EVOLUSI DAN KINERJA KOMPUTER
2.1 Sejarah Singkat Komputer
2.1.1. Generasi Pertama : Tabung Vakum (1945-1955)
a. KOMPUTER ENIAC
ENIAC (Elecronic Numerical Integrator And Computer) pada tahun 1946 dirancang dan dibuat oleh John Mauchly dan John Presper Eckert di Universitas Pennsylvania merupakan computer digital electronic untuk kebutuhan umum pertama di dunia. ENIAC dibuat dibawah lembaga Army’s Ballistics Research Laboratory (BRL). Sebuah badan yang bertanggung jawabdalam pembuatan jarak dan table lintasan peluru kendali senjata baru. Sebelumnya tugas ini dilakukan olehurang lebih 200 personil dengan menggunakan kalkulator untuk menyelesaikan persamaan matematis peluru kendali yang memakan waktu lama.
ENIAC memiliki 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 perdetik. ENIAC masih merupakan mesin decimal, representasi data bilangan dalam bentuk decimal dan aritmetiknya dibuat dalam bentuk decimal. Memorinya terdiri dari 20 akumulator yang masing-masing akumulatornya mampu menampung 10 digit decimal. Setiap digit direpresenntasikan oleh cincin yang terdiri dari 10 buah tabung vakum.kekuranga 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 computer elektronik.
a. KOMPUTER EDVAC
John Van Neumann seorang ahli matematika pada tahun 1945 mencoba memperbaikikelemahan ENIAC dengan rancangan komputer barunya, bernama EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) dengan konsep program tersimpan (storedprogram
concept).
b. KOMPUTER IAS
Tahun 1946 komputer dengan stored-program concept dipublikasikasikan, yang
kemudian di kenal dengan Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies). Struktur komputer IAS terdiri dari :
· Memori Utama, untuk menyimpan data maupun instruksi.
· Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data binner.
· Control Unit, untuk melakukan interpretasi instruksi – instruksi di dalam memori sehingga adanya eksekusi instruksi tersebut.
· I/O, untuk berinteraksi dengan lingkungan luar.
Memori IAS terdiri atas 1.000 lokasi penyimpanan yang disebut word. Word terdiri atas 40 binary digit (bit). Data maupun instruksi disimpan dalam memori ini, sehingga data maupun instruksi harus dikodekan dalam bentuk biner. Format memori terlihat pada gambar 1.1. Setiap bilangan terdiri atas sebuah bit tanda dan 39 bit nilai. Sebuah word terdiri atas 20 bit instruksi
dengan masing – masing 8 bit kode operasi (op code) dan 12 bit alamat.
IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi. Komputer IAS memiliki 21 instruksi, yang dapat dikelompokkan seperti berikut ini :
· Data tranfer, memindahkan data di antara memori dengan register – register ALU atau antara 2 register ALU sendiri.
· Unconditional branch, perintah– perintah eksekusi percabangan tanpa syarat tertentu.
· Conditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan yang memerlukan syarat tertentu agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut.
· Arithmetic, kumpulan operasi – operasi yang dibentuk oleh ALU.
· Address Modify, instruksi – instruksi yang memungkinkan pengubahan alamat saat di komputasi sehingga memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program.
Gambar 1.2. Struktur Detail Komponen IAS
Gambar ini menjelaskan bahwa baik unit kontrol maupun ALU berisi lokasi – lokasi penyimpanan, yang disebut register, yaitu :
· 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 sementara 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.
c. KOMPUTER KOMERSIAL
Tahun 1950 dianggap sebagai tahun kelahiran industri komputer dengan munculnya 2 buah perusahaan yang saat itu mendominasi pasar, yaitu Sperry dan IBM.
Tahun 1947, Eckert dan Mauchly mendirikan Eckert-Mauchly Computer Corporation untuk memproduksi komputer secara komersia. produksi yang pertama adalah UNIVAC 1 (Universal Automatic Computer). Kemudian pada tahun 1950 muncul UNIVAC II yang kapasitasnya memorinya jauh lebih besar dan kinerjanya yang lebih baik .
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.
