangkan menjadi Very Large Scale Integration (VLSI) yang dapat menampung puluhan ribu hingga ratusan ribu IC. Selanjutnya dikembangkannya komputer mikro yang menggunakan mikroprosesor dan semikonduktor yang berbentuk chip untuk memori komputer internal sementara generasi sebelumnya menggunakan magnetic core storage. Perusahaan Intel pada tahun 1971 memperkenalkan mikrokomputer 4 bit yang menggunakan chip prosesor dengan nama 4004 yang berisi 230 transistor dan berjalan pada 108 KHz (Kilo-Hertz) dan dapat mengeksekusi 60.000 operasi per detik. Dilanjutkan pada tahun 1972, Intel memperkenalkan mikrokomputer 8008 yang memproses 8 bit informasi pada satu waktu. Selanjutnya mikroprosesor 8080 dibuat pada tahun 1974, dan merupakan prosesor untuk tujuan umum pertama. Sebelumnya prosesor 4004 dan 8008 dirancang untuk kebutuhan aplikasi tertentu, dan prosesor 8080 memiliki kemampuan lebih cepat dan memilki set instruksi yang lebih kaya, serta memiliki kemampuan pengalamatan yang lebih besar. Pada generasi keempat ini tampilan monitor masih satu warna (green color). Komputer-komputer generasi keempat diantaranya adalah IBM 370, Apple I dan Apple II, PDP-11, VisiCalc, dan Altair yang menggunakan prosesor Intel 8080, dengan sistem operasi CP/M (Control Program for Microprocessor), dengan bahasa pemrograman Microsoft Basic (Beginners Allpurpose Symbolic Instruction Code). Sebagai catatan bahwa pada komputer-komputer generasi keempat ini tidak satupun yang PC-Compatible atau Macintosh-Compatible. Sehingga pada generasi ini belum ditentukan standar sebuah komputer terutama personal computer (PC).



Halaman 11

3.2.5 Komputer Generasi Kelima (1980-an-sekarang) Akhir tahun 1980, IBM memutuskan untuk membangun sebuah komputer personal (PC) secara massal, yang pada tanggal 12 Agustus 1981 menjadi sebuah standar komputer PC, dan pada akhirnya hingga saat ini PC dikenal dengan nama standar IBM-PC. Prosesor yang digunakan adalah 8088/8086 yang menjadi standar komputer saat ini, menggunakan basis proses 16 bit persatuan waktu. Dengan lahirnya komputer generasi kelima ini, IBM bekerja sama dengan Microsoft untuk mengembangkan software di dalamnya. Hingga saat ini Microsoft mendominasi kebutuhan software di dunia PC. Pada perkembangan selanjutnya perubahan besar terjadi bahwa sejak IBM-PC diperkenalkan dan bukan menjadi satu-satunya manufaktur PC-compatible, maka standar baru dalam dunia industri PC lebih dikembangkan oleh perusahaan lain seperti Intel dan Microsoft yang dipelopori oleh W. Bill Gates yang menjadi pionir standar hardware dan software dunia. Pada generasi kelima ini, telah dilakukan pengembangan dengan apa yang dinamakan Josephson Junction, teknologi yang akan menggantikan chip yang mempunyai kemampuan memproses trilyunan operasi perdetik sementara teknologi chip hanya mampu memproses miliaran operasi perdetik. Komputer pada generasi ini akan dapat menerjemahkan bahasa manusia, manusia dapat langsung bercakap-cakap dengan komputer serta adanya penghematan energi komputer. Sifat luar biasa ini disebut sebagai “Artificial Intelligence”, selain itu juga berbasis Graphic User Interface (GUI), multimedia, dan multikomunikasi. Contoh-contoh komputer yang lahir pada generasi kelima berbasis x86, seperti chip 286 yang diperkenalkan pada tahun 1982 dengan 134.000 transistor, kemudian chip 386 pada tahun 1983 dengan 275.000 transistor, sedangkan chip 486 diperkenalkan tahun 1989 yang memiliki 1,2 juta transistor. Selanjutnya pada tahun 1993 Intel memperkenalkan keluarga prosesor 586 yang disebut Pentium 1 dengan jumlah transistor 3,1 juta untuk melakkan 90 MIPS (Million Instruction Per Second). Kemudian dilanjutkan pada generasi berikutnya yaitu Pentium 2, 3, dan 4. Pada akhir tahun 2000 Intel memperkenalkan Pentium 4, yang merupakan prosesor terakhir dalam keluarga Intel dengan arsitektur 32 bit (IA-32). Tahun 2001 Intel mengumumkan prosesor Itanium yang merupakan prosesor dengan basis arsitektur 64 bit (IA-64) pertama. Itanium merupakan prosesor pertama milik Intel dengan instruksi-instruksi 64 bit dan akan menelurkan satu generasi baru dari sistem operasi dan aplikasi, sementara masih mempertahankan backward compatibility dengan software 32 bit. Perlu diketahui bahwa sejak dikeluarkannya prosesor 386, komputer beroperasi pada 32 bit per satuan waktu dalam mengeksekusi informasi hingga Pentium 4. Hingga sekarang komputer yang digunakan kebanyakan masih yang berbasis 32 bit. Pada generasi pentium, selain ciri khas pada peningkatan kecepatan akses datanya juga tampilan gambar sudah beresolusi (kualitas gambar) bagus dan berwarna serta multimedia, dan yang lebih penting adalah fungsi komputer menjadi lebih cerdas. Meskipun komputer pada generasi ini ukuran fisiknya menjadi lebih kecil dan sederhana namun memiliki kemampuan yang semakin canggih.



