Arsitektur Komputer

 STRUKTUR CPU

CPU merupakan komponen terpenting dari sistem komputer. CPU adalah komponen pengolah data berdasarkan instruksi – instruksi yang diberikan kepadanya. CPU terdiri dari dua bagian utama yaitu unit kendali (control unit) dan unit aritmatika dan logika (ALU). CPU atau Central Processing Unit  dapat dikatakan juga otak dari komputer itu sendiri Sebuah komputer paling canggih sekalipun tidak akan berarti tanpa adanya CPU yang terpasang di dalamnya. Dalam kesehariannya CPU memiliki tugas utama untuk mengolah data berdasarkan instruksi yang ia peroleh. CPU sendiri sebenarnya masih terbagi atas beberapa komponen yang saling bekerja sama untuk membentuk suatu unit pengolahan Disamping itu, CPU mempunyai beberapa alat penyimpan yang berukuran kecil yang disebut register. Terdapat empat komponen utama penyusun CPU, yaitu

1.      Arithmetic and Logic Unit (ALU)

2.      Control Unit

3.      Registers

4.      CPU Interconnections

v  Arithmetic and Logic Unit (ALU)

Arithmetic and Logic Unit atau sering disingkat ALU saja dalam bahasa Indonesia kira-kira berarti Unit Logika dan Aritmatika. Bagian ini mempunyai tugas utama untuk membentuk berbagai fungsi pengolahan data komputer. Sering juga disebut sebagai bahasa mesin, karena terdiri dari berbagai instruksi yang menggunakan bahasa mesin. ALU sendiri juga masih terbagi menjadi dua komponen utama, yaitu

1.      arithmetic unit (unit aritmatika), bertugas untuk menangani pengolahan data yang berhubungan dengan perhitungan, dan

2.      boolean logic unit (unit logika boolean), bertugas menangani berbagai operasi logika.

v      Control Unit

Control Unit atau Unit Kendali, mempunyai tugas utama untuk mengendalikan operasi dalam CPU dan juga mengontrol komputer secara keseluruhan untuk menciptakan sebuah sinkronisasi kerja antar komponen dalam melakukan fungsinya masing-masing. Di samping itu, control unit juga bertugas untuk mengambil instruksi-instruksi dari memori utama dan menentukan jenis instruksi tersebut.

v      CPU Interconections

CPU Interconnections merupakan sistem koneksi dan bus yang menghubungkan komponen internal CPU dengan bus-bus eksternal CPU.

v  Sedangkan komponen eksternal CPU diantaranya

1.      sistem memori utama,

2.      sistem masukan/keluaran (input/output),

3.      dan sistem-sistem lainnya.

2.2. PERKEMBANGAN ARSITEKTUR CPU

a.    enerasi pertama pc (1940-1959)

              Dengan terjadinya Perang Dunia Kedua, negara-negara yang terlibat dalam perang tersebut berusaha mengembangkan komputer untuk mengeksploit potensi strategis yang dimiliki komputer. Hal ini meningkatkan pendanaan pengembangan komputer serta mempercepat kemajuan teknik komputer. Pada tahun 1941, Konrad Zuse, seorang insinyur Jerman membangun sebuah komputer, Z3, untuk mendesain pesawat terbang dan peluru kendali Pihak sekutu juga membuat kemajuan lain dalam pengembangan kekuatan komputer. Tahun 1943, pihak Inggris menyelesaikan komputer pemecah kode rahasia yang dinamakan Colossus untuk memecahkan kode-rahasia yang digunakan Jerman. Dampak pembuatan Colossus tidak terlalu mempengaruhi perkembangan industri komputer dikarenakan dua alasan. Pertama, colossus bukan merupakan komputer serbaguna (general-purpose computer), ia hanya didesain untuk memecahkan kode rahasia. Kedua, keberadaan mesin ini dijagakerahasiaannya hingga satu dekade setelah perang berakhir.Usaha yang dilakukan oleh pihak Amerika pada saat itu menghasilkan suatukemajuan lain. 
          Ada beberapa nama sebagai awal mula pemikiran perkembangan komputer serta hasil rakitan tangannya pada generasi pertama diantaranya :

1.      Howard H. Aiken

2.      Dr. John V. Atanasoff

3.      Clifford Berry

b.  generasi kedua (1959-1964)

 Transistor dan diode digunakan bagi menggantikan tabung vakum walaupun ia mudah terbakar. Transistor telah dicipta oleh tiga saintis di Bell Laboratories, yaitu J. Bardeen, H. W. Brittain dan W. Shockley. Transistor adalah sebuah alat elektronik yang kecil di mana fungsinya adalah untuk memindahkan isyarat-isyarat elektrik melalui perintang. Transistor mempunyai beberapa kelebihan jika dibanding dengan tabung vakum. Antaranya

1.      Transistor lebih sederhana sehingga dapat diproduksi dengan biaya lebih rendah.

2.      Transistor mengkonsumsi daya yang lebih rendah dibandingkan tabung hampa.

3.      Transistor dapat dioperasikan dalam keadaan dingin sehingga tidak perlu waktu untuk pemanasan.

4.      Ukuran transistor jauh lebih kecil dibandingkan tabung hampa.

5.      Daya tahan transistor lebih lama dan dapat mencapai beberapa dasawarsa.

6.      Transistor mempunyai daya tahan yang tinggi tehadap goncangan dan getaran.

Karakteristik yang dominan pada komputer generasi kedua:

1.      Transistor

2.      Kompatibilitas yang terbatas pada tiap komputer yang beda pabrik

3.      Tidak ada kompatibilitas antar pabrik yang berbeda

4.      Adanya bahasa pemrograman low-level.

c.    Generasi ketiga (1964-1980)

Beberapa ahli sejarah menganggap peristiwa terpenting dari sejarah komputer terjadi ketika IBM meluncurkan komputer System 360 yaitu Kerangka utama yang mengandung peralatan yang lengkap untuk pemrosesan data  pada masa tersebut pada tanggal 7 April 1964. System 360 termasuk ke dalam komputer generasi ketiga. Data yang ada disimpan secara kekal dalam Ingatan Utama (ROM) computer.