2.1.2 Generasi Kedua : Transistor (1955 – 1965)
Komputer era ini tidak lagi menggunakan tabung vakum yang memerlukan daya operasional besar, tabung – tabung itu digantikan komponen kecil bernama transistor. Konsumsi daya listrik amat kecil dan bentuknyapun relative kecil.
Transistor ditemukan di Bell Labs pada tahun 1947 dan tahun 1950 telah meluncurkan
revolusi elektronika modern. IBM sebagai perusahaan pertama yang meluncurkan produk
komputer dengan transistor sehingga tetap mendominasi pangsa pasar komputer. NCR dan RCA adalah perusahaan yang mengembangkan komputer berukuran kecil saat itu, kemudian diikuti IBM dengan mengeluarkan seri 7000-nya.
Dengan adanya transistor membuat hardware komputer saat itu makin cepat prosesnya. Memori makin besar kapasitasnya namun makin kecil bentuknya. Generasi dua ini juga terdapat perubahan perkembangan pada ALU yang makin kompleks, lahirnya bahasa pemrograman tingkat tinggi maupun tersedianya software sistem operasi. Generasi kedua juga ditandai munculnya Digital Equipment Corporation (DEC) tahun 1957 dan meluncurkan komputer pertamanya, yaitu PDP 1. Komputer ini sangat penting bagi perkembangan komputer generasi ketiga.
Tabel 1.1 Kecepatan Generasi – Generasi Komputer
Generasi
Tahun
Teknologi
Kecepatan(operasi/detik)
1
1946 – 1957
Tabung vacum
40.000
2
1958 – 1964
Transistor
200.000
3
1965 – 1971
Small and medium scale integration
1.000.000
4
1972 – 1977
Large scale integration
10.000.000
5
1978 -
Very large scale integration
100.000.000
IBM 7094
Komputer ini diluncurkan tahun 1962. Kemajuan IBM 7094 adalah adanya Instruction BackupRegister (IBR) yang berfungsi membeffer instruksi berikutnya, efeknya komputer akan lebih cepat prosesnya. Unit kontrol mengambil dua word yang berdampingan dari memori untuk sebuah pengambilan instruksi, kecuali bila terjadi percabangan. Kemajuan IBM 7094 lainnya adalah adanya multiplexor untuk memultiplex data channel (saluran data). Multiplexor berfungsi sebagai sentral switch data yang akan diproses dalam CPU.
2.1.3 Generasi Ketiga : Integrated Circuits (1965 – 1980)
Tahun 1964 dikeluarkan IBM System/360 yang telah menggunakan teknologi IC. Dalam satu dekade IBM menguasai 70% pasaran komputer.
Karakteristik komputer kelompok ini adalah :
· Set Instruksi Mirip atau Identik, dalam kelompok komputer ini berbagai model yang dikeluarkan menggunakan set instruksi yang sama sehingga mendukung kompabilitas system maupun perangkat kerasnya.
· Sistem Operasi Mirip atau Identik, ini merupakan feature yang menguntungkan konsumen sehingga apabila kebutuhan menuntut penggantian komputer tidak kesulitan dalam system 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.
Tabel 1.2 Karakteristik Penting Kelompok System/360
Karakteristik
Model 30
Model 40
Model 50
Model 65
Model 75
Ukuran memori (Kb)
64
256
256
512
512
Laju data dalam memori (Mbyts/det)
0.5
0.8
2.0
0.8
16.0
Processor cycle time (μdetik)
1.0
0.625
0.5
0.25
0.2
Jumlah maksimum data channel
3
3
4
6
6
Data maks per channel (Kbps)
250
400
800
1250
1250
DEC PDP-8
Pada tahun yang sama saat IBM mengeluarkan System/360, DEC meluncurkan DEC PDP-8. Komputer ini memiliki keunggulan bentuknya yang kecil sehingga sangat fleksibel digunakan. 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. Karena semua komponen menggunakan jalur bus ini maka penggunaannya dikontrol oleh CPU. Arsitektur bus seperti PDP-8 ini nantinya digunakan oleh komputer – komputer modern selanjutnya.
1.1.4 Generasi Keempat : Very Large Scale Integration (1980 - ????)
Era keempat perkembangan genarasi komputer ditandai adanya VLSI. Paket VLSI dapat menampung 10.000 komponen lebih per kepingnya dengan kecepatan operasi mencapai 100juta operasi per detiknya.
