Saat teknologi yang dipakai pada komputer digital sudah
berganti secara dramatis sejak komputer pertama pada tahun 1940-an komputer kebanyakan
masih menggunakan arsitektur Von Neumann,
yang diusulkan pada awal 1940-an oleh John
von Neumann.
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"
Di sistem ini, memori adalah urutan byte yang dinomori
(seperti "sel" atau "lubang burung dara"), masing-masing
berisi sepotong kecil informasi. Informasi ini mungkin menjadi perintah untuk
mengatakan pada komputer apa yang harus dilakukan. Sel mungkin berisi data yang diperlukan
komputer untuk melakukan suatu perintah. Setiap slot mungkin berisi salah satu,
dan apa yang sekarang menjadi data mungkin saja kemudian menjadi perintah.
Memori menyimpan berbagai bentuk informasi sebagai angka
biner. Informasi yang belum berbentuk biner akan dipecahkan (encoded) dengan sejumlah
instruksi yang mengubahnya menjadi sebuah angka atau urutan angka-angka.
Sebagai contoh: Huruf F disimpan sebagai angka desimal 70 (atau angka biner)
menggunakan salah satu metode pemecahan. Instruksi yang lebih kompleks bisa
digunakan untuk menyimpan gambar, suara, video, dan berbagai macam informasi.
Informasi yang bisa disimpan dalam satu sell dinamakan sebuah byte.
Secara umum, memori bisa ditulis kembali lebih jutaan kali
- memori dapat diumpamakan sebagai papan tulis dan kapur yang dapat ditulis dan
dihapus kembali, daripada buku tulis dengan pena yang tidak dapat dihapus.
Ukuran masing-masing sel, dan jumlah sel, berubah secara
hebat dari komputer ke komputer, dan teknologi dalam pembuatan memori sudah
berubah secara hebat - dari relay elektromekanik, ke tabung yang diisi dengan
air raksa (dan kemudian pegas) di mana pulsa akustik terbentuk, sampai matriks
magnet permanen, ke setiap transistor, ke sirkuit terpadu dengan jutaan transistor
di atas satu chip silikon.
Pemrosesan
Unit Pengolah Pusat atau CPU berperanan untuk
memproses arahan, melaksanakan pengiraan dan menguruskan laluan informasi
menerusi system komputer. Unit atau peranti pemprosesan juga akan berkomunikasi
dengan peranti input , output dan storan bagi melaksanakan arahan-arahan
berkaitan.
Contoh sebuah CPU dalam kemasan Ball Grid Array (BGA)
ditampilkan terbalik dengan menunjukkan kaki-kakinya.
Dalam arsitektur
von Neumann yang asli, ia menjelaskan sebuah Unit Aritmatika dan Logika, dan
sebuah Unit Kontrol. Dalam komputer-komputer modern, kedua unit ini terletak
dalam satu sirkuit terpadu (IC - Integrated Circuit), yang biasanya disebut CPU
(Central Processing Unit).
Unit Aritmatika dan Logika,
atau Arithmetic Logic Unit (ALU), adalah alat yang melakukan pelaksanaan dasar
seperti pelaksanaan aritmatika (tambahan, pengurangan, dan semacamnya),
pelaksanaan logis (AND, OR, NOT), dan pelaksanaan
perbandingan (misalnya, membandingkan isi sebanyak dua slot untuk kesetaraan).
Pada unit inilah dilakukan "kerja" yang nyata.
Unit
kontrol menyimpan perintah sekarang yang dilakukan oleh komputer,
memerintahkan ALU untuk melaksanaan dan mendapat kembali informasi (dari
memori) yang diperlukan untuk melaksanakan perintah itu, dan memindahkan
kembali hasil ke lokasi memori yang sesuai. Sekali yang terjadi, unit kontrol
pergi ke perintah berikutnya (biasanya ditempatkan di slot berikutnya, kecuali
kalau perintah itu adalah perintah lompatan yang memberitahukan kepada komputer
bahwa perintah berikutnya ditempatkan di lokasi lain).
Input dan hasil
I/O
membolehkan komputer mendapatkan informasi dari dunia luar, dan menaruh hasil
kerjanya di sana,
dapat berbentuk fisik (hardcopy) atau non fisik (softcopy). Ada berbagai macam alat I/O, dari yang akrab keyboard, monitor dan disk drive, ke yang
lebih tidak biasa seperti webcam (kamera web, printer, scanner, dan sebagainya.
