Tugas 4 : Arsitektur Hardware 1 Oleh : (Ryan Gilang 2103015130)

 

Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

    Ryan Gilang Pratama

    Kelas 1C

    2103015130

        Generasi Komputer

    Komputer adalah sekumpulan alat yang digunakan untuk mengolah data menurut prosedur yangt telah dirumuskan. Berawal dari abad ke-19 hingga sekarang, komputer terus berkembang dan akan berubah dari masa ke masa. Berikut ini adalah generasi-generasi komputer dari generasi pertama hingga sekarang.

    Komputer Generasi Pertama (1940 - 1956)

    Pada awalnya pembuatan dan penggunaan komputer digunakan untuk memecahkan persamaan linear dan pemecahab kode rahasia pada Perang Dunia. Pada saat itu komputer menggunakan tabung hampa udara sebagai sirkuit dan drum magnetik untuk memori.

    Efisiensi komputer generasi ini masih sangatlah rendah. Dengan fungsi yang terbatas, biaya yang harus dikeluarkan sebagai pembuatannya tidaklah sedikit. Ukuran dan berat komputer ini juga harus menjadi pertimbangan untuk tempat pembuatannya.

    Komputer ini mengandalkan machine language, yaitu low level language yang masih sangat bergantung kepada mesin. Dalam menyelesaikan perhitungan juga dibutuhkan waktu yang tidak sebentar, seperti satu hari ataupun mingguan hingga bulan.

    Komputer Generasi Kedua (1956 - 1963)

    Generasi kedua secara tidak langsung terjadi ketika digantikannya tabung vakum dengan transistor. Komputer digital pertama yang diperkenalkan pada publik adalah UNIVAC pada tahun 1951 untuk penggunaan komersial. 

    Dalam penggunaannya transistor sangat mengungguli efisiensi dari tabung vakum. Sebab transistor memungkinkan komputer dibuat dengan ukuran yang lebih kecil, kecepatan yang lebih baik, serta lebih hemat energi dibanding generasi pertamanya.

    Umumnya generasi komputer ini sudah menggunakan bahasa pemrograman tingkat tinggi, memori yang lebih besar, dan proses operasi yang sudah lebih cepat. 

    Komputer Generasi Ketiga (1964 - 1971)

    Semenjak transistor dipublikasikan, banyak permasalahan baru yang menjadi focus utama dalam penggunaan komputer. Salah satunya adalah suhu yang tinggi dalam penggunaan transistor. Dari sinilah integrated circuit masuk, pada sekitar tahun 1950-an sudah banyak ide yang sekiranya mirip dengan integrated circuit. Misalnya saja seperti Geoffrey Dummer lalu Jack Kilby mengembangkan ide tersebut hingga menjadi integrated circuit chip atau IC. Meski berukuran lebih kecil, tetapi kepingan itu mampu menampung lebih banyak komponen menjadi satu. Sehingga komputer pada generasi ini menjadi lebih kecil lagi, lebih cepat, dan lebih murah.

    Komputer Generasi Keempat (1971 - Sekarang)

    Munculnya mikroprosesor menjadi awal mula generasi baru komoputer modern hingga saat ini. Evolusi dari mikroprosesor telah diketahui mengikuti Hukum Moore yang merupakan peningkatan performa dari tahun ke tahun. Teori ini merumuskan bahwa daya penghitungan akan berlipat ganda setiap 18 bulan, sebuah proses yang benar terjadi sejak awal 1970-an hingga saat ini.

    Dengan munculnya mikroprosesor maka sudah dapat tercipta komputer kecil (laptop) yang dapat dibawa kemana saja. Bahkan sekarang harga dari komputer sudah sangat jauh berbeda jika kita bandingkan dengan generasi sebelumnya. Tidak lupa ponsel atau handphone yang sudah sangat berkembang saat ini, membawa perkembangan internet ke level yang lebih jauh setiap harinya.

