EVOLUSI ARSITEKTUR KOMPUTER
Perkembangan komputer
meliputi peningkatan kecepatan processor, penyusutan ukuran
komponen, peningkatan ukuran memori dan
peningkatan kapasitas serta kecepatan I/O.
SEJARAH PERKEMBANGAN KOMPUTER
Berdasarkan perkembangan teknologi
komputer, maka perkembangannya dapat kita
begi menjadi 2 bagian yaitu :
a. Sebelum tahun 1940.
b. Setelah tahun 1940.
Sebelum tahun 1940
Sejak dahulu
kala, proses pengolahan data telah dilakukan oleh manusia. Manusia
menggunakan jari untuk mengenali dan membilang nomor satu
hingga sepuluh. Selepas itu mereka mulaI mengenali nomor-nomor
yang lebih besar tetapi masih menggunakan digit-digit
dari 0 hingga 9. Ahli-ahli perniagaan dari negeri China, Turki dan Yunani
menggunakan abakus (sempoa) untuk melakukan perhitungan. Pada
tahun 1617, John Napier mengemukakan perhitungan
logaritma dan menemukan alat yang disebut
tulang Napier (Napier’s bones).
Manusia juga menemukan alat-alat
mekanik dan elektronik untuk membantu manusia dalam penghitungan dan pengolahan
data supaya bisa mendapatkan hasil lebih cepat. Blaise Pascal
mencipta mesin perhitungan mekanikal pertama pada
tahun 1642. Mesin ini beroperasi dengan
menggerakkan gear pada roda. Pascal juga
telah banyak menyumbang ide dalam bidang matematika.
Dan 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.
Ia membantu merevisi rencana, mencari pendanaan dari pemerintah Inggris, dan
mengkomunikasikan spesifikasi Anlytical Engine kepada publik. Selain itu,
pemahaman Augusta yang baik tentang mesin ini memungkinkannya membuat instruksi
untuk dimasukkan ke dlam mesin dan juga membuatnya menjadi programmer wanita
yang pertama. Pada tahun 1980, 4 Departemen Pertahanan Amerika Serikat
menamakan sebuah bahasa pemrograman dengan nama ADA sebagai penghormatan
kepadanya. Pada 1889, Herman Hollerith (1860-1929) juga menerapkan prinsip
kartu perforasi untuk melakukan penghitungan. Tugas pertamanya adalah menemukan
cara yang lebih cepat untuk melakukan perhitungan bagi Biro Sensus Amerika
Serikat. Sensus sebelumnya yang dilakukan di tahun 1880 membutuhkan waktu tujuh
tahun untuk menyelesaikan perhitungan. Dengan berkembangnya populasi,
Biro tersebut memperkirakan bahwa dibutuhkan waktu sepuluh tahun untuk
menyelesaikan perhitungan sensus. Pada masa berikutnya, beberapa insinyur
membuat p enemuan baru lainnya. Vannevar Bush (1890-1974) membuat sebuah
kalkulator untuk menyelesaikan persamaan differensial di tahun 1931. Mesin
tersebut dapat menyelesaikan persamaan differensial kompleks yang selama ini
dianggap rumit oleh kalangan akademisi. 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. Pendekatan ini didasarkan pada hasil kerja
George Boole (1815-1864) berupa sistem biner aljabar, yang menyatakan bahwa
setiap persamaan matematik dapat dinyatakan sebagai benar atau salah.
Howard Aiken memperkenalkan penggunaan mesin
elektromakenikal yang disebut dengan nama Mark I pada tahun 1937.
Bentuknya besar dan berat serta mengandungi kabel wayer yang
panjang. Semua operasi di dalam komputer
dijalankan oleh tenaga elektromagnetik. Dengan mengaplikasikan
kondisi benar-salah ke dalam sirkuit listrik dalam bentuk terhubung-terputus,
Atanasoff dan Berry membuat komputer elektrik pertama di tahun 1940. Namun
proyek mereka terhenti karena kehilangan sumber pendanaan.
Bagaimanapun juga alat pengolah data
dari sejak jaman purba sampai saat ini bisa kita golongkan ke dalam 4 golongan
besar.
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. 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 :
A. ENIAC
(Electronic Numerical Integrator And Calculator )
NIAC (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.
