Evolusi dan Kinerja Komputer

2.1     Sejarah Singkat Komputer dan cirinya

a.       Sebelum Tahun 1940

Sejarah perkembangan komputer bermula dengan berkembangnya ilmu matematika. Dimulai dengan penggunaan jari-jemari manusia, kemudian tercipta alat Abakus yang dapat melakukan operasi hitung sederhana.

Pada tahun 1617, John Napier telah mengemukakan logaritma dan alat ini dipanggil tulang Napier yang dapat melakukan berbagai macam perhitungan angka-angka.

Kemudian Blaise Pascal menciptakan mesin hitung mekanikal pertama pada tahun 1642 yang beroperasi dengan cara menggerakkan gear pada roda dan kemudian telah dikembangkan oleh William Leibnitz.

Pada tahun 1816 Charles Babbage telah membina the difference engine yang telah dapat menyelesaikan masalah perhitungan matematik seperti logaritma secara mekanikal dengan tepat sampai dengan dua puluh digit.

Mesin ini juga telah menggunakan semacam "card" sebagai input, untuk menyimpan "file-file" data melakukan perhitungan secara otomatis dan seterusnya mengeluarkan output dalam bentuk cetakan pada kertas. "card" tersebut pertama kali telah digunakan sebagai alat input dalam industri tekstil pada mesin tenun otomatis ciptaan Joseph Jecquard pada tahun 1801.

Pada tahun 1887 Herman Hoolerith telah mempopularkan penggunaan "card" sebagai alat input data yang telah banyak digunakan penduduk Amerika.

Howard Aiken memperkenalkan penggunaan mesin elektromekanika yang disebut "Mark 1" pada tahun 1937, elektronik dan mekanikal. Mesin ini dapat menyelesaikan masalah fungsi-fungsi trigonometri di samping perhitungan-perhitungan yang telah dilakukan mesin-mesin sebelum ini.

b.      Sesudah tahun 1940

2.1.1        Komputer Generasi Pertama (1946-1959)

1. Ciri-ciri komputer generasi pertama :

§  Komponen yang digunakan adalah tabung hampa udara (Vacuum tube) untuk sirkuitnya

§  Ukuran fisik besar dan berat sehingga sulit untuk dipindahkan, menggunakan simpanan luar, magnetic tape & magnetic disk

§  Cepat panas sehingga memerlukan pendingin, prosesnya kurang cepat (relatif lambat), memakai bahasa Mesin Asembly

§  Simpanan/memori berkemampuan kecil, membutuhkan daya listrik yang besar.

1.1.  Jenis-jenis komputer generasi pertama :

-     ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)

§  Dibuat oleh John Mauchly dan John Presper Eckert)

§  Ukuran fisik besar, terdiri dari 18000 tabung hampa udara

§  75000 relay dan sakelar serta 10000 kapasitor dan 70000 resistor

§  Memiliki 1 memory yang terdiri dari 20 buah accumulator dengan masing-masing accumulator dapat menyimpan 10 digit bilangan (1 digit bilangan membutuhkan 10 tabung hampa udara)

§  Mampu melakukan 5000 buah pertambahan 10 digit angka dalam waktu 1 menit dan 300 perkalian dalam waktu 1 menit. Semua input dan output dilakukan dengan kartu plong

-            EDVAC (Electronic  Discrete Variable Computer)(Von  Neumann)

§  Dikenal  dengan komputer  IAS (Computer  of Institute  for Advanced Studies

§   komputer yang berbasis konsep stored-program.

§  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 

-  EDSAC

EDSAC (Electonic Delay Storage Automatic Calculator) memperkenalkan penggunaan raksa (merkuri) dalam tabung untuk menyimpan data.

