Arsitektur dan Organisasi Komputer - Pertemuan 1

Alasan Diciptakannya Komputer

Ada beberapa alasan yang membuat terciptanya komputer. Salah satu alasan utama adalah untuk membantu manusia dalam menghitung dan memproses data secara lebih efisien. Pada awalnya, komputer digunakan untuk aplikasi militer dan ilmiah, seperti perhitungan peluncuran roket dan pengembangan senjata nuklir.

Selain itu, kemajuan teknologi juga mendorong perkembangan komputer. Penemuan transistor pada tahun 1947, misalnya, memungkinkan komputer menjadi lebih kecil dan lebih efisien. Perkembangan selanjutnya dalam teknologi komputer, seperti penggunaan sirkuit terpadu dan mikroprosesor, membuat komputer semakin canggih dan terjangkau bagi konsumen umum.

Komputer juga menjadi penting dalam bisnis dan industri karena mampu mengotomatiskan proses dan meningkatkan efisiensi produksi. Selain itu, komputer juga membantu memfasilitasi pertukaran informasi dan komunikasi melalui internet.

Kini, komputer telah menjadi bagian integral dari kehidupan modern. Mereka digunakan dalam berbagai industri dan aplikasi, seperti pemrosesan data, ilmu pengetahuan, bisnis, komunikasi, hiburan, dan masih banyak lagi. Oleh karena itu, komputer terus berkembang dan menjadi semakin penting dalam kehidupan sehari-hari.

Sejarah Awal Terciptanya Komputer

Sejarah awal terciptanya komputer dapat ditelusuri kembali ke abad ke-19 ketika Charles Babbage, seorang ahli matematika dan ilmuwan komputer Inggris, merancang mesin analitik. Mesin ini dirancang untuk melakukan perhitungan matematika kompleks dan diprogram dengan kartu berlubang. Mesin analitik dianggap sebagai nenek moyang komputer modern, meskipun tidak pernah dibangun selama masa hidup Babbage.

Pada tahun 1930-an, seiring dengan perkembangan teknologi elektronik, komputer pertama yang menggunakan tabung vakum untuk memproses informasi dikembangkan di Inggris. Komputer ini disebut Colossus dan digunakan untuk membantu Inggris dalam memecahkan kode rahasia Jerman selama Perang Dunia II.

Setelah Perang Dunia II, John Presper Eckert dan John Mauchly di Amerika Serikat membangun komputer pertama yang dapat diprogram, ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). ENIAC sangat besar dan mahal, terdiri dari ribuan tabung vakum, ribuan resistor, dan kapasitor. ENIAC digunakan untuk melakukan perhitungan matematika kompleks dan digunakan dalam aplikasi militer dan ilmiah.

Selama 1950-an, komputer mulai berkembang dengan penggunaan sirkuit terpadu. Sirkuit terpadu memungkinkan komputer menjadi lebih kecil, lebih cepat, dan lebih efisien. Pada tahun 1960-an, IBM memperkenalkan komputer mainframe, yang digunakan oleh perusahaan besar untuk memproses data.

Pada tahun 1970-an, komputer mikro atau personal computer mulai tersedia untuk konsumen umum. Komputer ini terjangkau dan digunakan oleh banyak orang untuk keperluan pribadi dan bisnis. Sejak saat itu, komputer terus berkembang dan menjadi lebih kecil, lebih cepat, dan lebih efisien. Hari ini, komputer memiliki berbagai bentuk dan ukuran, dari smartphone hingga superkomputer.

Mesin Punched Card dan Komputer Elektronik

Mesin punched card dan komputer elektronik adalah dua teknologi penting dalam sejarah komputer yang berkembang pada era yang berbeda.

Mesin punched card adalah teknologi mekanik yang digunakan untuk memproses data pada abad ke-19 dan awal abad ke-20. Kartu berlubang digunakan sebagai input data, yang kemudian diproses oleh mesin punched card untuk menghasilkan output tertentu. Mesin punched card umumnya digunakan dalam aplikasi industri dan pemerintahan, seperti perhitungan gaji, pengiriman surat, dan sensus populasi.