Gambar :
ENIAC Computer
B. 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.
Gambar : EDVAC Computer
Secara umum,
struktur dari komputer IAS adalah sebagai berikut:
a) Memori
utama, untuk menyimpan data dan intruksi.
b) Arithmetic
Logic Unit (ALU), untuk mengolah data binner
c) Control
Unit, untuk melakukan interpretasi instruksi -
instruksi di dalam memori sehingga adanya eksekusi
instruksi tersebut
d) I/0,
untuk berinteraksi dengan lingkungan luar
C. EDSAC
COMPUTER
EDSAC (Electonic Delay Storage
Automatic Calculator) memperkenalkan penggunaan raksa (merkuri) dalam tabung
untuk menyimpan data.
Gambar :
EDSAC Computer
D. 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.
Gambar : UNIVAC
2.
Komputer Generasi Kedua
Pada tahun
1947, Transistor ditemukan di Lab. Bell oleh William Shockley . Penemuan
transistor sangat mempengaruhi perkembangan komputer. Transistor menggantikan
tabung 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.
Dimana transistor
memiliki spesifikasi sebagai berikut:
ü Lebih kecil
ü Lebih ringan
ü Disipasi
daya lebih rendah
ü Solid State
device
ü Terbuat dari
silikon Silicon (Sand)
Yang termasuk
dalam komputer generasi kedua antara lain:
a.
IBM 7094
IBM 7094 memiliki konfigurasi
sebagai berikut:
IBM 7094 dibuat
dengan tujuan kemampuannya semakin meningkat,
kapasitasnya semakin besar, dan biayanya semakin kecil.
b.
DEC PDP 1
Digital Equipment Corporation
(DEC) tahun 1957 meluncurkan komputer pertamanya yaitu PDP 1
3.
Komputer Generasi Ketiga
Walaupun
transistor dalam banyak hal mengungguli tube vakum, namun transistor
menghasilkan panas yang cukup besar, yang dapat berpotensi merusak
bagian-bagian internal komputer. Batu kuarsa (quartz rock) menghilangkan
masalah ini. 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
komponen-komponen dapat dipadatkan dalam chip. Kemajuan computer 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.
4.
Komputer Generasi Keempat
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. 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. Perkembangan yang demikian memungkinkan orang-orang biasa
untuk menggunakan komputer biasa. Komputer tidak lagi menjadi dominasi
perusahaan- perusahaan besar atau lembaga pemerintah. Pada pertengahan tahun
1970-an, perakit komputer menawarkan produk komputer mereka ke masyarakat umum.
Komputer- komputer 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 perhatian konsumen pada komputer
rumahan yang lebih canggih dan dapat diprogram. 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). IBM PC bersaing dengan Apple Macintosh dalam memperebutkan
pasar komputer. Apple Macintosh menjadi terkenal karena mempopulerkan sistem
grafis pada10 komputernya, sementara saingannya masih menggunakan komputer yang
berbasis teks. Macintosh juga mempopulerkan penggunaan piranti mouse. 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. Seiring dengan menjamurnya penggunaan komputer di
tempat kerja, cara-cara baru untuk menggali potensial terus dikembangkan.
Seiring dengan bertambah kuatnya suatu komputer kecil, komputer-komputer
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. Komputer jaringan memungkinkan komputer
tunggal untuk membentuk kerjasama elektronik untuk menyelesaikan suatu proses
tugas. Dengan menggunakan perkabelan langsung (disebut juga local area network,
LAN), atau kabel telepon, jaringan ini dapat berkembang menjadi sangat besar.
Pada komputer
generasi ini sudah memanfaatkan mikroprocessors.
PERKEMBANGAN MICROPROCESSOR
1971 - 4004
1971 - 4004
·
Microprocessor pertama
·
Semua komponen CPU adalah single
chip
·
4bit
Diikuti
dengan munculnya 8008 tahun 1972
·
8bit
1974 – 8080
·
Intel adalah
mikroprosessor dengan kegunaan umum
5.
Komputer generasi kelima ( masa
depan )
Banyak
kemajuan di bidang desain komputer dan teknologi 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 digantikan dengan sistem yang mampu mengkoordinasikan banyak CPU untuk
bekerja secara 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 computer generasi kelima ini akan membawa
perubahan baru paradigma komputerisasi di dunia.
KLASIFIKASI ARSITEKTUR KOMPUTER
1. Arsitektur
Von Neumann
Arsitektur von Neumann (atau Mesin Von Neumann) adalah
arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann (1903-1957). Arsitektur ini
digunakan oleh hampir semua komputer saat ini. Arsitektur Von Neumann
menggambarkan komputer dengan empat bagian utama: Unit Aritmatika dan Logis
(ALU), unit kontrol, memori, dan alat masukan dan hasil (secara kolektif
dinamakan I/O). Bagian ini dihubungkan oleh berkas kawat, “bus”.