Halaman 12

3.2.6 Komputer Generasi Masa Depan Dengan teknologi komputer yang ada saat ini, agak sulit untuk dapat membayangkan bagaimana komputer masa depan. Dengan teknologi yang ada saat ini saja kita seakan sudah dapat “menggenggam dunia”. Dari sisi teknologi beberapa ilmuan komputer meyakini suatu saat tercipta apa yang disebut dengan biochip yang dibuat dari bahann protein sitetis. Robot yang dibuat dengan bahan ini kelak akan menjadi manusia tiruan. Sedangkan teknologi yang sedang dalam tahap penelitian sekarang ini yaitu mikrooptik serta input-uotput audio yang mungkin digunakan oleh komputer yang akan datang. Ahli-ahli sains komputer sekarang juga sedang mencoba merancang komputer yang tidak memerlukan penulisan dan pembuatan program oleh pengguna. Komputer tanpa program (programless computer) ini mungkin membentuk ciri utama generasi komputer yang akan datang. Secara prinsip ciri-ciri komputer masa mendatang adalah lebih canggih dan lebih murah dan memiliki kemampuan diantaranya melihat, mendengar, berbicara, dan berpikir serta mampu membuat kesimpulan seperti manusia. Ini berarti komputer memiliki kecerdasan buatan yang mendekati kemampuan dan prilaku manusia. Kelebihan lainnya lagi, kecerdasan untuk memprediksi sebuah kejadian yang akan terjadi, bisa berkomunikasilangsung dengan manusia, dan bentuknya semakin kecil. Yang jelas komputer masa depan akan lebih menakjubkan.