Integrated circuits (IC) merupakan teknologi baru dari generasi ini seperti halnya transistor pada generasi kedua merupakan satu rangkaian litar elektronik lengkap dalam satu cip silikon yang kecil. Ia mula digunakan pada tahun 1965. Satu IC mampu menggantikan satu papan litar yang penuh dipasang dengan transistor-transistor, di mana IC tersebut lebih kecil ukurannya daripada transistor tersebut Cip IC mempunyai kelebihan berbanding dengan transistor, antaranya termasuk kos yang rendah dalam pembuatan cip IC tersebut, penggunaan teraga yang rendah, kepadatan cip IC tersebut (mengurangkan masa pengaliran elektrik dalam cip tersebut), dan kecekapan cip IC berbanding transistor

d.    generasi keempat (1980-sekarang)

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.

·         Pentium I

  PentiumDiluncurkan sekitar awal tahun ’90-an, tahun 1993 tepatnya, Pentium merupakan lompatan besar dalam sejarah prosesor X86 dimana arsitektur prosesor 32-bit mengalami perubahan yang sangat besar. Hal ini menyebabkan kecepatan Pentium ( 80586 atau singkatnya 586 ) secara clock-for-clock dengan prosesor 486( generasi sebelumnya ) jauh lebih cepat.

·         Pentium II

 Dengan kode sandi pengembangan ‘Klamath’, Pentium II merupakan peningkatan signifikan dari arsitektur lama Pentium. Perubahan pada struktur dan besar cache, penempatan L2-cache, serta yang mencolok cara pengepakan prosesor yang baru, PPGA ( Plastic Pin Grid Array ) yang oleh Intel dulu dianggap dapat menekan biaya produksi prosesornya. Perubahan bentuk pengepakan prosesor ini membuat para pembuat motherboard terpaksa merubah rumah prosesor dari Socket ke slot, bernama Slot-1. Dengan cara ini, prosesor ditancapkan ke slot yang tersedia, mirip dengan menancap kartu ekspansi. Chipset awal Intel ( dan masih merupakan chipset terbaik sejauh ini )

·         Pentium III

Dengan kode sandi pengembangan Merced, Pentium III dibuat untuk memperbaiki kelemahan-kelemahan yang ada di Pentium II dan menurut penulis pribadi juga merupakan jawaban Intel dari prosesor K6-2 AMD yang memiliki instruksi khusus 3Dnow!, semenjak PII tidak memiliki instruksi-instruksi khusus seperti itu, kecuali MMX milik Intel sendiri. Di prosesor PIII yang masih diproduksi pada 0.25-micron ini, telah dilakukan perubahan yang cukup mendasar. Hal yang berubah pada PIII adalah hadirnya instruksi-instruksi ISSE milik Intel yang merupakan pengembangan dari MMX itu sendiri.

·         Pentium 4 ( Willamette )

Prosesor termutakhir dari keluarga Pentium adalah Pentium 4 (P4), yang proyeknya telah dimulai Intel sejak 1-2 tahun lalu. Dengan 1.4 Ghz sebagai speed grades terkecil untuk P4 ini membuat P4 menjadi prosesor 32-bit tercepat saat ini. Dibuat pada pemrosesan 0.18-micron untuk versi-versi awalnya, P4 akan secara bertahap berpindah ke 0.13-micron seiring dengan pertambahan clocknya. Diperkirakan P4 akan mampu dibuat sampai kisaran 2 Ghz

e.    Generasi Kelima

Mendefinisikan komputer generasi kelima menjadi cukup sulit karena tahap ini masih berjalan. Contoh imajinatif komputer generasi kelima adalah komputer fiksi HAL9000 dari novel karya Arthur C. Clarke berjudul 2001:Space Odyssey HAL menampilkan seluruh fungsi yang diinginkan dari sebuah komputer generasi kelima. 
             Dengan kecerdasan buatan (artificial intelligence), HAL dapat cukup memiliki nalar untuk melakukan percapakan dengan manusia, menggunakan masukan visual, dan belajar dari pengalamannya sendiri Wlaupun mungkin realisasi HAL9000 masih jauh dari kenyataan, banyak fungsi-fungsi yang dimilikinya sudah terwujud.

f.     Generasi super komputer

Sama halnya dengan computer generasi kelima, masih banyak data yang belum bisa diketahui dari super computer ini tapi yang jelas pada generasi ini, semua pekerjaan manusia jauh lebih dimanjakan dan teknologi jauh lebih canggih dari generasi sebelumnya. Dan pada generasi ini manusia juga melakukan percakapan seperti halnya percakapan dengan manusia biasa padahal dia adalah computer