Pada perkembangan komputer modern, setiap prosesor
terdiri dari atas :
Arithmetic and Logic Unit (ALU)
Arithmatic and Logic Unit atau Unit Aritmetika dan
Logika berfungsi untuk melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) dan
logika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU menjalankan operasi
penambahan, pengurangan, dan operasi-operasi sederhana lainnya pada
input-inputnya dan memberikan hasilnya pada register output.
Register
Register merupakan alat penyimpanan kecil yang
mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk
menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara data dan
instruksi lainnya yang menunggugiliran untukdiproses masihdisimpan yang menunggugiliran
untukdiproses masihdisimpan di dalam memori utama. Setiap register dapat
menyimpan satu bilangan hingga mencapai jumlah maksimum tertentu tergantung
pada ukurannya.
Control Unit
Control Unit atau Unit Kontrol berfungsi untuk
mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer. Unit
kendali akan mengatur kapan alat input menerima data dan kapan data
diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Unit ini juga mengartikan
instruksi-instruksi dari program. Unit ini juga mengartikan instruksi-instruksi
dari program komputer, membawa data dari alat input ke memori utama dan
mengambil data dari memori utama untuk diolah. Bila ada instruksi untuk
perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka unit kendali akan
mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan data
dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan
pada saatnya akan disajikan ke alat output.
Bus
Bus adalah sekelompok lintasan sinyal yang digunakan
untuk menggerakkan bit-bit informasi dari satu tempat ke tempat lain,
dikelompokkan menurut fungsinya Standar bus dari suatu sistem komputer adalah
bus alamat (address bus), bus data (data bus) dan bus kontrol (control bus).
Komputer menggunakan suatu bus atau saluran bus sebagaimana kendaraan bus yang
mengangkut penumpang dari satu tempat ke tempat lain, maka bus komputer
mengangkut data. Bus komputer menghubungkan CPU pada RAM dan periferal. Semua
komputer menggunakan saluran busnya untuk maksud yang sama.
2. Arsitektur
RISC
RICS singkatan dari Reduced Instruction Set Computer.
Merupakan bagian dari arsitektur mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi
untuk negeset istruksi dalam komunikasi diantara arsitektur yang lainnya.
Reduced Instruction Set Computing (RISC) atau “Komputasi set instruksi yang
disederhanakan” pertama kali digagas oleh John Cocke, peneliti dari IBM di
Yorktown, New York pada tahun 1974 saat ia membuktikan bahwa sekitar 20%
instruksi pada sebuah prosesor ternyata menangani sekitar 80% dari keseluruhan
kerjanya. Komputer pertama yang menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT
pada era 1980-an. Istilah RISC sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David
Patterson,pengajar pada University of California di Berkely.
RISC, yang jika diterjemahkan berarti “Komputasi
Kumpulan Instruksi yang Disederhanakan”, merupakan sebuah arsitektur komputer
atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi
yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja
tinggi, seperti komputer vektor.
Selain digunakan dalam komputer vektor, desain ini
juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapa
mikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari
DEC, R4x00 dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari
International Business Machine. Selain itu, RISC juga umum dipakai pada
Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM (termasuk di antaranya adalah Intel
XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems, serta PA-RISC dari
Hewlett-Packard.
Karakteristik RISC
·
Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan
untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU, dan
menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan demikian instruksi mesin
RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat
mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC
·
Operasi berbentuk dari register-ke register yang hanya
terdiri dari operasi load dan store yang mengakses memori . Fitur rancangan ini
menyederhanakan set instruksi sehingga menyederhanakan pula unit control
·
Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama
dengan instruksi menggunakan pengalamatan register.
·
Penggunaan format-format instruksi sederhana, panjang
instruksinya tetap dan disesuaikan dengan panjang word.
Karakteristik-Karakteristik Eksekusi Instruksi
Salah satu evolusi komputer yang besar adalah evolusi
bahasa pemprograman. Bahasa pemprograman memungkinkan programmer dapat
mengekspresikan algoritma lebih singkat, lebih memperhatikan rincian, dan
mendukung penggunaan pemprograman terstruktur, tetapi ternyata muncul masalah
lain yaitu semantic gap, yaitu perbedaan antara operasi-operasi yang disediakan
oleh HLL dengan yang disediakan oleh arsitektur komputer, ini ditandai dengan
ketidakefisienan eksekusi, program mesin yang berukuran besar,dan kompleksitas
kompiler.