3.3 Mikroprosesor Mikroprosesor biasa juga disingkat menjadi prosesor biasa juga disebut CPU (central processing unit). Komponen ini merupakan sebuah cip. Cip (chip atau IC/Integrated circuit) adalah sekeping silikon berukuran beberapa milimeter persegi yang mengandung puluhan ribu transistor dan komponen elektronik lain. Prosesor merupakan salah satu komponen terpenting dalam sistem komputer. Prosesor seringkali disebut sebagai otak komputer, meski sebutan ini tidak tepat sepenuhnya. Prosesor hanya bertindak sebagai mesin pemroses tetapi tidak berfungsi sebagai pengingat. Fungsi pengingat ditangani oleh komponen lain yang dinamakan memori. Sejarah Singkat Mikroprosesor Mikroprosesor pertama kali diciptakan adalah Intel 4004, yang diperkenalkan tahun 1971. Prosesor ini sangat sederhana, hanya bisa melakukan operasi sebesar 4 bit per waktu. Aplikasi prosesor ini adalah untuk menyusun kalkulator elektronik portabel. Mikroprosesor pertama yang digunakan untuk keperluan rumahan adalah Intel 8080 yang diperkenalkan pertama kali pada tahun 1974. Prosesor ini berukuran 8 bit. Digunakan pertama kali pada kit Altair. Kit buatan MITS yang diperkenalkan pada tahun 1975 inilah yang dianggap sebagai cikal bakal komputer personal yang pertama. Namun yang dinamakan PC seperti yang sekarang diperkenalkan pertama kali oleh IBM pada tahun 1982, yang disebut IBM PC. Komputer ini menggunakan prosesor Intel 8088 yang sebenarnya telah diperkenalkan pada tahun 1979. Mikroprosesor yang digunakan pada PC dari waktu ke waktu juga berubah. Secara kronologis, prosesor-prosesor yang digunakan sampai pada tahun 2002 adalah 8088, 80286, 80386, 80486,



Halaman 13

Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium III, dan Pentium IV. Sebagai bahan perbandingan, prosesor pentium 4 memiliki kecepatan 5000 kali lebih cepat dari pada prosesor 8088. Prinsip Kerja Mikroprosesor CPU terdiri atas dua bagian utama yang dinamakan unit kontrol (Control Unit) dan ALU (Arithmetic and Logic Unit) •

•

Unit kontrol berfungsi untuk mengendalikan seluruh komponen dalam sistem komputer, seperti layaknya otak manusia yang mengontrol seluruh syaraf dalam tubuh sehingga seluruh anggota tubuh dapat digerakkan atau dikendalikan. Pengendalian yang dilaksanakan oleh unit ini di dasarkan pada instruksi-instruksi yang terdapat pada program komputer. Setiap instruksi diterjemahkan ke dalam bentuk tindakan yang sesuai dengan maksud instruksi bersangkutan. Unit aritmetika dan logika berperan dalam melaksanakan operasi-operasi perhitungan (aritmetika) seperti pengurangan, penjumlahan, dan pengalian maupun operasi pembandingan (logika) seperti membandingkan suatu nilai bernilai nol atau tidak.

Selain kedua komponen tersebut, CPU memiliki sejumlah register. Register adalah memori dalam CPU yang mempunyai kecepatan sangat tinggi, yang digunakan untuk berbagai operasi dalam CPU. Tipe register bermacam-macam, antara lain yaitu register instruksi, register alamat, dan register akumulator. Untuk melakukan suatu operasi terhadap data yang berbeda dalam memori utama, data mula-mula disalin dari memori ke register-register dalam CPU. Unit kontrol yang menangani hal ini bisa berarti perintah atau data. Selanjutnya data diterjemahkan dan diproses. Jika terdapat operasi aritmetika atau logika, ALU segera mengambil alih peran tersebut. Hasil sementara permrosesan akan ditaruh pada akumulator dan setelah itu dapat dituangkan dalam bentuk algoritma (urutan proses) seperti berikut: 1. 2. 3. 4. 5.

LOAD nilai dari satu lokasi di memori ke sebuah register; LOAD nilai dari lokasi lain di memori ke register yang lain; ADD kedua nilai dan hasilya disimpan dalam register akumulator; STORE isi akumulator ke dalam suatu lokasi di memori. Selesai.