Masa – masa ini diawali peluncuran mikroprosesor Intel seri 4004. Mikroprosesor 4004
dapat menambahkan dua bilangan 4 bit dan hanya dapat mengalikan dengan cara pengulangan penambahan. Memang masih primitif, namun mikroprosesor ini tonggak perkembangan mikroprosesor – mikroprosesor canggih saat ini. Tidak ada ukuran pasti dalam melihat mikroprosesor, namun ukuran terbaik adalah lebar bus data : jumlah bit data yang dapat dikirim – diterima mikroprosesor. Ukuran lain adalah jumlah bit dalam register.
Tahun 1972 diperkenalkan dengan mikroprosesor 8008 yang merupakan mikroprosesor 8 bit. Mikroprosesor ini lebih kompleks instruksinya tetapi lebih cepat prosesnya dari pendahulunya. Kemudian Bells dan HP menciptakan mikroprosesor 32 bit pada 1981, sedangkan Intel baru mengeluarkan tahun 1985 dengan mikroprosesor 80386.
Tabel 1.3 Evolusi mikroprosesor Intel
Feature
8008
8080
8086
80386
80486
Tahun diperkenalkan
Jumlah instruksi
Lebar bus alamat
Lebar bus data
Jumlah flag
Jumlah register
Memori
I/O port
Waktu add register to register
1972
66
8
8
4
8
15KB
24
-
1974
111
16
8
5
8
64KB
256
1.3μ det
1978
133
20
16
9
16
1MB
64KB
0.3μ det
1985
154
32
32
14
8
4GB
64KB
0.125μ det
1989
235
32
32
14
8
4GB
4GB
0.06μ det
1.2 Perancangan Kinerja
Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses dari seluruh komponen
komputer, yang melibatkan CPU, memori utama, memori sekunder, bus, peripheral. Dari segi
perkembangan program aplikasipun sangat menakjubkan. Aplikasi dekstop yang hampir dimiliki
semua sistem komputer saat ini meliputi :
· Pengolahan citra
· Pengenalan voice atau pembicaraan
· Video conference
· Mulitimedia
· Transfer data
Yang menakjubkan lagi adalah dari sudut pandang organisasi dan arsitektur computer saat ini adalah mirip dengan komputer IAS yang dibuat sekitar 50 tahun lalu, namun perkembangan dan kecanggihannya dapat kita rasakan sekarang ini. Peningkatan kinerja mikroprosesor ini terus berlanjut tidak kenal henti dengan berbagai teknik yang telah dikembangkan, diantaranya :
· Branch Prediction, teknik dimana prosesor memungkinkan mengamati terlebih dahulu di dalam software dan melakukan prediksi percabangan atau kelompok instruksi yang akan dieksekusi berikutnya.
· Data Flow Analysis, prosesor akan menganalisa instruksi – instruksi yang tidak tergantung pada hasil atau data lainnya untuk membuat penjadwalan yang optimum dalam eksekusi.
· Speculative Execution, dengan modal prediksi cabang dan analisis data, maka prosesor dapat melakukan eksekusi spekulatif terlebih dahulu sebelu waktunya.
Perkembangan mikroprosesor, dilihat dari kapasitas operasi dan kecepatannya sangatlah pesat. Perkembangan mikroprosesor ini sulit diimbangi oleh komponen lainnya semisal memori. Hal ini menimbulkan masalah kesenjangan dan kurang sinkronnya operasi antar komponen.
Terdapat beberapa metode untuk mengatasi masalah perbedaan kecepatan operasi antara
mikroprosesor dengan komponen lainnya, diantaranya :
· Meningkatkan jumlah bit yang dicari pada suatu saat tertentu dengan melebarkan DRAM dan melebarkan lintasa sistem busnya.
· Mengubah antarmuka DRAM sehingga lebih efisien dengan menggunakan teknik cache atau pola buffer lainnya pada keping DRAM.
· Meningkatkan bandwidth interkoneksi prosesor dan memori dengan penggunakan hierarki bus –bus yang lebih cepat untuk buffering dan membuat struktur aliran data.
