Perkembangan Arsitektur Komputer
Arsitektur komputer
dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagai ilmu dan sekaligus seni
mengenai cara interkoneksi komponen-komponen perangkat keras untuk dapat
menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan
target biayanya. Dalam bidang teknik komputer, arsitektur komputer adalah
konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu sistem komputer.
Arsitektur komputer ini merupakan rencana cetak-biru dan deskripsi fungsional
dari kebutuhan bagian perangkat keras yang didesain (kecepatan proses dan
sistem interkoneksinya). Dalam hal ini, implementasi perencanaan dari
masing–masing bagian akan lebih difokuskan terutama, mengenai bagaimana CPU
akan bekerja, dan mengenai cara pengaksesan data dan alamat dari dan ke memori
cache, RAM, ROM, cakram keras, dll).
Di antara demikian banyak pemahaman tentang arsitektur,
arsitektur dikenal juga sebagai suatu tradisi yang berkembang. Dari waktu ke
waktu wajah arsitektur selalu mengalami perubahan. Hal-hal yang mempengaruhi
perkembangan dan pengembangan arsitektur tidak hanya berupa keadaan eksternal,
tetapi juga keadaan internal. Disini kita membahas mengenai evolusi arsitektur
pada komputer.
Arsitektur dari komputer sendiri merupakan suatu susunan atau
rancangan dari komputer tersebut sehingga membentuk suatu kesatuan yang
dinamakan komputer. Komputer sendiri berevolusi dengan cepat mulai dari
generasi pertama hingga sekarang. Evolusi sendiri didasarkan pada fungsi atau
kegunaanya dalam kehidupan.
Evolusi pada komputer sendiri ada karena keinginan
atau hal yang dibutuhkan manusia itu sendiri. Sekarang ini komputer sudah dapat
melakaukan perintah yang sulit sekalipun tidak seperti dulu yang hanya bisa
melakukan yang sederhana saja. Itulah yang dinamakan evolusi arsitektur yaitu
perubahan bentuk juga fungsi dan kemampuannya.
KLASIFIKASI ARSITEKTUR KOMPUTER
1. Arsitektur Von Neumann
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 Aritmatika dan Logis
(ALU), unit kontrol, memori, dan alat masukan dan hasil (secara kolektif
dinamakan I/O). Bagian ini dihubungkan oleh berkas kawat, “bus”.
2. Arsitektur RISC
RICS singkatan dari Reduced Instruction Set Computer.
Merupakan bagian dari arsitektur mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi
untuk negeset istruksi dalam komunikasi diantara arsitektur yang lainnya.
Reduced Instruction Set Computing (RISC) atau “Komputasi set instruksi yang
disederhanakan” pertama kali digagas oleh John Cocke, peneliti dari IBM di
Yorktown, New York pada tahun 1974 saat ia membuktikan bahwa sekitar 20%
instruksi pada sebuah prosesor ternyata menangani sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya.
Komputer pertama yang menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era
1980-an. Istilah RISC sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David
Patterson,pengajar pada University of California di Berkely.
Karakteristik RISC
- Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC
- Operasi berbentuk dari register-ke register yang hanya terdiri dari operasi load dan store yang mengakses memori . Fitur rancangan ini menyederhanakan set instruksi sehingga menyederhanakan pula unit control
- Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan pengalamatan register.
- Penggunaan format-format instruksi sederhana, panjang instruksinya tetap dan disesuaikan dengan panjang word.
3. Arsitektur CISC
Complex instruction-set computing atau Complex
Instruction-Set Computer (CISC) “Kumpulan instruksi komputasi kompleks”) adalah
sebuah arsitektur dari set instruksi dimana setiap instruksi akan menjalankan
beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memory, operasi
aritmetika, dan penyimpanan ke dalam memory, semuanya sekaligus hanya di dalam
sebuah instruksi. Karakteristik CISC dapat dikatakan bertolak-belakang dengan
RISC.
Sebelum proses RISC didesain untuk pertama kalinya, banyak
arsitek komputer mencoba menjembatani celah semantik”, yaitu bagaimana cara
untuk membuat set-set instruksi untuk mempermudah pemrograman level tinggi
dengan menyediakan instruksi “level tinggi” seperti pemanggilan procedure,
proses pengulangan dan mode-mode pengalamatan kompleks sehingga struktur data
dan akses array dapat dikombinasikan dengan sebuah instruksi.
Karakteristik
CISC yg “sarat informasi” ini memberikan keuntungan di mana ukuran
program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan
penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah biaya pembuatan
komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat.
Memang setelah itu banyak desain yang memberikan hasil yang
lebih baik dengan biaya yang lebih rendah, dan juga mengakibatkan pemrograman
level tinggi menjadi lebih sederhana, tetapi pada kenyataannya tidaklah selalu
demikian. Contohnya, arsitektur kompleks yang didesain dengan kurang baik (yang
menggunakan kode-kode mikro untuk mengakses fungsi-fungsi hardware), akan
berada pada situasi di mana akan lebih mudah untuk meningkatkan performansi
dengan tidak menggunakan instruksi yang kompleks (seperti instruksi pemanggilan
procedure), tetapi dengan menggunakan urutan instruksi yang sederhana.