    Komputer Generasi Kelima (Sekarang - Masa Depan)

    Generasi ini didasarkan pada perangkat keras pemrosesan paralel dan perangkat lunak AI (Kecerdasan Buatan). AI adalah cabang baru dalam ilmu komputer, yang menafsirkan cara dan metode membuat komputer berpikir seperti manusia. Semua bahasa tingkat tinggi seperti C dan C++, Java, .Net dll., digunakan dalam generasi ini.

    Komputasi kuantum dan molekuler serta nanoteknologi akan secara radikal mengubah wajah komputer di tahun-tahun mendatang. Tujuan dari komputasi generasi kelima adalah untuk mengembangkan perangkat yang merespon input bahasa alami dan mampu belajar dan mengatur diri sendiri.

        Arsitektur Hardware Tradisional

    Arsitektur perangkat keras tradisional terdiri dari emat komponen utama yaitu:

    1. Prosesor

    2. Memori Penyimpanan

    3. Masukan (Input)

    4. Keluaran (Output)

        Arsitektur Komputer Von Neuman

    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 Aritmetika dan Logis (ALU), unit kontrol, memori, dan alat masukan dan hasil (secara kolektif dinamakan I/O). 

        Prosesor CPU

    Prosesor adalah komponen utama atau otak dari laptop / komputer. Prosesor terletak tepat di tengah motherboard. Prosesor memiliki fungsi yang penting bagi seluruh operasi perangkat komputer karena semua perintah dimulai dari processor. Fungsi processor secara umum adalah mengolah perintah yang masuk kemudian dikeluarkan berupa output yaitu pemberi perintah.

    Secara umum, sistem komputer terdiri atas CPU dan sejumlah device controller yang terhubung melalui sebuah bus yang menyediakan akses ke memori.

    Umumnya, setiap device controller bertanggung-jawab atas sebuah hardware spesisfik. Setiap device dan CPU dapat beroperasi secara bersama untuk mendapatkan akses ke memori. Adanya beberapa hardware ini dapat menyebabkan masalah sinkronisasi. Karena itu untuk mencegahnya sebuah memory controller ditambahkan untuk sinkronisasi akses memori.

        Memori Utama

    Memori utama adalah satu-satunya tempat penyimpanan yang dapat diakses secara langsung oleh prosessor, merupakan suatu array dari word atau byte, yang mempunyai ukuran ratusan sampai jutaan ribu. Setiap word memiliki alamatnya sendiri.

    Memori utama digunakan sebagai akses data cepat oleh processor dan tidak berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan data. Memori utama dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu ROM (Read Only Memori) dan RAM (Random Access Memory) atau juga dikenal dengan Read and Write Memory (RWM).

    Memori utama adalah tempat penyimpanan yang volatile, dimana isinya hilang bila sumber energinya (energi listrik) dimatikan. Dasar susunan sistem storage adalah kecepatan, biaya, sifat volatilitas.

    Yang termasuk dari memori utama adalah:

     1. Register

    Tempat penyimpanan beberapa buah data volatile yang akan diolah langsung di prosesor yang berkecepatan sangat tinggi. Register ini berada di dalam prosesor dengan jumlah yang sangat terbatas karena fungsinya sebagai tempat perhitungan/komputasi data.

    2. Cache Memory

    Tempat penyimpanan sementara (volatile) sejumlah kecil data untuk meningkatkan kecepatan pengambilan atau penyimpanan data di memori oleh prosesor yang berkecepatan tinggi.

      Dahulu cache disimpan di luar prosesor dan dapat ditambahkan. Misalnya pipeline burst cache yang biasa ada di komputer awal tahun 90-an. Akan tetapi seiring menurunnya biaya produksi dan untuk meningkatkan kinerja, cache ditanamkan di prosesor.

