EVOLUSI ARSITEKTUR KOMPUTER

EVOLUSI ARSITEKTUR KOMPUTER

Evolusi Komputer

1. KOMPUTER GENERASI PERTAMA (1941)

-Penggunaan Vacum Tube dan instruksi menggunakan bahasa mesin.

-ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Komputer) : menggunakan 18000 tabung yang beratnya mencapai 30 ton.

-Memerlukan tempat yang luas.

2. KOMPUTER GENERASI KEDUA (1948)

-Menggunakan Transistor ( IBM 1401 ).

-Sudah memiliki Sistem Operasi, program dan media penyimpan (disket).

-Munculnya Bahasa pemrograman COBOL, FORTRAN.

-Software house, programmer, analyst.

-Pemanfaatan pada skala industri.

3. KOMPUTER GENERASI KETIGA (1958)

-Penggunaan IC (Integrated Circuit ).

-Mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang terbuat dari pasir kuarsa.

-Munculnya chip semikonduktor : gabungan banyak IC dalam 1 chip yang dapat diprogram sesuai dengan kebutuhan.

4. KOMPUTER GENERASI KEEMPAT  (1980)

-Setelah IC, tujuan pengembangan menjadi lebih jelas: mengecilkan ukuran sirkuit dan komponen-komponen elektrik dalam suatu penskalaan.

-Large Scale Integration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip.

-Very Large Scale Integration (VLSI) memuat ribuan komponen dalam sebuah chip tunggal.

-Mikroprosesor : penggabungan seluruh komponen komputer ( CPU , memori, kendali I/O) dan diprogram sesuai dengan kebutuhan.

-Munculnya PC.

5. Komputer Generasi Kelima

-Sudah tidak berorientasi pada kecepatan atau ukuran fisik, namun lebih menonjolkan performance Artificial Intelegence.

-Patern recognation, bioinformatika.

Evolusi Arsitektur Komputer

°1950 - 1960: Arsitektur komputer berupa komputer aritmatik.

° 1970 - pertengahan 1980: Arsitektur komputer berupa desain set intruksi untuk suatu kompiler tertentu.

° 1990 : Arsitektur komputer berupa bentuk desain CPU, sistem memori, sistem I/O, Multiprosesor, dan Network komputer.

° 2010 : Arsitektur komputer berupa sistem yang dapat beradaptasi sendiri, struktur yang dapat mengorganisasikan sendiri, sistem DNA / Komputansi Quantum.

Arsitektur Komputer

Arsitektur komputer berkaitan dengan hubungan antara unit hardware sebagai perangkat elektronik digital dan unit software.

Menurut [William Stalling] Arsitektur komputer berkaitan dengan atribut – atribut yang mempunyai dampak langsung pada eksekusi logis sebuah program.

Misal : Set instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk penyajian data, mekanisme I/O, teknik pengalamantan.

Klasifikasi arsitektur komputer terbagi menjadi 2 bagian besar, yaitu:

            -Arsitektur mesin VON NEUMANN

            -Arsitektur mesin NON-VON NEUMANN

KLASIFIKASI ARSITEKTURAL SISTEM KOMPUTER

KLASIFIKASI ARSITEKTUR KOMPUTER NON-VON NEUMANN

Ada 3 skema klasifikasi arsitektural sistem komputer NON-VON NEUMANN, yaitu:

1. Klasifikasi Flynn

Didasarkan pada penggandaan alur instruksi dan alur data dalam sistem komputer.

2. Klasifikasi Feng

Didasarkan pada pemrosesan paralel dan serial

3. Klasifikasi Händler

Didasarkan pada derajat keparalelan dan pipelining dalam berbagai tingkat subsistem.

1. Klasifikasi Flynn

-Klasifikasi sistem komputer yang didasarkan pada penggandaan alur instruksi dan alur data diperkenalkan oleh Michael J. Flynn.

Alur instruksi (instruction stream) adalah urutan instruksi yang dilaksanakan oleh mesin.

Alur data adalah urutan data yang dipanggil oleh alur instruksi.

-Baik instruksi maupun data diambil dari modul memori.

-Instruksi didecode (diartikan) oleh Control Unit.

-Alur data mengalir dua arah antara prosesor dan memori.

Ada 4 kategori sistem komputer dalam klasifikasi Flynn:

1. Single Instruction stream – Single Data stream (SISD)

2. Single Instruction stream – Multiple Data stream (SIMD)

3. Multiple Instruction stream – Single Data stream (MISD)

4. Multiple Instruction stream – Multiple Data stream (MIMD)

2. Klasifikasi Feng

-Tse Yun Feng mengusulkan pembagian klasifikasi arsitektur komputer berdasarkan derajat keparalelan (degree of parallelism). Yaitu  Jumlah bit maksimum yang dapat diproses dalam satu satuan waktu.