Pada awal 1930-an, teknologi komputer mulai berevolusi dari mesin punched card ke komputer elektronik yang menggunakan tabung vakum untuk memproses data. ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), yang dikembangkan di Amerika Serikat pada tahun 1940-an, adalah salah satu contoh komputer elektronik awal yang digunakan untuk perhitungan matematika kompleks.

Setelah ENIAC, komputer elektronik terus berkembang dengan penemuan transistor dan penggunaan sirkuit terpadu, yang memungkinkan komputer menjadi lebih kecil, lebih cepat, dan lebih efisien. Pada akhirnya, teknologi komputer elektronik menggantikan mesin punched card dan menjadi teknologi utama dalam pemrosesan data dan pengolahan informasi modern.

Meskipun mesin punched card telah digantikan oleh komputer elektronik, teknologi ini masih digunakan dalam beberapa aplikasi tertentu, seperti sistem kontrol industri dan kartu kredit. Namun, kebanyakan pemrosesan data dan pengolahan informasi saat ini dilakukan menggunakan komputer elektronik dan teknologi yang terkait.

Penggunaan Tabung Vakum Pada Komputer Digital

Komputer digital pertama kali diciptakan dengan teknologi tabung vakum pada tahun 1940-an. Komputer ini disebut ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) dan dikembangkan oleh J. Presper Eckert dan John Mauchly di Moore School of Electrical Engineering, University of Pennsylvania, Amerika Serikat.

ENIAC adalah komputer digital pertama yang dapat melakukan perhitungan secara elektronik. Sebelumnya, perhitungan dilakukan secara manual dengan menggunakan mesin hitung mekanis yang memakan waktu dan tenaga. Dengan teknologi tabung vakum, ENIAC mampu melakukan perhitungan dengan cepat dan akurat.

ENIAC terdiri dari lebih dari 17.000 tabung vakum, 7.000 resistor, 10.000 kapasitor, dan 5 juta solder joint. Komputer ini memiliki berat lebih dari 30 ton dan memakan daya lebih dari 100 kW. ENIAC dapat melakukan perhitungan dalam waktu 0,2 detik dan dapat menangani operasi matematika dasar seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian.

Meskipun ENIAC telah menjadi tonggak sejarah dalam pengembangan teknologi komputer, namun komputer ini memiliki beberapa kelemahan. ENIAC memakan ruang yang besar, sulit dirawat, dan memerlukan waktu yang lama untuk memprogramnya. Oleh karena itu, ENIAC digantikan oleh komputer yang lebih efisien dan mudah digunakan, seperti komputer transistor dan komputer mikroprosesor yang muncul di kemudian hari.

Cara Kerja Tabung Vakuum

Tabung vakum digunakan sebagai saklar pada komputer digital generasi awal, seperti pada komputer ENIAC, karena tabung vakum dapat digunakan untuk mengendalikan aliran elektron dan menghasilkan logika dasar pada sirkuit elektronik.

Pada komputer generasi awal, tabung vakum digunakan sebagai saklar elektronik untuk mengontrol aliran arus listrik dan menghasilkan logika dasar, seperti NOT (not), AND (dan), OR (atau), dan XOR (atau eksklusif). Saklar ini digunakan untuk mengontrol aliran listrik dalam sirkuit logika komputer dan memproses informasi biner yang diproses oleh komputer.

Pada sirkuit AND dan OR, dua atau lebih tabung vakum digunakan untuk mengendalikan arus listrik dan menghasilkan keluaran yang sesuai dengan input. Pada sirkuit NOT, satu tabung vakum digunakan untuk mengendalikan aliran listrik dan membalikkan nilai inputnya.

Pada komputer generasi awal, tabung vakum juga digunakan untuk menyimpan informasi dan instruksi komputer dalam bentuk biner. Informasi disimpan dalam bentuk titik-titik di tabung vakum dan diakses melalui saklar elektronik yang dikendalikan oleh sinyal logika.

