Sejarah dan Perkembangan Arsitektur Komputer

Sejarah Komputer



Sejak dahulu kala, proses pengolahan data telah dilakukan oleh manusia.
Manusia juga menemukan alat-alat mekanik dan elektronik untuk membantu
manusia dalam penghitungan dan pengolahan data supaya bisa mendapatkan
hasil lebih cepat. Komputer yang kita temui saat ini adalah suatu evolusi panjang
dari penemuan-penemuan manusia sejah dahulu kala berupa alat mekanik
maupun elektronik. Saat ini komputer dan piranti pendukungnya telah masuk
dalam setiap aspek kehidupan dan pekerjaan. Komputer yang ada sekarang
memiliki kemampuan yang lebih dari sekedar perhitungan matematik biasa.
Diantaranya adalah sistem komputer di kassa supermarket yang mampu
membaca kode barang belanjaan, sentral telepon yang menangani jutaan
panggilan dan komunikasi, jaringan komputer dan internet yang
mennghubungkan berbagai tempat di dunia.Bagaimanapun juga alat pengolah
data dari sejak jaman purba sampai saat ini bisa kita golongkan ke dalam 4
golongan besar.
1. Peralatan manual: yaitu peralatan pengolahan data yang sangat sederhana,
dan faktor terpenting dalam pemakaian alat adalah menggunakan tenaga
tangan manusia
2. Peralatan Mekanik: yaitu peralatan yang sudah berbentuk mekanik yang
digerakkan dengan tangan secara manual
3. Peralatan Mekanik Elektronik: Peralatan mekanik yang digerakkan secara
otomatis oleh motor elektronik
4. Peralatan Elektronik: Peralatan yang bekerjanya secara elektronik penuh
Tulisan ini akan memberikan gambaran tentang sejarah komputer dari masa ke
masa, terutama alat pengolah data.

ALAT HITUNG TRADISIONAL dan KALKULATOR MEKANIK

Abacus, yang muncul sekitar 5000 tahun yang lalu di Asia kecil dan masih

digunakan di beberapa tempat hingga saat ini, dapat dianggap sebagai awal

mula mesin komputasi.

Alat ini memungkinkan penggunanya untuk melakukan perhitungan

menggunakan biji-bijian geser yang diatur pada sebuah rak. Para pedagang di

masa itu menggunakan abacus untuk menghitung transaksi perdagangan.

Seiring dengan munculnya pensil dan kertas, terutama di Eropa, abacus

kehilangan popularitasnya. Setelah hampir 12 abad, muncul penemuan lain

dalam hal mesin komputasi. Pada tahun 1642, Blaise Pascal (1623-1662), yang

pada waktu itu berumur 18 tahun, menemukan apa yang ia sebut sebagai

kalkulator roda numerik (numerical wheel calculator) untuk membantu ayahnya

melakukan perhitungan pajak.

Kotak persegi kuningan ini yang dinamakan Pascaline, menggunakan delapan

roda putar bergerigi untuk menjumlahkan bilangan hingga delapan digit.Alat ini

merupakan alat penghitung bilangan berbasis sepuluh. Kelemahan alat ini

adalah hanya terbatas untuk melakukan penjumlahan.

Tahun 1694, seorang matematikawan dan filsuf Jerman, Gottfred Wilhem von
Leibniz (1646-1716) memperbaiki Pascaline dengan membuat mesin yang dapat
mengalikan. Sama seperti pendahulunya, alat mekanik ini bekerja dengan
menggunakan roda-roda gerigi. Dengan mempelajari catatan dan gambargambar yang dibuat 
oleh Pascal, Leibniz dapat menyempurnakan alatnya.
Barulah pada tahun 1820, kalkulator mekanik mulai populer. Charles Xavier
Thomas de Colmar menemukan mesin yang dapat melakukan empat fungsi
aritmatik dasar. Kalkulator mekanik Colmar, arithometer, mempresentasikan
pendekatan yang lebih praktis dalam kalkulasi karena alat tersebut dapat
melakukan penjumlahan, pengurangan, perkalian, danpembagian. Dengan
kemampuannya, arithometer banyak dipergunakan hingga masa Perang Dunia I.
Bersama-sama dengan Pascal dan Leibniz, Colmar membantu membangun era
komputasi mekanikal. Awal mula komputer yang sebenarnya dibentuk oleh
seoarng profesor matematika Inggris, Charles Babbage (1791-1871).
Tahun 1812, Babbage memperhatikan kesesuaian alam antara mesin mekanik
dan matematika:mesin mekanik sangat baik dalam mengerjakan tugas yang
sama berulangkali tanpa kesalahan; sedang matematika membutuhkan repetisi
sederhana dari suatu langkah-langkah tertenu. Masalah tersebut kemudain
berkembang hingga menempatkan mesin mekanik sebagai alat untuk menjawab
kebutuhan mekanik. Usaha Babbage yang pertama untuk menjawab masalah ini
muncul pada tahun 1822 ketika ia mengusulkan suatu mesin untuk melakukan
perhitungan persamaan differensial.