Mikroprosesor Superskalar Prosesor yang dapat memproses satu instruksi dalam sebuah siklus (pulsa dari clock) biasa disebut prosesor skalar atau tradisional. Yang termasuk dalam golongan ini adalah keluarga Intel x86 (misal 80486) yang digunakan pada IBM PC dan kompatibelnya dan keluarga motorola 68000 yang digunakan pada komputer Apple. Adapun CPU yang dapat menjalankan lebih dari satu instruksi per-siklus dinamakan CPU superskalar. Yang termasuk dalam kategori ini adalah prosesor Pentium (Intel), Power PC (INM-Motorola-Apple), K5 (AMD), dan generasi berikutnya, M1 (Cyrix), dan Nx586 (NexGen). CPU superskalar dapat menjalankan lebih dari satu instruksi per siklus disebabkan adanya lebih dari satu ALU, sebagaimana dalam gambar di bawah ini. Dengan keadaan ini, unit kontrol akan mengevaluasi dua buah instruksi secara berpasangan. Jika kedua instruksi dapat dieksekusi secara



Halaman 14

serentak maka masing-masing akan dikirim ke ALU yang berbeda. Jika tidak, masing-masing instruksi diproses pada siklus yang berbeda.

Gambar 3. 9 CPU Skalar dan Superskalar Multiprosesor Pada beberapa sistem komputer, jumlah prosesor yang didukung bisa lebih dari satu. Pada saat ini sebuah PC-pun bisa memiliki 2 sampai 4 prosesor, sedangkan workstation dapat memiliki 20 prosesor. Bahkan superkomputer IBM yang digunakan Departemen Energi Amerika Serikat memiliki 8192 prosesor yang bekerja secara bersamaan dan dapat menjalankan 10 trilyun perhitungan per detik. Sistem multiprosesor dapat dibedakan menjadi: SMP, prosesor vektor, prosesor paralel, dan MMP. •

• •

•

SMP (symetric multiprocessor) merupakan sistem multiprosesor dengan masing-masing prosesor bekerja secara-sendiri-sendiri (tidak saling bergantung). Pada sistem ini, sebuah CPU bisa jadi sedang menangani suatu proses misalkan sedang mengolah lembar kerja dan CPU lain sedang melakukan proses grafis. Prosesor vektor menyatakan suatu sistem multiprosesor dengan masing-masing prosesor dapat bekerja secara serentak dalam menangani proses perhitungan vektor. Prosesor paralel menyatakan sistem yang memiliki sejumlah prosesor yang memilki karakteristik sebagai berikut: o Tidak ada prosesor yang bertindak sebagai prosesor utama. o Sejumlah prosesor tidak selalu mengerjakan operasi yang sama dalam waktu yang sama. Dengan menggunakan prosesor paralel, bagian-bagian sebuah program dapat dikerjakan oleh prosesor-prosesor yang berbeda. Penanganan aktifitas prosesor ini ditangani oleh program. Prosesor jenis ini biasa digunakan pada superkomputer. Prosesor paralel masif (Massively Parallel Processor atau MPP) adalah sistem yang mengandung ratusan atau bahkan ribuan prosesor yang dapat saling berinteraksi dengan pendekatan jaringan syaraf tiruan. Lihat gambar dibawah, prosesor seperti ini sudah diterapkan dalam bisnis salah satu penggunaannya adalah Wal-Mart.



Halaman 15

Gambar 3. 10 Perbedaan prosesor tunggal, paralel, dan paralel masif

3.4 Memori Chip Memori merupakan salah satu bagian terpenting dari sebuah sistem komputer. Tanpa memori sebuah komputer tidak dapat bekerja sebagai mana mestinya. Dalam sistem komputer memori dibagi menjadi dua yaitu memori internal dan memori eksternal. Pada sub bab ini yang akan dibahas adalah memori internal. Memori internal biasa juga disebut sebagai memori utama (main memory) atau memori primer (primary memory). Komponen ini berfungsi sebagai pengingat. Dalam hal ini yang disimpan dalam memori dapat berupa data atau program. Lebih rinci fungsi memori utama adalah: • • •

Menyimpan data yang berasal dari piranti masukan sampai data dikirim ke ALU untuk diproses, Menyimpan data hasil pemrosesan ALU sebelum dikirim ke pirantim keluaran, Menampung program/instruksi yang berasal dari piranti masukan atau piranti pengingat skunder.