Meskipun teknologi tabung vakum telah digantikan oleh transistor dan sirkuit terpadu yang lebih efisien, namun peran tabung vakum sebagai saklar dalam perkembangan awal komputer digital sangat penting. Tabung vakum memungkinkan komputer digital pertama kali dibuat dan memungkinkan pengolahan informasi biner dan logika dasar yang diperlukan dalam operasi komputer modern.

Transistor Sebagai Pengganti Tabung Vakum

Transistor adalah sebuah komponen elektronik semikonduktor yang dapat digunakan sebagai pengganti tabung vakum pada komputer digital. Transistor merupakan perangkat elektronik kecil yang dapat mengendalikan aliran listrik dan menghasilkan logika dasar pada sirkuit elektronik.

Transistor pertama kali ditemukan pada tahun 1947 oleh tiga ilmuwan Bell Labs, yakni William Shockley, Walter Brattain, dan John Bardeen. Penemuan transistor menjadi terobosan penting dalam pengembangan teknologi komputer karena transistor lebih kecil, lebih cepat, lebih handal, dan lebih hemat energi dibandingkan dengan tabung vakum.

Pada awalnya, transistor digunakan sebagai pengganti tabung vakum pada komputer digital untuk mengendalikan aliran listrik dan menghasilkan logika dasar pada sirkuit elektronik. Transistor juga memungkinkan pembuatan sirkuit logika yang lebih kecil, lebih cepat, dan lebih efisien daripada sirkuit yang dibuat dengan tabung vakum.

Selain itu, penggunaan transistor pada komputer digital juga memungkinkan pengembangan teknologi komputer yang lebih maju, seperti komputer miniatur, komputer portabel, dan komputer personal. Komputer-komputer ini tidak lagi memerlukan ukuran yang besar dan konsumsi daya yang tinggi seperti komputer dengan tabung vakum.

Sejak ditemukannya transistor, teknologi tabung vakum secara bertahap digantikan oleh transistor dan kemudian oleh sirkuit terpadu yang lebih efisien. Meskipun demikian, teknologi tabung vakum masih digunakan dalam aplikasi khusus, seperti pada perangkat audio yang memerlukan kualitas suara yang tinggi.

Teknologi Litografi dan Hukum Moore

Teknologi litografi sangat penting dalam pembuatan sirkuit terpadu, terutama Very Large-Scale Integration (VLSI). VLSI adalah teknologi pembuatan sirkuit terpadu yang memungkinkan ribuan hingga jutaan transistor dapat ditempatkan pada sebuah chip silikon kecil. Dengan teknologi ini, ukuran chip dapat diperkecil sementara kompleksitas dan kemampuan prosesornya semakin meningkat.

Litografi adalah proses pembuatan sirkuit terpadu dengan cara membuat pola mikroskopik pada permukaan chip silikon dengan menggunakan sinar ultra-violet. Proses litografi memungkinkan pembuatan pola yang sangat halus pada permukaan chip dan dengan demikian, memungkinkan pembuatan sirkuit terpadu yang sangat kompleks dengan ukuran yang sangat kecil.

Hukum Moore adalah prinsip yang diusulkan oleh Gordon Moore, salah satu pendiri perusahaan Intel, pada tahun 1965 yang menyatakan bahwa jumlah transistor dalam sebuah sirkuit terpadu akan bertambah dua kali lipat setiap 18-24 bulan. Dalam prinsip ini, Moore memprediksi bahwa kompleksitas sirkuit terpadu akan terus meningkat seiring waktu dan dengan demikian, kinerja komputer juga akan semakin meningkat.

Hukum Moore telah terbukti benar selama beberapa dekade terakhir dan masih menjadi acuan dalam industri teknologi informasi. Teknologi litografi, khususnya VLSI, memainkan peran penting dalam mendorong perkembangan teknologi sirkuit terpadu dan memungkinkan peningkatan kinerja komputer yang signifikan dalam beberapa dekade terakhir.

Dalam industri teknologi informasi saat ini, perkembangan teknologi litografi masih terus berlanjut untuk menghasilkan ukuran sirkuit terpadu yang semakin kecil dan kompleksitas sirkuit terpadu yang semakin besar. Hal ini diharapkan dapat memungkinkan pengembangan teknologi komputer yang lebih maju dan inovatif di masa depan.