Mesin tersebut dinamakan Mesin Differensial. Dengan menggunakan tenaga

uap, mesin tersebut dapat menyimpan program dan dapat melakukan kalkulasi

serta mencetak hasilnya secara otomatis. Setelah bekerja dengan Mesin

Differensial selama sepuluh tahun, Babbage tiba-tiba terinspirasi untuk memulai

membuat komputer general-purpose yang pertama, yang disebut Analytical

Engine. Asisten Babbage, Augusta Ada King (1815-1842) memiliki peran penting

dalam pembuatan mesin ini. Ia membantu merevisi rencana, mencari

pendanaan dari pemerintah Inggris, dan mengkomunikasikan spesifikasi

Anlytical Engine kepada publik. Selain itu, pemahaman Augusta yang baik

tentang mesin ini memungkinkannya membuat instruksi untuk dimasukkan ke

dlam mesin dan juga membuatnya menjadi programmer wanita yang pertama.

Pada tahun 1980, Departemen Pertahanan Amerika Serikat menamakan sebuah

bahasa pemrograman dengan nama ADA sebagai penghormatan kepadanya.

Mesin uap Babbage, walaupun tidak pernah selesai dikerjakan, tampak sangat

primitif apabila dibandingkan dengan standar masa kini. Bagaimanapun juga,

alat tersebut menggambarkan elemen dasar dari sebuah komputer modern dan

juga mengungkapkan sebuah konsep penting. Terdiri dari sekitar 50.000

komponen, desain dasar dari Analytical Engine menggunakan kartu-kartu

perforasi (berlubang-lubang) yang berisi instruksi operasi bagi mesin tersebut.

Pada 1889, Herman Hollerith (1860-1929) juga menerapkan prinsip kartu

perforasi untuk melakukan penghitungan. Tugas pertamanya adalah

menemukan cara yang lebih cepat untuk melakukan perhitungan bagi Biro

Sensus Amerika Serikat. Sensus sebelumnya yang dilakukan di tahun 1880

membutuhkan waktu tujuh tahun untuk menyelesaikan perhitungan. Dengan

berkembangnya populasi, Biro tersebut memperkirakan bahwa dibutuhkan waktu

sepuluh tahun untuk menyelesaikan perhitungan sensus.

Hollerith menggunakan kartu perforasi untuk memasukkan data sensus yang
kemudian diolah oleh alat tersebut secara mekanik. Sebuah kartu dapat
menyimpan hingga 80 variabel. Dengan menggunakan alat tersebut, hasil
sensus dapat diselesaikan dalam waktu enam minggu. Selain memiliki
keuntungan dalam bidang kecepatan, kartu tersebut berfungsi sebagai media
penyimpan data. Tingkat kesalahan perhitungan juga dapat ditekan secara
drastis. Hollerith kemudian mengembangkan alat tersebut dan menjualny ke
masyarakat luas. Ia mendirikan Tabulating Machine Company pada tahun 1896
yang kemudian menjadi International Business Machine (1924) setelah
mengalami beberapa kali merger. Perusahaan lain seperti Remington Rand and
Burroghs juga memproduksi alat pembac kartu perforasi untuk usaha bisnis.
Kartu perforasi digunakan oleh kalangan bisnis dan pemerintahan untuk
permrosesan data hingga tahun 1960. Pada masa berikutnya, beberapa insinyur
membuat penemuan baru lainnya. Vannevar Bush (1890- 1974) membuat
sebuah kalkulator untuk menyelesaikan persamaan differensial di tahun 1931.
Mesin tersebut dapat menyelesaikan persamaan differensial kompleks yang
selama ini dianggap rumit oleh kalangan akademisi. Mesin tersebut sangat besar
dan berat karena ratusan gerigi dan poros yang dibutuhkan untuk melakukan
perhitungan.