-Derajat keparalelan rata-rata (Pa) adalah :

-Bila Pi adalah jumlah bit yang dapat diproses dalam siklus prosesor ke – i (atau periode clock ke – i),

-Siklus prosesor (T) dinyatakan oleh i = 1,2,3, ......, T

-Laju utilisasi (utilization rate) (μ)  sistem komputer dalam siklus T adalah :

            dimana P : derajat keparalelan maksimum

-Jika daya komputasi prosesor dipakai penuh, maka Pi = P untuk semua i dan μ = 1 untuk 100% utilisasi.

            → Laju utilisasi bergantung pada program aplikasi yang dieksekusi.

Feng mengklasifikasi sistem komputer juga menggunakan parameter panjang word n, panjang bit slice m.

Bit-slice adalah string of bits, yaitu satu dari setiap word pada posisi bit vertikal yang sama.

Ada 4 tipe Metode Pemrosesan :

1. Word Serial and Bit Serial (WSBS)

2. Word Paralel and Bit Setial (WPBS)

3. Word Serial and Bit Paralel (WSBP)

4. Word Paralel and Bit Paralel (WPBP)

-WSBS disebut Bit serial procesing karena satu bit (n=m=1) diproses pada satu satuan waktu.

Proses : lambat

Komputer generasi pertama

-WPBS (n=1, m>1) disebut BIS procesing ( Bit Slice Procesing) karena sejumlah m bit slice diproses pada satu satuan waktu.

-WSBP (n>1, m=1) disebut Word slice processing karena satu word pada n bit diproses pada satu satuan waktu.

Ditetapkan pada kebanyakan komputer sekarang.

-WPBP (n>1, m>1) disebut Fully Paralel Processing (Paralell Processing) disini array dari n,m bits diproses pada satu satuan waktu.

Proses : paling cepat.

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”.

Berikut kriteria komputer dengan arsitektur Von Neumann:

1. Mempunyai tiga subsistem hardware dasar:

sebuah CPU

sebuah sistem memori utama

sebuah sistem I/O

2. Merupakan komputer stored-program (program tersimpan). Sistem memori

utama menyimpan program yang mengontrol operasinya, dan komputer dapat

mengubah programnya sendiri untuk menambah atau mengurangi data lain

yang ada di dalam memori.

3. Menjalankan instruksi secara berurutan. CPU menjalankan, atau setidaknya

akan menjalankan, satu operasi dalam sekali waktu.

4. Mempunyai, atau paling tidak akan mempunyai, satu path antara sistem

Memori utama dan unit kontrol CPU; hal ini biasanya dinamakan "vonNeumann

bottleneck."

2. Arsitektur RISC

Konsep arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline. Meskipun jumlah perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan mungkin lebih besar, eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih singkat daripada waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan perintah yang lebih rumit. Mesin RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar. IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan pendekatan RISC.Lebih lanjut untuk memahami RISC, diawali dengan tinjauan singkat tentang karakteristik eksekusi instruksi.

3. Arsitektur CISC

CISC sendiri adalah salah satu bentuk arsitektur yang menjalani beberapa instruksi dengan tingkat yang rendah. Misalnya intruksi tingakt rendah tersebut adalah operasi aritmetika, penyimpanan-pengambilan dari memory dll. CISC memang memiliki instruksi yang complex dan memang dirasa berpengaruh pada kinerjanya yang lebih lambat. CISC menawarkan set intruksi yang powerful, kuat, tangguh, maka tak heran jika CISC memang hanya mengenal bahasa asembly yang sebenarnya ia tujukan bagi para programmer.

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.

Kesimpulan dari arsitektur komputer:

-Arsitektur komputer membahas tentang hubungan antara hardware dan software.

-Meliputi spesifikasi sekumpulan instruksi dan unit hardware yang melaksanakan instruksi tersebut.

-Dalam tulisan ini dibahas pula banyak aspek pemrograman dan komponen software dalam sistem komputer.

-Sangatlah penting mempertimbangkan aspek hardware dan software pada desain berbagai komponen komputer guna mencapai pemahaman yang baik pada suatu sistem komputer.

Referensi:

http://www.elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/index-organisasi_sistem_komputer.htm    9 Okt 2018 20.31

http://wahyukr.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/36820/%281%29+Organisasi+%26+Arsitektur.ppt  9 Okt 2018 19.31

http://www.elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/index-arkomp.htm              9 Okt 2018 20.31

http://ymukhlis.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/folder/0.1            9 Okt 2018 19.31