Untuk mengurangi kesenjangan ini para perancang
menjawabnya dengan arsitektur. Fitur-fiturnya meliputi set-set instruksi yang
banyak, lusinan mode pengalamatan, dan statemen –statemen HLL yang
diimplementasikan pada perangkat keras.
Operasi
Beberapa penelitian telah menganalisis tingkah laku
program HLL (High Level Language). Assignment Statement sangat menonjol yang
menyatakan bahwa perpindahan sederhana merupakan satu hal yang penting. Hasil
penelitian ini merupakan hal yang penting bagi perancang set instruksi mesin
yang mengindikasikan jenis instruksi mana yang sering terjadi karena harus
didukung optimal.
Operand
Penelitian Paterson telah memperhatikan [PATT82a]
frekuensi dinamik terjadinya kelaskelas variabel. Hasil yang konsisten diantara
program pascal dan C menunjukkan mayoritas referensi menunjuk ke variable
scalar. Penelitian ini telah menguji tingkah laku dinamik program HLL yang
tidak tergantung pada arsitektur tertentu. Penelitian [LUND77] menguji
instruksi DEC-10 dan secara dinamik menemukan setiap instruksi rata-rata
mereferensi 0,5 operand dalam memori dan rata-rata mereferensi 1,4 register.
Tentu saja angka ini tergantung pada arsitektur dan kompiler namun sudah cukup
menjelaskan frekuensipengaksesan operand sehingga menyatakan pentingnya sebuah
arsitektur.
Procedure Calls
Dalam HLL procedure call dan return merupakan aspek
penting karena merupakan operasi yang membutuhkan banyak waktu dalam program
yang dikompalasi sehingga banyak berguna untuk memperhatikan cara implementasi
opperasi ini secara efisien. Adapun aspeknya yang penting adalah jumlah
parameter dan variabel yang berkaitan dengan prosedur dan kedalaman pensarangan
(nesting).
3. Arsitektur
CISC
Complex instruction-set computing atau Complex
Instruction-Set Computer (CISC) “Kumpulan instruksi komputasi kompleks”) adalah
sebuah arsitektur dari set instruksi dimana setiap instruksi akan menjalankan
beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memory, operasi
aritmetika, dan penyimpanan ke dalam memory, semuanya sekaligus hanya di dalam
sebuah instruksi. Karakteristik CISC dapat dikatakan bertolak-belakang dengan
RISC.
Sebelum proses RISC didesain untuk pertama kalinya,
banyak arsitek komputer mencoba menjembatani celah semantik”, yaitu bagaimana
cara untuk membuat set-set instruksi untuk mempermudah pemrograman level tinggi
dengan menyediakan instruksi “level tinggi” seperti pemanggilan procedure,
proses pengulangan dan mode-mode pengalamatan kompleks sehingga struktur data
dan akses array dapat dikombinasikan dengan sebuah instruksi. Karakteristik
CISC yg “sarat informasi” ini memberikan keuntungan di mana ukuran
program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan
penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah biaya pembuatan
komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat.
Memang setelah itu banyak desain yang memberikan hasil
yang lebih baik dengan biaya yang lebih rendah, dan juga mengakibatkan
pemrograman level tinggi menjadi lebih sederhana, tetapi pada kenyataannya tidaklah
selalu demikian. Contohnya, arsitektur kompleks yang didesain dengan kurang
baik (yang menggunakan kode-kode mikro untuk mengakses fungsi-fungsi hardware),
akan berada pada situasi di mana akan lebih mudah untuk meningkatkan
performansi dengan tidak menggunakan instruksi yang kompleks (seperti instruksi
pemanggilan procedure), tetapi dengan menggunakan urutan instruksi yang
sederhana.
Istilah RISC dan CISC saat ini kurang dikenal, setelah
melihat perkembangan lebih lanjut dari desain dan implementasi baik CISC dan
CISC. Implementasi CISC paralel untuk pertama kalinya, seperti 486 dari Intel,
AMD, Cyrix, dan IBM telah mendukung setiap instruksi yang digunakan oleh
prosesor-prosesor sebelumnya, meskipun efisiensi tertingginya hanya saat
digunakan pada subset x86 yang sederhana (mirip dengan set instruksi RISC,
tetapi tanpa batasan penyimpanan/pengambilan data dari RISC). Prosesor-prosesor
modern x86 juga telah menyandikan dan membagi lebih banyak lagi
instruksi-instruksi kompleks menjadi beberapa “operasi-mikro” internal yang
lebih kecil sehingga dapat instruksi-instruksi tersebut dapat dilakukan secara
paralel, sehingga mencapai performansi tinggi pada subset instruksi yang lebih
besar.