Setiap sel dalam memori memiliki alamat yang unik (tidak ada samanya), dimana setiap program/instruksi atau data diletakkan. Memori biasanya dibedakan menjadi dua yaitu ROM dan RAM. Selain itu terdapat pula jenis memori yang disebut memori cache. ROM ROM (read only memory) biasa juga disebut sebagai firmware merupakan jenis memori yang isinya tidak hilang ketika tidak mendapat aliran listrik dan pada awalnya isinya hanya bisa dibaca. ROM pada komputer disediakan oleh vendor komputer yang berisi program dan data. Di dalam sebuah PC, ROM biasa disebut sebagai BIOS (Basic Input/Output System) atau ROM-BIOS. Instruksi dalam BIOS inilah yang akan dijalankan oleh mikroprosesor ketika komputer mulai dihidupkan. Umumnya proses yang terkandung dalam BIOS secara berurutan adalah sebagai berikut:



Halaman 16

1. 2. 3. 4.

Memeriksa isi CMOS. Membuat penanganan interupsi (Interrupt Handlers) dan pengendali piranti (device driver) Menginisialisasi register dan manejemen daya listrik. Melakukan pengujian perangkat keras (POST atau the power-on self test) untuk memastikan bahwa semua perangkat keras dalam keadaan baik. 5. Menampilkan pengaturan-pengaturan pada sistem. 6. Menentukan piranti yang akan digunakan untuk menjalankan program (misalkan pirantinya adalah harddisk). 7. Mengambil isi boot sector. Boot sector juga merupakan sebuah program kecil. Oleh BIOS program ini dimuat ke RAM dan kemudian mikroprosesor akan mengeksekusi perintahperintah yang sudah berada dalam RAM tersebut. Dengan cara seperti inilah akhirnya sistem operasi (misalnya Windows) dimuat ke memori sehingga komputer bisa dioperasikan oleh user. Dari beberapa penjelasan di atas berikut uraian beberapa istilah yang digunakan: •

•

•

CMOS (Complementary Metal-Oxyde Semiconductor) merupakan jenis chip yang memerlukan daya listrik dari baterai. Chip ini berisi memori 64 byte yang isinya dapat diganti. Pada CMOS berbagai pengaturan dasar komputer dapat dilakukan, misalkan piranti yang digunakan untuk memuat sistem operasi dan termasuk pula tanggal dan jam sistem. Penanganan interupsi adalah program kecil yang menjadi penerjemah antara perangkat keras dan sistem operasi. Sebagai contoh, jika pemakai menekan tombol keyboard maka isyarat ini dikirimkan melalui penanganan interupsi keyboard. Pengendali piranti adalah program yang bertindak sebagai pemberi identitas bagi perangkat keras tertentu (misalkan scanner) sehingga bisa dikenali oleh sistem operasi. Selain ROM, terdapat pula chip yang disebut PROM, EPROM, dan EEPROM.

•

PROM (Programmable Read-Only Memory) Jika isi ROM ditentukan oleh vendor, PROM dijual dalam keadaan kosong dan kemudian dapat diisi dengan program oleh pemakai. Setelah diisi dengan program, isi PROM tak bisa dihapus.

•

EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) Berbeda dengan PROM, isi EPROM dapat dihapus setelah diprogram. Penghapusan dilakukan dengan menggunakan sinar ultra violet.

•

EEPROM ( Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) EEPROM dapat menyimpan data secara permanen, tetapi isinya masih bisa dihapus secara elektris melalui program. Salah satu jenis EEPROM adalah flash memory. Flash memory biasa digunakan pada kamera digital, konsol video game, dan chip BIOS.

RAM RAM (Random Access Memory) merupakan jenis memori yang isinya dapat diganti-ganti selama komputer dihidupkan dan bisa mengingat data/program selama terdapat arus listrik (komputer menyala). Selain itu, RAM mempunyai sifat yakni dapat menyimpan dan mengambil data dengan sangat cepat.