Target yang ingin dicapai dalam peningkatan kinerja adalah tercapainya keseimbangan proses operasi antar komponen – komponen penyusun komputer sehingga menghasilkan kinerja komputer yang tinggi.
1.1 Contoh Evolusi Komputer
Evolusi komputer yang akan dijelaskan adalah kelompok komputer Pentium Intel dan PowerPC. Alasannya adalah komputer Pentium Intel mampu mendominasi pasaran dan secara teknologi menggunakan rancangan CISC (complex instruction set computers) dalam arsitekturnya. Sedangkan PowerPC merupakan kelompok komputer yang menerapkan teknologi RISC (reduced instruction set computers).
a. Pentium
Berikut evolusi prosesor keluaran Intel dari prosesor sederhana sampai prosesor keluaran saat ini:
· 8080, keluar tahun 1972 merupakan mikroprosesor pertama keluaran Intel dengan mesin 8 bit dan bus data ke memori juga 8 bit. Jumlah instruksinya 66 instruksi dengan kemampuan pengalamatan 16KB.
· 8086, dikenalkan tahun 1974 adalah mikroprosesor 16 bit dengan teknologi cache instruksi. Jumlah instruksi mencapai 111 dan kemampuan pengalamatan ke memori 64KB.
· 80286, keluar tahun 1982 merupakan pengembangan dari 8086, kemampuan pengalamatan mencapai 1MB dengan 133 instruksi.
· 80386, keluar tahun 1985 dengan mesin 32 bit. Sudah mendukung sistem multitasking. Dengan mesin 32 bitnya, produk ini mampu menjadi terunggul pada saat itu.
· 80486, dikenalkan tahun 1989. Kemajuannya pada teknologi cache memori dan pipelining instruksi. Sudah dilengkapi dengan math co-processor.
· Pentium, dikeluarkan tahun 1993, menggunakan teknologi superscalar sehingga memungkinkan eksekusi instruksi secara paralel.
· Pentium Pro, keluar tahun 1995. Kemajuannya pada peningkatan organisasi superscalar untuk proses paralel, ditemukan sistem prediksi cabang, analisa aliran data dan sistem cache memori yang makin canggih.
· Pentium II, keluar sekitar tahun 1997 dengan teknologi MMX sehingga mampu menangani kebutuhan multimedia. Mulai Pentium II telah menggunakan teknologi RISC.
· Pentium III, terdapat kemampuan instruksi floating point untuk menangani grafis 3D.
· Pentium IV, kemampuan floating point dan multimedia semakin canggih.
· Itanium, memiliki kemampuan 2 unit floating point, 4 unit integer, 3 unit pencabangan, internet streaming, 128 interger register.
b. Power PC
Proyek sistem RISC diawali tahun 1975 oleh IBM pada komputer muni seri 801. Seri pertama ini hanyalah prototipe, seri komersialnya adalah PC RT yang dikenalkan tahun 1986. Tahun 1990 IBM mengeluarkan generasi berikutnya yaitu IBM RISC System/6000 yang merupakan mesin RISC superskalar workstation. Setelah ini arsitektur IBM lebih dikenal sebagai arsitektur POWER.
IBM menjalin kerja sama dengan Motorola menghasilkan mikroprosesor seri 6800,
kemudian Apple menggunakan keping Motorola dalam Macintoshnya. Saat ini terdapat 4 kelompok PowerPC, yaitu :
· 601, adalah mesin 32 bit merupakan produksi masal arsitektur PowerPC untuk lebih dikenal masyarakat.
· 603, merupakan komputer desktop dan komputer portabel. Kelompok ini sama dengan seri 601 namun lebih murah untuk keperluan efisien.
· 604, seri komputer PowerPC untuk kegunaan komputer low-end server dan komputer desktop.
· 620, ditujukan untuk penggunaan high-end server. Mesin dengan arsitektur 64 bit.
· 740/750, seri dengan cache L2.