Yang dimiliki
oleh semua alat masukan biasa ialah bahwa mereka meng-encode (mengubah) informasi dari
suatu macam ke dalam data
yang bisa diolah lebih lanjut oleh sistem komputer digital. Alat output, men-decode data ke dalam informasi yang
bisa dimengerti oleh pemakai komputer. Dalam pengertian ini, sistem komputer
digital adalah contoh sistem pengolah data.
Instruksi
Perintah yang
dibicarakan di atas bukan perintah seperti bahasa manusiawi. Komputer hanya
mempunyai dalam jumlah terbatas perintah sederhana yang dirumuskan dengan baik.
Perintah biasa yang dipahami kebanyakan komputer ialah "menyalin isi sel
123, dan tempat tiruan di sel 456", "menambahkan isi sel 666 ke sel
042, dan tempat akibat di sel 013", dan "jika isi sel 999 adalah 0,
perintah berikutnya anda di sel 345".
Instruksi
diwakili dalam komputer sebagai nomor - kode untuk "menyalin" mungkin
menjadi 001, misalnya. Suatu himpunan perintah khusus yang didukung oleh
komputer tertentu diketahui sebagai bahasa
mesin komputer. Dalam praktiknya, orang biasanya tidak menulis perintah
untuk komputer secara langsung di bahasa mesin tetapi memakai bahasa pemrograman "tingkat
tinggi" yang kemudian diterjemahkan ke dalam bahasa mesin secara otomatis
oleh program komputer khusus (interpreter dan kompiler). Beberapa bahasa
pemrograman berhubungan erat dengan bahasa mesin, seperti assembler
(bahasa tingkat rendah); di sisi lain, bahasa seperti Prolog didasarkan
pada prinsip abstrak yang jauh dari detail pelaksanaan sebenarnya oleh mesin
(bahasa tingkat tinggi).
Arsitektur
Komputer kontemporer menaruh ALU dan unit
kontrol ke dalam satu sirkuit terpadu yang dikenal sebagai Central Processing Unit
atau CPU. Biasanya, memori komputer ditempatkan di atas beberapa sirkuit
terpadu yang kecil dekat CPU. Alat yang menempati sebagian besar ruangan dalam
komputer adalah ancilliary sistem (misalnya, untuk menyediakan tenaga listrik)
atau alat I/O.
Beberapa komputer yang lebih besar
berbeda dari model di atas di satu hal utama - mereka mempunyai beberapa CPU
dan unit kontrol yang bekerja secara bersamaan. Terlebih lagi, beberapa
komputer, yang dipakai sebagian besar untuk maksud penelitian dan perkomputeran
ilmiah, sudah berbeda secara signifikan dari model di atas, tetapi mereka sudah
menemukan sedikit penggunaan komersial.
Fungsi dari komputer secara
prinsip sebenarnya cukup sederhana. Komputer mencapai perintah dan data dari
memorinya. Perintah dilakukan, hasil disimpan, dan perintah berikutnya dicapai.
Prosedur ini berulang sampai komputer dimatikan.
Program
Program
komputer adalah daftar besar perintah untuk dilakukan oleh komputer,
barangkali dengan data di dalam tabel. Banyak program komputer berisi jutaan
perintah, dan banyak dari perintah itu dilakukan berulang kali. Sebuah komputer
pribadi modern yang umum (pada tahun 2003) bisa melakukan sekitar 2-3 milyar perintah dalam sedetik.
Komputer tidak mendapat kemampuan luar biasa mereka lewat kemampuan untuk
melakukan perintah kompleks. Tetapi, mereka melakukan jutaan perintah sederhana
yang diatur oleh orang pandai, "programmer." "Programmer Baik
memperkembangkan set-set perintah untuk melakukan tugas biasa (misalnya,
menggambar titik di layar) dan lalu membuat set-set perintah itu tersedia
kepada programmer lain." Dewasa ini, kebanyakan komputer kelihatannya
melakukan beberapa program sekaligus. Ini biasanya diserahkan ke sebagai multitasking.
Pada kenyataannya, CPU melakukan perintah dari satu program, kemudian setelah
beberapa saat, CPU beralih ke program kedua dan melakukan beberapa perintahnya.
Jarak waktu yang kecil ini sering diserahkan ke sebagai irisan waktu
(time-slice). Ini menimbulkan khayal program lipat ganda yang dilakukan secara
bersamaan dengan memberikan waktu CPU di antara program. Ini mirip bagaimana
film adalah rangkaian kilat saja masih membingkaikan. Sistem
operasi adalah program yang biasanya menguasai kali ini membagikan
Tidak ada komentar:
Posting Komentar