 2.1.2     Komputer Generasi Kedua (1959-1964)

1. Ciri-ciri komputer generasi kedua :

§  Teknologi sirkuit berupa transistor dan dioda untuk menggantikan tabung vakum

§  Program sudah menggunakan operasi bahasa pemrograman tingkat tinggi seperti Fortran dan Cobol

§  Kapasitor memori utama sudah cukup besar dan dikembangkan dari Magnetic Core Storage

§  Menggunakan simpanan luar berupa Magnetic Tape dan Magnetic Disk

§  Mempunyai kemampuan melakukan real-time & times sharing

§  Ukuran fisik lebih kecil dibanding KG I

§  Proses operasi sudah cepat dapat memproses jutaan operasi per detik

§  Membutuhkan lebih sedikit daya listrik

1.2. Jenis-jenis komputer KG II :
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

2.1.3  Komputer Generasi Ketiga (1964-1980)

1. Ciri ciri komputer generasi ketiga :

§  Komponen yang dipergunakan adalah IC (Integrated Circuits), yang berbentuk Hybrid Integrated circuits yaitu transistor dan dioda yang diletakkan secara terpisah dalam satu tempat, dan Monolithic System Technology (MST) yaitu elemen-elemen sirkuit yang diletakkan dalam satu chip

§  Kinerja komputer menjadi lebih cepat dan lebih tepat. Kecepatanya hampir 10000 kali dari komputer generasi pertama

§  Kapasitas memori lebih besar

§  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

§  Memungkinkan untuk melakukan multiprocessing yaitu dapat memproses sejumlah data dari sumber-sumber yang berbeda pada waktu bersamaan dan multiprogramming yaitu dapat mengerjakan beberapa program sekaligus

§  Bisa menampilkan gambar dan grafik serta dapat mengeluarkan suara

§  Kemampuan melakukan komunikasi data dari satu komputer dengan komputer lainnya

1.3 Jenis-jenis komputer KG III :
- Tahun 1964 KG III yang pertama IBM S/360
- Tahun 1969 Komputer mini 16 bit pertama
- UNIVAC 1108, 9000
- Burroughs 5700,6700,7700
- NCR seri Century
- GE 600. 235
- CDC 3000,6000, 7000
- PDP-8, 11

2.1.4  Komputer Generasi Keempat (sejak 1980-2000)

1. Ciri ciri komputer generasi keempat :

§  IC nya lebih kompleks dan terintegrasi

§  Penggunaan LSI (Large Scale Integration) yang merupakan pemadatan beribu ribu IC yang dijadikan dalam satu chip

§  Dikembangkan VLSI (Very Large Scale Integration) yang dapat menampung puluhan ribu hingga ratusan ribu IC

§  Dikembangkan komputer mikro yang menggunakan mikroprosesor dan semikonduktor yang berbentuk chip untuk memori komputer (internal memori)

1.4. Jenis-jenis komputer KG IV :
- Tahun 1970 KG IV yang pertama (IBM 370)
- Tahun 1971 Microprosesor yang pertama
- Tahun 1974 Komputer mikro komersial yang pertama (mikro altair)
- Tahun 1975 Komputer super Komersial yang pertama (Cray-1)
- Tahun 1977 Local Area Network (LAN) yang pertama
- Tahun 1977 PC yang pertama (Apple II, Radio shack)
- Tahun 1981 komputer sistem windows dan menggunakan mouse pertama (Xerox Corporation)
- Tahun 1981 Komputer IBM PC yang pertama

§Menggunakan mikroprosesor buatan intel 8088

- Tahun 1984 IBM PC/AT
- Tahun 1984 Machintosh dan GUI pertama

§Sangat terkenal karena user friendly

- Tahun 1987 IBM PS/2
- Tahun 1988 IBM PC/386 Komputer 32 Bit yang pertama
- Tahun 1990 IBM PC/486
- Tahun 1997 Pentium II

- Tahun 1998 AMD K6 3D

2.1.5  Komputer Generasi Kelima (2000-Sekarang)

1. Ciri-ciri komputer generasi kelima :

§  Dikembangkan dengan apa yang dinamakan Josephson Junction. Teknologi ini mampu memproses trilyunan operasi per detik, sedang ship hanya mampu memproses milyardan operasi per detik

§  Negara pelopor adalah Jepang. Dengan mendirikan ICOT (Institute for NewComputer Technology)

§  Menterjemahkan bahasa manusia sehingga manusia dapat bercakap-cakap langsung dengan komputer