Istilah RISC dan CISC saat ini kurang dikenal, setelah
melihat perkembangan lebih lanjut dari desain dan implementasi baik CISC dan
CISC. Implementasi CISC paralel untuk pertama kalinya, seperti 486 dari Intel,
AMD, Cyrix, dan IBM telah mendukung setiap instruksi yang digunakan oleh
prosesor-prosesor sebelumnya, meskipun efisiensi tertingginya hanya saat
digunakan pada subset x86 yang sederhana (mirip dengan set instruksi RISC,
tetapi tanpa batasan penyimpanan/pengambilan data dari RISC).
Prosesor-prosesor
modern x86 juga telah menyandikan dan membagi lebih banyak lagi
instruksi-instruksi kompleks menjadi beberapa “operasi-mikro” internal yang
lebih kecil sehingga dapat instruksi-instruksi tersebut dapat dilakukan secara
paralel, sehingga mencapai performansi tinggi pada subset instruksi yang lebih
besar.
Karakteristik CISC
Sarat informasi memberikan keuntungan di mana ukuran
program-program yang dihasilkan akan menjadi relatif lebih kecil, dan
penggunaan memory akan semakin berkurang. Karena CISC inilah biaya pembuatan
komputer pada saat itu (tahun 1960) menjadi jauh lebih hemat
Dimaksudkan untuk meminimumkan jumlah perintah yang
diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan yang diberikan. (Jumlah perintah sedikit
tetapi rumit) Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa
rakitan.
4. Arsitektur Harvard
Arsitektur Havard menggunakan memori terpisah untuk program
dan data dengan alamat dan bus data yang berdiri sendiri. Karena dua perbedaan
aliran data dan alamat, maka tidak
diperlukan multiplexing alamat
dan bus data. Arsitektur ini tidak hanya didukung dengan bus paralel untuk
alamat dan data, tetapi juga menyediakanorganisasiinternal yang berbeda sedemikian rupa instruksi dapat
diambil dan dikodekan ketika dan data, tetapi juga menyediakan organisasi
internal yang berbeda sedemikian rupa
instruksi dapaLebih lanjut lagi, bus data bisa saja memiliki ukuran yang berbeda dari bus alamat.
Hal ini memungkinkan
pengoptimalan bus data dan bus alamat dalam pengeksekusian instruksi yang
cepat.t diambil dan dikodekan ketika berbagai data sedang diambil dan
dioperasikan. Sebagai contoh, mikrokontroler Intel keluarga MCS-51 menggunakan
arsitektur Havard karena ada perbedaan kapasitas memori untuk program dan data,
dan bus terpisah (internal) untuk alamat dan data. Begitu juga dengan keluarga PIC dari
Microchip yang menggunakan arsitektur Havard.
5. Arsitektur Blue Gene
Blue Gene adalah sebuah arsitektur komputer yang dirancang
untuk menciptakan beberapa superkomputer generasi berikut, yang dirancang untuk
mencapai kecepatan operasi petaflop (1 peta = 10 pangkat 15), dan pada 2005
telah mencapai kecepatan lebih dari 100 teraflop (1 tera = 10 pangkat 12). Blue
Gene merupakan proyek antara Departemen Energi Amerika Serikat (yang membiayai
projek ini), industri (terutama IBM), dan kalangan akademi. Ada lima projek
Blue Gene dalam pengembangan saat ini, di antaranya adalah Blue Gene/L, Blue
Gene/C, dan Blue Gene/P.
Komputer pertama dalam seri Blue Gene. Blue Gene/L
dikembangkan melalui sebuah “partnership” dengan Lawrence Livermore National
Laboratory menghabiskan biaya AS$100 juta dan direncanakan dapat mencapai
kecepatan ratusan TFLOPS, dengan kecepatan puncak teoritis 360 TFLOPS. Ini
hampir sepuluh kali lebih cepat dari Earth Simulator, superkomputer tercepat di
dunia sebelum Blue Gene. Pada Juni 2004, dua prototipe Blue Gene/L masuk dalam
peringkat 500 besar superkomputer berada dalam posisi ke-4 dan ke-8.
Pada 29 September 2004 IBM mengumumkan bahwa sebuah
prototipe Blue Gene/L di IBM Rochester (Minnesota) telah menyusul Earth
Simulator NEC sebagai komputer tercepat di dunia, dengan kecepatan 36,01
TFLOPS, mengalahkan Earth Simulator yang memiliki kecepatan 35,86 TFLOPS. Mesin
ini kemudian mencapai kecepatan 70,72.
Pada 24 Maret 2005, Departemen Energi AS mengumumkan bahwa
Blue Gene/L memecahkan rekor komputer tercepat mencapai 135,5 TFLOPS. Hal ini
dimungkinkan karena menambah jumlah rak menjadi 32 dengan setiap rak berisi
1.024 node komputasi. Ini masih merupakan setengah dari konfigurasi final yang
direncanakan mencapai 65.536 node.
Pada 27 Oktober, 2005, Lawrence Livermore National
Laboratory dan IBM mengumumkan bahwa Blue Gene/L sekali lagi telah menciptakan
rekor dengan mengalahkan rekornya sendiri setelah mencapai kecepatan 280.6
TFLOPS.
0 comments :
Post a Comment