· G4, seperti seri 750 tetapi lebih cepat dan menggunakan 8 instruksi paralel.
semoga bermanfaat ^_^
2.1 Sejarah Singkat Komputer
2.1.1. Generasi Pertama : Tabung Vakum (1945-1955)
a. KOMPUTER ENIAC
ENIAC (Elecronic Numerical Integrator And Computer) pada tahun 1946 dirancang dan dibuat oleh John Mauchly dan John Presper Eckert di Universitas Pennsylvania merupakan computer digital electronic untuk kebutuhan umum pertama di dunia. ENIAC dibuat dibawah lembaga Army’s Ballistics Research Laboratory (BRL). Sebuah badan yang bertanggung jawabdalam pembuatan jarak dan table lintasan peluru kendali senjata baru. Sebelumnya tugas ini dilakukan olehurang lebih 200 personil dengan menggunakan kalkulator untuk menyelesaikan persamaan matematis peluru kendali yang memakan waktu lama.
ENIAC memiliki 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 perdetik. ENIAC masih merupakan mesin decimal, representasi data bilangan dalam bentuk decimal dan aritmetiknya dibuat dalam bentuk decimal. Memorinya terdiri dari 20 akumulator yang masing-masing akumulatornya mampu menampung 10 digit decimal. Setiap digit direpresenntasikan oleh cincin yang terdiri dari 10 buah tabung vakum.kekuranga 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 computer elektronik.
a. KOMPUTER EDVAC
John Van Neumann seorang ahli matematika pada tahun 1945 mencoba memperbaikikelemahan ENIAC dengan rancangan komputer barunya, bernama EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) dengan konsep program tersimpan (storedprogram
concept).
b. KOMPUTER IAS
Tahun 1946 komputer dengan stored-program concept dipublikasikasikan, yang
kemudian di kenal dengan Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies). Struktur komputer IAS terdiri dari :
· Memori Utama, untuk menyimpan data maupun instruksi.
· Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data binner.
· Control Unit, untuk melakukan interpretasi instruksi – instruksi di dalam memori sehingga adanya eksekusi instruksi tersebut.
· I/O, untuk berinteraksi dengan lingkungan luar.
Memori IAS terdiri atas 1.000 lokasi penyimpanan yang disebut word. Word terdiri atas 40 binary digit (bit). Data maupun instruksi disimpan dalam memori ini, sehingga data maupun instruksi harus dikodekan dalam bentuk biner. Format memori terlihat pada gambar 1.1. Setiap bilangan terdiri atas sebuah bit tanda dan 39 bit nilai. Sebuah word terdiri atas 20 bit instruksi
dengan masing – masing 8 bit kode operasi (op code) dan 12 bit alamat.
IAS beroperasi secara berulang membentuk siklus instruksi. Komputer IAS memiliki 21 instruksi, yang dapat dikelompokkan seperti berikut ini :
· Data tranfer, memindahkan data di antara memori dengan register – register ALU atau antara 2 register ALU sendiri.
· Unconditional branch, perintah– perintah eksekusi percabangan tanpa syarat tertentu.
· Conditional branch, perintah – perintah eksekusi percabangan yang memerlukan syarat tertentu agar dihasilkan suatu nilai dari percabangan tersebut.
· Arithmetic, kumpulan operasi – operasi yang dibentuk oleh ALU.
· Address Modify, instruksi – instruksi yang memungkinkan pengubahan alamat saat di komputasi sehingga memungkinkan fleksibilitas alamat yang tinggi pada program.
Gambar 1.2. Struktur Detail Komponen IAS
Gambar ini menjelaskan bahwa baik unit kontrol maupun ALU berisi lokasi – lokasi penyimpanan, yang disebut register, yaitu :
· 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 sementara 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.
c. KOMPUTER KOMERSIAL
Tahun 1950 dianggap sebagai tahun kelahiran industri komputer dengan munculnya 2 buah perusahaan yang saat itu mendominasi pasar, yaitu Sperry dan IBM.
Tahun 1947, Eckert dan Mauchly mendirikan Eckert-Mauchly Computer Corporation untuk memproduksi komputer secara komersia. produksi yang pertama adalah UNIVAC 1 (Universal Automatic Computer). Kemudian pada tahun 1950 muncul UNIVAC II yang kapasitasnya memorinya jauh lebih besar dan kinerjanya yang lebih baik .
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.