§  Penghematan energi komputer

§  Berbasis Graphic User Interface (GUI), multimedia, dan multikomunikasi

§  Dapat melakukan diagnosa penyakit yang lebih akurat, dsb

1.5  Jenis-jenis Komputer Generasi V

-          80286 – Pentium IV

-           MIPS

-          Sparc

-          PowerPC

2.2     Teknik Peningkatan Kinerja Microprocessor

2.2.1        Branch Prediction

ð  teknik dimana prosesor memungkinkan mengamati terlebih dahulu di dalam software dan melakukan prediksi percabangan  atau kelompok  instruksi yang akan dieksekusi berikutnya.

2.2.2        Data Flow Analysis

ð  prosesor akan menganalisa instruksi – instruksi yang tidak tergantung pada hasil atau data lainnya untuk membuat penjadwalan yang optimum dalam eksekusi. 

2.2.3        Speculative Execution

ð  Eksekusi spekulatif dalam sistem komputer adalah melakukan pekerjaan, yang hasilnya mungkin tidak diperlukan.Targetnya adalah untuk menyediakan konkurensi lebih jika sumber daya tambahan yang tersedia. dengan modal prediksi cabang dan analisis data, maka prosesor dapat melakukan eksekusi spekulatif terlebih dahulu sebelum waktunya.  

2.3     Metode untuk mengatasi perbedaan kecepatan operasi microprocessor dengan Komponen Lainnya

ð  Meningkatkan  jumlah bit yang dicari pada suatu saat  tertentu dengan melebarkan DRAM dan melebarkan lintasa sistem busnya. 

ð  Mengubah  antarmuka DRAM  sehingga  lebih  efisien dengan menggunakan  teknik  cache  atau pola buffer lainnya pada keping DRAM. 

ð  Meningkatkan bandwidth interkoneksi prosesor dan memori dengan penggunakan hierarki bus – bus yang lebih cepat untuk buffering dan membuat struktur aliran data. 

2.4      Perkembangan Pentium

Berikut evolusi prosesor keluaran Intel dari prosesor sederhana sampai prosesor keluaran saat ini:

o   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. 

o   8086,  dikenalkan  tahun  1974  adalah mikroprosesor  16  bit  dengan  teknologi  cache instruksi. Jumlah instruksi mencapai 111 dan kemampuan pengalamatan ke memori 64KB. 

o   80286,  keluar  tahun  1982  merupakan  pengembangan  dari  8086,  kemampuan pengalamatan mencapai 1MB dengan 133 instruksi. 

o   80386, keluar tahun 1985 dengan mesin 32 bit. Sudah mendukung sistem multitasking. Dengan mesin 32 bitnya, produk ini mampu menjadi terunggul pada masa itu. 

o   80486,  dikenalkan  tahun  1989.  Kemajuannya  pada  teknologi  cache  memori  dan pipelining instruksi. Sudah dilengkapi dengan math co-processor. 

o   Pentium, dikeluarkan tahun 1993, menggunakan teknologi superscalar sehingga memungkinkan eksekusi instruksi secara paralel. 

o   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. 

o   Pentium  II,  keluar  sekitar  tahun  1997  dengan  teknologi MMX  sehingga mampu menangani kebutuhan multimedia. Mulai Pentium II telah menggunakan teknologi RISC. 

o   Pentium III, terdapat kemampuan instruksi floating point untuk menangani grafis 3D. 

o   Pentium IV, kemampuan floating point dan multimedia semakin canggih. 

o   Itanium, memiliki kemampuan 2 unit floating point, 4 unit integer, 3 unit pencabangan, internet streaming, 128 interger register. 

                                                                              

2.5     Perkembangan 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 : 

o      601,  adalah mesin  32  bit merupakan  produksi masal  arsitektur PowerPC  untuk  lebih dikenal masyarakat. 

o      603, merupakan komputer desktop dan komputer portabel. Kelompok ini sama dengan seri 601 namun lebih murah untuk keperluan efisien. 

o      604, seri komputer PowerPC untuk kegunaan komputer low-end server dan komputer desktop.