Karakteristik CISC
·
Sarat informasi memberikan keuntungan di mana ukuran
program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan
penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah biaya pembuatan
komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat
·
Dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah perintah yang
diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan yang diberikan. (Jumlah perintah sedikit
tetapi rumit) Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa
rakitan.
4. Arsitektur
Harvard
Arsitektur Havard menggunakan memori terpisah untuk
program dan data dengan alamat dan bus data yang berdiri sendiri. Karena dua
perbedaan aliran data dan alamat, maka tidak diperlukan
multiplexing alamat dan bus data. Arsitektur ini tidak hanya didukung
dengan bus paralel untuk alamat dan data, tetapi juga menyediakanorganisasiinternal
yang berbeda sedemikian rupa instruksi dapat diambil dan dikodekan ketika
dan data, tetapi juga menyediakan organisasi internal yang berbeda
sedemikian rupa instruksi dapaLebih lanjut lagi, bus data bisa saja memiliki
ukuran yang berbeda dari bus alamat. Hal ini memungkinkan pengoptimalan
bus data dan bus alamat dalam pengeksekusian instruksi yang cepat.t diambil dan
dikodekan ketika berbagai data sedang diambil dan dioperasikan. Sebagai contoh,
mikrokontroler Intel keluarga MCS-51 menggunakan arsitektur Havard karena ada
perbedaan kapasitas memori untuk program dan data, dan bus terpisah (internal)
untuk alamat dan data. Begitu juga dengan keluarga PIC dari Microchip
yang menggunakan arsitektur Havard.
5. Arsitektur Blue
Gene
Blue Gene adalah sebuah arsitektur komputer yang
dirancang untuk menciptakan beberapa superkomputer generasi berikut, yang
dirancang untuk mencapai kecepatan operasi petaflop (1 peta = 10 pangkat 15),
dan pada 2005 telah mencapai kecepatan lebih dari 100 teraflop (1 tera = 10
pangkat 12). Blue Gene merupakan proyek antara Departemen Energi Amerika
Serikat (yang membiayai projek ini), industri (terutama IBM), dan kalangan
akademi. Ada lima projek Blue Gene dalam pengembangan saat ini, di antaranya
adalah Blue Gene/L, Blue Gene/C, dan Blue Gene/P.
Komputer pertama dalam seri Blue Gene. Blue Gene/L
dikembangkan melalui sebuah “partnership” dengan Lawrence Livermore National
Laboratory menghabiskan biaya AS$100 juta dan direncanakan dapat mencapai
kecepatan ratusan TFLOPS, dengan kecepatan puncak teoritis 360 TFLOPS. Ini
hampir sepuluh kali lebih cepat dari Earth Simulator, superkomputer tercepat di
dunia sebelum Blue Gene. Pada Juni 2004, dua prototipe Blue Gene/L masuk dalam
peringkat 500 besar superkomputer berada dalam posisi ke-4 dan ke-8.
Pada 29 September 2004 IBM mengumumkan bahwa sebuah
prototipe Blue Gene/L di IBM Rochester (Minnesota) telah menyusul Earth
Simulator NEC sebagai komputer tercepat di dunia, dengan kecepatan 36,01
TFLOPS, mengalahkan Earth Simulator yang memiliki kecepatan 35,86 TFLOPS. Mesin
ini kemudian mencapai kecepatan 70,72.
Pada 24 Maret 2005, Departemen Energi AS mengumumkan
bahwa Blue Gene/L memecahkan rekor komputer tercepat mencapai 135,5 TFLOPS. Hal
ini dimungkinkan karena menambah jumlah rak menjadi 32 dengan setiap rak berisi
1.024 node komputasi. Ini masih merupakan setengah dari konfigurasi final yang
direncanakan mencapai 65.536 node.
Pada 27 Oktober, 2005, Lawrence Livermore National
Laboratory dan IBM mengumumkan bahwa Blue Gene/L sekali lagi telah menciptakan
rekor dengan mengalahkan rekornya sendiri setelah mencapai kecepatan 280.6
TFLOPS.
Komentar
Posting Komentar