Pada tahun 1903, John V. Atanasoff dan Clifford Berry mencoba membuat
komputer elektrik yang menerapkan aljabar Boolean pada sirkuit elektrik.
Pendekatan ini didasarkan pada hasil kerja George Boole (1815-1864) berupa
sistem biner aljabar, yang menyatakan bahwa setiap persamaan matematik
dapat dinyatakan sebagai benar atau salah. Dengan mengaplikasikan kondisi
benar-salah ke dalam sirkuit listrik dalam bentuk terhubung-terputus, Atanasoff
dan Berry membuat komputer elektrik pertama di tahun 1940.
Namun proyek mereka terhenti karena kehilangan sumber pendanaan.





KOMPUTER GENERASI PERTAMA


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 dijaga
kerahasiaannya hingga satu dekade setelah perang berakhir.
Usaha yang dilakukan oleh pihak Amerika pada saat itu menghasilkan suatu
kemajuan lain. Howard H. Aiken (1900-1973), seorang insinyur Harvard yang
bekerja dengan IBM, berhasil memproduksi kalkulator elektronik untuk US Navy.
Kalkulator tersebut berukuran panjang setengah lapangan bola kaki dan memiliki
rentang kabel sepanjang 500 mil. The Harvd-IBM Automatic Sequence
Controlled Calculator, atau Mark I, merupakan komputer relai elektronik. Ia
menggunakan sinyal elektromagnetik untuk menggerakkan komponen mekanik.
Mesin tersebut beropreasi dengan lambat (ia membutuhkan 3-5 detik untuk
setiap perhitungan) dan tidak fleksibel (urutan kalkulasi tidak dapat diubah).
Kalkulator tersebut dapat melakukan perhitungan aritmatik dasar dan
persamaan yang lebih kompleks. Perkembangan komputer lain pada masa kini
adalah Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC), yang dibuat oleh
kerjasama antara pemerintah Amerika Serikat dan University of Pennsylvania.
Terdiri dari 18.000 tabung vakum, 70.000 resistor, dan 5 juta titik solder,
computer tersebut merupakan mesin yang sangat besar yang mengkonsumsi
daya sebesar 160kW.


Komputer ini dirancang oleh John Presper Eckert (1919-1995) dn John W.
Mauchly (1907-1980), ENIAC merupakan komputer serbaguna (general purpose
computer) yang bekerja 1000 kali lebih cepat dibandingkan Mark I.
Pada pertengahan 1940-an, John von Neumann (1903-1957) bergabung
dengan tim University of Pennsylvania dalam usha membangun konsep desain
komputer yang hingga 40 tahun mendatang masih dipakai dalam teknik
komputer. Von Neumann mendesain Electronic Discrete Variable Automatic
Computer(EDVAC) pada tahun 1945 dengan sebuah memori untuk menampung
baik program ataupun data. Teknik ini memungkinkan komputer untuk berhenti
pada suatu saat dan kemudian melanjutkan pekerjaannya kembali. Kunci utama
arsitektur von Neumann adalah unit pemrosesan sentral (CPU), yang
memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan melalui satu
sumber tunggal. Tahun 1951, UNIVAC I (Universal Automatic Computer I) yang
dibuat oleh Remington Rand, menjadi komputer komersial pertama yang
memanfaatkan model arsitektur von Neumann tersebut.

Baik Badan Sensus Amerika Serikat dan General Electric memiliki UNIVAC.
Salah satu hasil mengesankan yang dicapai oleh UNIVAC adalah keberhasilannya
dalam memprediksi kemenangan Dwilight D. Eisenhower dalam
pemilihan presiden tahun 1952. Komputer Generasi pertama dikarakteristik
dengan fakta bahwa instruksi operasi dibuat secara spesifik untuk suatu tugas
tertentu. Setiap komputer memiliki program kode-biner yang berbeda yang
disebut “bahasa mesin” (machine language). Hal ini menyebabkan komputer
sulit untuk diprogram dan membatasi kecepatannya.
Ciri lain komputer generasi pertama adalah penggunaan tube vakum (yang membuat komputer
 pada masa tersebut berukuran sangat besar) dan silinder magnetik untuk penyimpanan data.


KOMPUTER GENERASI KEDUA

Pada tahun 1948, penemuan transistor sangat mempengaruhi perkembangan

komputer. Transistor menggantikan tube vakum di televisi, radio, dan komputer.

Akibatnya, ukuran mesin-mesin elektrik berkurang drastis.