2.1.2 Generasi Kedua : Transistor (1955 – 1965)
Komputer era ini tidak lagi menggunakan tabung vakum yang memerlukan daya operasional besar, tabung – tabung itu digantikan komponen kecil bernama transistor. Konsumsi daya listrik amat kecil dan bentuknyapun relative kecil.
Transistor ditemukan di Bell Labs pada tahun 1947 dan tahun 1950 telah meluncurkan
revolusi elektronika modern. IBM sebagai perusahaan pertama yang meluncurkan produk
komputer dengan transistor sehingga tetap mendominasi pangsa pasar komputer. NCR dan RCA adalah perusahaan yang mengembangkan komputer berukuran kecil saat itu, kemudian diikuti IBM dengan mengeluarkan seri 7000-nya.
Dengan adanya transistor membuat hardware komputer saat itu makin cepat prosesnya. Memori makin besar kapasitasnya namun makin kecil bentuknya. Generasi dua ini juga terdapat perubahan perkembangan pada ALU yang makin kompleks, lahirnya bahasa pemrograman tingkat tinggi maupun tersedianya software sistem operasi. Generasi kedua juga ditandai munculnya Digital Equipment Corporation (DEC) tahun 1957 dan meluncurkan komputer pertamanya, yaitu PDP 1. Komputer ini sangat penting bagi perkembangan komputer generasi ketiga.
Tabel 1.1 Kecepatan Generasi – Generasi Komputer
Generasi
Tahun
Teknologi
Kecepatan(operasi/detik)
1
1946 – 1957
Tabung vacum
40.000
2
1958 – 1964
Transistor
200.000
3
1965 – 1971
Small and medium scale integration
1.000.000
4
1972 – 1977
Large scale integration
10.000.000
5
1978 -
Very large scale integration
100.000.000
IBM 7094
Komputer ini diluncurkan tahun 1962. Kemajuan IBM 7094 adalah adanya Instruction BackupRegister (IBR) yang berfungsi membeffer instruksi berikutnya, efeknya komputer akan lebih cepat prosesnya. Unit kontrol mengambil dua word yang berdampingan dari memori untuk sebuah pengambilan instruksi, kecuali bila terjadi percabangan. Kemajuan IBM 7094 lainnya adalah adanya multiplexor untuk memultiplex data channel (saluran data). Multiplexor berfungsi sebagai sentral switch data yang akan diproses dalam CPU.
2.1.3 Generasi Ketiga : Integrated Circuits (1965 – 1980)
Tahun 1964 dikeluarkan IBM System/360 yang telah menggunakan teknologi IC. Dalam satu dekade IBM menguasai 70% pasaran komputer.
Karakteristik komputer kelompok ini adalah :
· Set Instruksi Mirip atau Identik, dalam kelompok komputer ini berbagai model yang dikeluarkan menggunakan set instruksi yang sama sehingga mendukung kompabilitas system maupun perangkat kerasnya.
· Sistem Operasi Mirip atau Identik, ini merupakan feature yang menguntungkan konsumen sehingga apabila kebutuhan menuntut penggantian komputer tidak kesulitan dalam system 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.
Tabel 1.2 Karakteristik Penting Kelompok System/360
Karakteristik
Model 30
Model 40
Model 50
Model 65
Model 75
Ukuran memori (Kb)
64
256
256
512
512
Laju data dalam memori (Mbyts/det)
0.5
0.8
2.0
0.8
16.0
Processor cycle time (μdetik)
1.0
0.625
0.5
0.25
0.2
Jumlah maksimum data channel
3
3
4
6
6
Data maks per channel (Kbps)
250
400
800
1250
1250
DEC PDP-8
Pada tahun yang sama saat IBM mengeluarkan System/360, DEC meluncurkan DEC PDP-8. Komputer ini memiliki keunggulan bentuknya yang kecil sehingga sangat fleksibel digunakan. 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. Karena semua komponen menggunakan jalur bus ini maka penggunaannya dikontrol oleh CPU. Arsitektur bus seperti PDP-8 ini nantinya digunakan oleh komputer – komputer modern selanjutnya.
1.1.4 Generasi Keempat : Very Large Scale Integration (1980 - ????)
Era keempat perkembangan genarasi komputer ditandai adanya VLSI. Paket VLSI dapat menampung 10.000 komponen lebih per kepingnya dengan kecepatan operasi mencapai 100juta operasi per detiknya.