    3. Random Access Memory

    Tempat penyimpanan sementara sejumlah data volatile yang dapat diakses langsung oleh prosesor. Pengertian langsung di sini berarti prosesor dapat mengetahui alamat data yang ada di memori secara langsung. 

    Sekarang, RAM dapat diperoleh dengan harga yang cukup murah dangan kinerja yang bahkan dapat melewati cache pada komputer yang lebih lama.

    4. Memori Ekstensi

    Tambahan memori yang digunakan untuk membantu proses-proses dalam komputer, biasanya berupa buffer. Peranan tambahan memori ini sering dilupakan akan tetapi sangat penting artinya untuk efisiensi.

    Biasanya tambahan memori ini memberi gambaran kasar kemampuan dari perangkat tersebut, sebagai contoh misalnya jumlah memori VGA, memori soundcard.

        Memori Sekunder

    Kebanyakan sistem komputer menyediakan secondary storage sebagai perluasan dari memori utama. Syarat utama dari secondary storage adalah dapat menyimpan data dalam jumlah besar secara permanen.

    Secondary storage yang paling umum adalah disk magnetik, yang meyediakan penyimpanan untuk program maupun data. Disk magnetik adalah alat penyimpanan data yang non-volatile yang juga menyediakan akses secara random.  

    Media penyimpanan data yang non-volatile yang dapat berupa Flash Drive, Optical Disc, Magnetic Disk, Magnetic Tape.  Media ini biasanya daya tampungnya cukup besar dengan harga yang relatif murah. Portability-nya juga relatif lebih tinggi.

    Data maupun program yang tersimpan di memori sekunder ini tetap ada dan tidak akan hilang meskipun komputer mati (tidak ada daya). Data ini bisa disalin ke berbagai macam perangkat memori sekunder lainnya dan akan tetap sama apabila dibuka di komputer lain.

        Direct Memory Access (DMA)

    Direct Memory Access (DMA) adalah kemampuan pada komputer modern yang memungkinkan perangkat periferal untuk mengirim data ke memori motherboard tanpa intervensi dari CPU.

    DMA digunakan untuk I/O device agar dapat memindahkan data dengan kecepatan tinggi (mendekati frekuensi bus memori). Seluruh proses DMA dikendalikan oleh sebuah controller bernama DMA Controller (DMAC). DMA Controller mengirimkan atau menerima signal dari memori dan I/O device. Prosesor hanya mengirimkan alamat awal data, tujuan data, panjang data ke DMA Controller. 

    Hak terhadap penggunaan bus memory yang diperlukan DMA controller didapatkan dengan bantuan bus arbiter yang dalam PC sekarang berupa chipset Northbridge.

    DMA diimplementasikan dalam arsitektur bus komputer untuk mempercepat operasi komputer dan memungkinkan multitasking. Biasanya, CPU akan terisi penuh dalam operasi baca / tulis apa pun; Mengaktifkan DMA memungkinkan membaca / menulis data dalam memori internal, memori eksternal dan periferal tanpa keterlibatan CPU, sehingga membuat prosesor tersedia untuk tugas-tugas lain. Ini memastikan operasi yang efisien, karena perpindahan data ke / dari memori adalah salah satu operasi komputer yang paling umum dan membebaskan CPU dari overhead ini dapat menyebabkan peningkatan kinerja yang signifikan.

    DMA berguna dalam aplikasi komputasi real time di mana operasi kritis harus dilakukan secara bersamaan. Pemrosesan aliran adalah aplikasi DMA lain, di mana transfer dan pemrosesan data dilakukan secara bersamaan. Banyak sistem perangkat keras menggunakan DMA termasuk pengontrol floppy dan disk drive, kartu grafis, kartu jaringan, kartu suara dan unit pemrosesan grafik.

Sekian dari saya, kurang lebihnya mohon dimaafkan

Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Sumber utama https://onlinelearning.uhamka.ac.id/

Sumber kedua https://id.wikipedia.org/

Sumber ketiga https://www.ruangguru.com/