Halaman 17

Jenis RAM pada PC bermacam-macam; antara lain EDO RAM, DRAM, SDRAM, SRAM, dan RDRAM. •

• •

•

•

EDO RAM (Extended Data Out RAM) merupakan jenis memori yang digunakan pada sistem yang menggunakan pentium. Cocok digunakan sistem yang memiliki kecepatan bus hingga 66 MHz. DRAM (Dynamic RAM) merupakan jenis RAM yang secara berkala harus disegarkan oleh CPU agar data yang terkandung di dalamnya tidak hilang. SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) merupakan jenis RAM yang paling umum digunakan pada PC masa sekarang. RAM ini disinkronisasi oleh clock sistem dan memiliki kecepatan lebih tinggi daripada DRAM. Cocok untuk sistem dengan bus hingga 100 MHz. SRAM (Static RAM) merupakan jenis memori yang tidak perlu penyegaran oleh CPU agar data yang terdapat di dalamnya tetap tersimpan dengan baik. RAM jenis ini memiliki kecepatan lebih tinggi daripada DRAM. RDRAM (Rambus Dynamic RAM) merupakan jenis memori yang lebih cepat dan lebih mahal daripada SDRAM. Memori ini biasa digunakan pada sistem yang menggunakan pentium 4.

RAM pada PC dinyatakan dengan satuan megabyte dan dijual dalam bentuk modul; misalnya berukuran 64 MB ataupun 128 MB. Modul RAM bisa berupa SIMM atau DIMM. SIMM (Single Inline Memory Module) memiliki chip RAM hanya pada satu sisi papan, sementara DIMM (Dual Inline Memory Module) memilki chip RAM pada kedua sisi papan. Cache Memory Cache memory merupakan memori yang memiliki kecepatan sangat tinggi, digunakan sebagai perantara antara RAM dan CPU. Memori ini mempunyai kecepatan lebih tinggi daripada RAM, tetapi harganya lebih mahal. Memori ini digunakan untuk menjembatani perbedaan kecepatan CPU yang sangat tinggi dengan kecepatan RAM yang jauh lebih rendah. Dengan menggunakan cache, sejumlah data dapat dipindahkan ke memori ini dalam sekali waktu, dan kemudian ALU akan mengambil data tersebut dari memori ini. Dengan pendekatan seperti ini, pemrosesan data dapat dilakukan lebih cepat daripada kalau CPU mengambil data secara langsung dari RAM.

Rangkuman Pada prinsipnya komputer hanyalah merupakan sebuah mesin digital yang hanya dapat berkomunikasi secara digital. Sistem digital diperkenalkan dengan bentuk komunikasi on-off yang kemudian diinterpretasikan sebagai bilangan biner. Parameter perkembangan komputer diukur dari perkembangan teknologi prosesor, ENIAC merupakan generasi pertama komputer digital yang dibangun atas 18.000 tabung hampa sebagai komponen utamanya. Komputer inilah yang menjadi cikal bakal komputer modern yang ada saat ini. Komponen inti sebuah komputer adalah mikroprosesor yang bertugas mengandalikan semua perangkat dan proses yang ada pada sebuh komputer. Sebuah prosesor terdiri atas control unit dan arithmatic control unit yang masing-masing bertugas untuk mengendalikan semua perangkat I/O dan melakukan proses aritmatika.



Halaman 18

Latihan

1. Diketahui sebuah file berukuran 123 Kilo Byte. Tentukan berapa ukurannya dalam byte, dan bit! 2. Diketahui bilangan biner 11001010010, berapakah ekivalennya dengan bilangan sistem desimal? 3. Jelaskan perbedaan yang prinsip setiap generasi komputer mulai dari generasi I hingga generasi V! 4. Jelaskan perbedaan antara prosesor skalar dengan superskalar! 5. Berikan uraian menganai karakteristik RAM, ROM, dan cache memory!


Pengantar. Teknologi Informasi. 03 Teknologi Perangkat Keras. Sumber:

Recommend Documents