Masa – masa ini diawali peluncuran mikroprosesor Intel seri 4004. Mikroprosesor 4004
dapat menambahkan dua bilangan 4 bit dan hanya dapat mengalikan dengan cara pengulangan penambahan. Memang masih primitif, namun mikroprosesor ini tonggak perkembangan mikroprosesor – mikroprosesor canggih saat ini. Tidak ada ukuran pasti dalam melihat mikroprosesor, namun ukuran terbaik adalah lebar bus data : jumlah bit data yang dapat dikirim – diterima mikroprosesor. Ukuran lain adalah jumlah bit dalam register.
Tahun 1972 diperkenalkan dengan mikroprosesor 8008 yang merupakan mikroprosesor 8 bit. Mikroprosesor ini lebih kompleks instruksinya tetapi lebih cepat prosesnya dari pendahulunya. Kemudian Bells dan HP menciptakan mikroprosesor 32 bit pada 1981, sedangkan Intel baru mengeluarkan tahun 1985 dengan mikroprosesor 80386.
Tabel 1.3 Evolusi mikroprosesor Intel
Feature
8008
8080
8086
80386
80486
Tahun diperkenalkan
Jumlah instruksi
Lebar bus alamat
Lebar bus data
Jumlah flag
Jumlah register
Memori
I/O port
Waktu add register to register
1972
66
8
8
4
8
15KB
24
-
1974
111
16
8
5
8
64KB
256
1.3μ det
1978
133
20
16
9
16
1MB
64KB
0.3μ det
1985
154
32
32
14
8
4GB
64KB
0.125μ det
1989
235
32
32
14
8
4GB
4GB
0.06μ det
1.2 Perancangan Kinerja
Kinerja sebuah sistem komputer merupakan hasil proses dari seluruh komponen
komputer, yang melibatkan CPU, memori utama, memori sekunder, bus, peripheral. Dari segi
perkembangan program aplikasipun sangat menakjubkan. Aplikasi dekstop yang hampir dimiliki
semua sistem komputer saat ini meliputi :
· Pengolahan citra
· Pengenalan voice atau pembicaraan
· Video conference
· Mulitimedia
· Transfer data
Yang menakjubkan lagi adalah dari sudut pandang organisasi dan arsitektur computer saat ini adalah mirip dengan komputer IAS yang dibuat sekitar 50 tahun lalu, namun perkembangan dan kecanggihannya dapat kita rasakan sekarang ini. Peningkatan kinerja mikroprosesor ini terus berlanjut tidak kenal henti dengan berbagai teknik yang telah dikembangkan, diantaranya :
· Branch Prediction, teknik dimana prosesor memungkinkan mengamati terlebih dahulu di dalam software dan melakukan prediksi percabangan atau kelompok instruksi yang akan dieksekusi berikutnya.
· Data Flow Analysis, prosesor akan menganalisa instruksi – instruksi yang tidak tergantung pada hasil atau data lainnya untuk membuat penjadwalan yang optimum dalam eksekusi.
· Speculative Execution, dengan modal prediksi cabang dan analisis data, maka prosesor dapat melakukan eksekusi spekulatif terlebih dahulu sebelu waktunya.
Perkembangan mikroprosesor, dilihat dari kapasitas operasi dan kecepatannya sangatlah pesat. Perkembangan mikroprosesor ini sulit diimbangi oleh komponen lainnya semisal memori. Hal ini menimbulkan masalah kesenjangan dan kurang sinkronnya operasi antar komponen.
Terdapat beberapa metode untuk mengatasi masalah perbedaan kecepatan operasi antara
mikroprosesor dengan komponen lainnya, diantaranya :
· Meningkatkan jumlah bit yang dicari pada suatu saat tertentu dengan melebarkan DRAM dan melebarkan lintasa sistem busnya.
· Mengubah antarmuka DRAM sehingga lebih efisien dengan menggunakan teknik cache atau pola buffer lainnya pada keping DRAM.
· Meningkatkan bandwidth interkoneksi prosesor dan memori dengan penggunakan hierarki bus –bus yang lebih cepat untuk buffering dan membuat struktur aliran data.