Transistor mulai digunakan di dalam komputer mulai pada tahun 1956.
Penemuan lain yang berupa pengembangan memori inti-magnetik membantu
pengembangan komputer generasi kedua yang lebih kecil, lebih cepat, lebih
dapat diandalkan, dan lebih hemat energi dibanding para pendahulunya.
Mesin pertama yang memanfaatkan teknologi baru ini adalah superkomputer.
IBM membuat superkomputer bernama Stretch, dan Sprery-Rand membuat
komputer bernama LARC. Komputerkomputer ini, yang dikembangkan untuk
laboratorium energi atom, dapat menangani sejumlah besar data, sebuah
kemampuan yang sangat dibutuhkan oleh peneliti atom. Mesin tersebut sangat
mahal dan cenderung terlalu kompleks untuk kebutuhan komputasi bisnis,
sehingga membatasi kepopulerannya. Hanya ada dua LARC yang pernah
dipasang dan digunakan: satu di Lawrence Radiation Labs di Livermore,
California, dan yang lainnya di US Navy Research and Development Center di
Washington D.C. Komputer generasi kedua menggantikan bahasa mesin
dengan bahasa assembly. Bahasa assembly adalah bahasa yang menggunakan
singkatan-singakatan untuk menggantikan kode biner.


Pada awal 1960-an, mulai bermunculan komputer generasi kedua yang sukses
di bidang bisnis, di universitas, dan di pemerintahan. Komputer-komputer
generasi kedua ini merupakan komputer yang sepenuhnya menggunakan
transistor. Mereka juga memiliki komponen-komponen yang dapat diasosiasikan
dengan komputer pada saat ini: printer, penyimpanan dalam disket, memory,
system operasi, dan program.

Salah satu contoh penting komputer pada masa ini adalah IBM 1401 yang
diterima secaa luas di kalangan industri. Pada tahun 1965, hampir seluruh
bisnis-bisnis besar menggunakan computer generasi kedua untuk memproses
informasi keuangan. Program yang tersimpan di dalam komputer dan bahasa
pemrograman yang ada di dalamnya memberikan fleksibilitas kepada komputer.
Fleksibilitas ini meningkatkan kinerja dengan harga yang pantas bagi
penggunaan bisnis. Dengan konsep ini, komputer dapat mencetak faktur
pembelian konsumen dan kemudian menjalankan desain produk atau
menghitung daftar gaji.
Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculan pada saat itu. Bahasa
pemrograman Common Business-Oriented Language (COBOL) dan Formula
Translator (FORTRAN) mulai umum digunakan. Bahasa pemrograman ini
menggantikan kode mesin yang rumit dengan kata-kata, kalimat, dan formula
matematika yang lebih mudah dipahami oleh manusia. Hal ini memudahkan
seseorang untuk memprogram dan mengatur komputer. Berbagai macam karir
baru bermunculan (programmer, analyst, dan ahli sistem komputer). Industri
piranti lunak juga mulai bermunculan dan berkembang pada masa komputer
generasi kedua ini.


KOMPUTER GENERASI KETIGA


Walaupun transistor dalam banyak hal mengungguli tube vakum, namun
transistor menghasilkan panas yang cukup besar, yang dapat berpotensi
merusak bagian-bagian internal komputer. Batu kuarsa (quartz rock)
menghilangkan masalah ini. Jack Kilby, seorang insinyur di Texas Instrument,
mengembangkan sirkuit terintegrasi (IC : integrated circuit) di tahun 1958. IC
mengkombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil
yang terbuat dari pasir kuarsa.Pada ilmuwan kemudian berhasil memasukkan
lebih banyak komponen-komponen ke dalam suatu chip tunggal yang disebut semikonduktor. 
Hasilnya, komputer menjadi semakin kecil karena komponen komponen dapat dipadatkan 
dalam chip. Kemajuan komputer generasi ketiga lainnya adalah penggunaan sistem operasi 
(operating system) yang memungkinkan mesin untuk menjalankan berbagai program yang 
berbeda secara serentak dengan sebuah program utama yang memonitor dan mengkoordinasi 
memori komputer.



KOMPUTER GENERASI KEEMPAT

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. Hal tersebut juga meningkatkan daya

kerja, efisiensi dan keterandalan komputer. Chip Intel 4004 yang dibuat pada

tahun 1971 membawa kemajuan pada IC dengan meletakkan seluruh komponen

dari sebuah komputer (central processing unit, memori, dan kendali input/output)

dalam sebuah chip yang sangat kecil. Sebelumnya, IC dibuat untuk
mengerjakan suatu tugas tertentu yang spesifik. Sekarang, sebuah
mikroprosesor dapat diproduksi dan kemudian diprogram untuk memenuhi
seluruh kebutuhan yang diinginkan. Tidak lama kemudian, setiap perangkat
rumah tangga seperti microwave oven, televisi, dan mobil dengan electronic fuel
injection dilengkapi dengan mikroprosesor
Perkembangan yang demikian memungkinkan orang-orang biasa untuk
menggunakan computer biasa. Komputer tidak lagi menjadi dominasi
perusahaan-perusahaan besar atau lembaga pemerintah.