Target yang ingin dicapai dalam peningkatan kinerja adalah tercapainya keseimbangan proses operasi antar komponen – komponen penyusun komputer sehingga menghasilkan kinerja komputer yang tinggi.
1.1 Contoh Evolusi Komputer
Evolusi komputer yang akan dijelaskan adalah kelompok komputer Pentium Intel dan PowerPC. Alasannya adalah komputer Pentium Intel mampu mendominasi pasaran dan secara teknologi menggunakan rancangan CISC (complex instruction set computers) dalam arsitekturnya. Sedangkan PowerPC merupakan kelompok komputer yang menerapkan teknologi RISC (reduced instruction set computers).
a. Pentium
Berikut evolusi prosesor keluaran Intel dari prosesor sederhana sampai prosesor keluaran saat ini:
· 8080, keluar tahun 1972 merupakan mikroprosesor pertama keluaran Intel dengan mesin 8 bit dan bus data ke memori juga 8 bit. Jumlah instruksinya 66 instruksi dengan kemampuan pengalamatan 16KB.
· 8086, dikenalkan tahun 1974 adalah mikroprosesor 16 bit dengan teknologi cache instruksi. Jumlah instruksi mencapai 111 dan kemampuan pengalamatan ke memori 64KB.
· 80286, keluar tahun 1982 merupakan pengembangan dari 8086, kemampuan pengalamatan mencapai 1MB dengan 133 instruksi.
· 80386, keluar tahun 1985 dengan mesin 32 bit. Sudah mendukung sistem multitasking. Dengan mesin 32 bitnya, produk ini mampu menjadi terunggul pada saat itu.
· 80486, dikenalkan tahun 1989. Kemajuannya pada teknologi cache memori dan pipelining instruksi. Sudah dilengkapi dengan math co-processor.
· Pentium, dikeluarkan tahun 1993, menggunakan teknologi superscalar sehingga memungkinkan eksekusi instruksi secara paralel.
· Pentium Pro, keluar tahun 1995. Kemajuannya pada peningkatan organisasi superscalar untuk proses paralel, ditemukan sistem prediksi cabang, analisa aliran data dan sistem cache memori yang makin canggih.
· Pentium II, keluar sekitar tahun 1997 dengan teknologi MMX sehingga mampu menangani kebutuhan multimedia. Mulai Pentium II telah menggunakan teknologi RISC.
· Pentium III, terdapat kemampuan instruksi floating point untuk menangani grafis 3D.
· Pentium IV, kemampuan floating point dan multimedia semakin canggih.
· Itanium, memiliki kemampuan 2 unit floating point, 4 unit integer, 3 unit pencabangan, internet streaming, 128 interger register.
b. Power PC
Proyek sistem RISC diawali tahun 1975 oleh IBM pada komputer muni seri 801. Seri pertama ini hanyalah prototipe, seri komersialnya adalah PC RT yang dikenalkan tahun 1986. Tahun 1990 IBM mengeluarkan generasi berikutnya yaitu IBM RISC System/6000 yang merupakan mesin RISC superskalar workstation. Setelah ini arsitektur IBM lebih dikenal sebagai arsitektur POWER.
IBM menjalin kerja sama dengan Motorola menghasilkan mikroprosesor seri 6800,
kemudian Apple menggunakan keping Motorola dalam Macintoshnya. Saat ini terdapat 4 kelompok PowerPC, yaitu :
· 601, adalah mesin 32 bit merupakan produksi masal arsitektur PowerPC untuk lebih dikenal masyarakat.
· 603, merupakan komputer desktop dan komputer portabel. Kelompok ini sama dengan seri 601 namun lebih murah untuk keperluan efisien.
· 604, seri komputer PowerPC untuk kegunaan komputer low-end server dan komputer desktop.
· 620, ditujukan untuk penggunaan high-end server. Mesin dengan arsitektur 64 bit.
· 740/750, seri dengan cache L2.
· G4, seperti seri 750 tetapi lebih cepat dan menggunakan 8 instruksi paralel.
semoga bermanfaat ^_^
Tidak ada komentar:
Posting Komentar