Pada pertengahan tahun 1970-an, perakit komputer menawarkan produk
komputer mereka ke masyarakat umum. Komputer-komputer ini, yang disebut
minikomputer, dijual dengan paket piranti lunak yang mudah digunakan oleh
kalangan awam. Piranti lunak yang paling populer pada saat itu adalah program
word processing dan spreadsheet. Pada awal 1980-an, video game seperti Atari
2600 menarik perhatian konsumen pada komputer rumahan yang lebih canggih
dan dapat diprogram.
Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan Personal Computer (PC)
untuk penggunaan di rumah, kantor, dan sekolah. Jumlah PC yang digunakan
melonjak dari 2 juta unit di tahun 1981 menjadi 5,5 juta unit di tahun 1982.
Sepuluh tahun kemudian, 65 juta PC digunakan. Komputer melanjutkan
evolusinya menuju ukuran yang lebih kecil, dari komputer yang berada di atas
meja (desktop computer) menjadi komputer yang dapat dimasukkan ke dalam
tas (laptop), atau bahkan komputer yang dapat digenggam (palmtop).

IBM PC bersaing dengan Apple Macintosh dalam memperebutkan pasar
komputer. Apple Macintosh menjadi terkenal karena mempopulerkan sistem
grafis pada komputernya, sementara saingannya masih menggunakan komputer
yang berbasis teks. Macintosh juga mempopulerkan penggunaan piranti mouse.
Pada masa sekarang, kita mengenal perjalanan IBM compatible dengan
pemakaian CPU: IBM PC/486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV
(Serial dari CPU buatan Intel). Juga kita kenal AMD k6, Athlon, dsb. Ini semua
masuk dalam golongan komputer generasi keempat.
Seiring dengan menjamurnya penggunaan komputer di tempat kerja, cara-cara
baru untuk menggali potensial terus dikembangkan. Seiring dengan bertambah
kuatnya suatu komputer kecil, komputerkomputer tersebut dapat dihubungkan
secara bersamaan dalam suatu jaringan untuk saling berbagi memori, piranti
lunak, informasi, dan juga untuk dapat saling berkomunikasi satu dengan yang
lainnya. Komputer jaringan memungkinkan komputer tunggal untuk membentuk
kerjasama elektronik untuk menyelesaikan suatu proses tugas. Dengan
menggunakan perkabelan langsung (disebut juga local area network, LAN), atau
kabel telepon, jaringan ini dapat berkembang menjadi sangat besar


KOMPUTER 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.
Walaupun mungkin realisasi HAL9000 masih jauh dari kenyataan, banyak
fungsi-fungsi yang dimilikinya sudah terwujud. Beberapa komputer dapat
menerima instruksi secara lisan dan mampu meniru nalar manusia. Kemampuan
untuk menterjemahkan bahasa asing juga menjadi mungkin. Fasilitas ini tampak
sederhana. Namun fasilitas tersebut menjadi jauh lebih rumit dari yang diduga
ketika programmer menyadari bahwa pengertian manusia sangat bergantung
pada konteks dan pengertian ketimbang sekedar menterjemahkan kata-kata
secara langsung.


Banyak kemajuan di bidang desain komputer dan teknologi semakin
memungkinkan pembuatan komputer generasi kelima. Dua kemajuan rekayasa
yang terutama adalah kemampuan pemrosesan paralel, yang akan
menggantikan model non Neumann. Model non Neumann akan digantikan
dengan sistem yang mampu mengkoordinasikan banyak CPU untuk bekerja
secara serempak. Kemajuan lain adalah teknologi superkonduktor yang
memungkinkan aliran elektrik tanpa ada hambatan apapun, yang nantinya dapat
mempercepat kecepatan informasi. Jepang adalah negara yang terkenal dalam
sosialisasi jargon dan proyek komputer generasi kelima. Lembaga ICOT
(Institute for new Computer Technology) juga dibentuk untuk merealisasikannya.
Banyak kabar yang menyatakan bahwa proyek ini telah gagal, namun beberapa
informasi lain bahwa keberhasilan proyek komputer generasi kelima ini akan
membawa perubahan baru paradigma komputerisasi di dunia. Kita tunggu
informasi mana yang lebih valid dan membuahkan hasil.