Sejarah dan Evolusi Komputer

1
Sejarah dan Evolusi Komputer

• Organisasi Komputer

2
Sejarah dan Evolusi Komputer

• Komputer saat ini adalah evolusi panjang
  penemuan-penemuan manusia sejak dulu berupa alat
  mekanik dan elektronik
• Empat golongan besar alat pengolah data
• Peralatan manual yaitu peralatan pengolahan data
  yang sangat sederhana, dan faktor terpenting
  dalam pemakaian alat adalah menggunakan tenaga
  tangan manusia
• Peralatan Mekanik yaitu peralatan yang sudah
  berbentuk mekanik yang digerakkan dengan tangan
  secara manual
• Peralatan Mekanik Elektronik Peralatan mekanik
  yang digerakkan oleh secara otomatis oleh motor
  elektronik
• Peralatan Elektronik Peralatan yang bekerjanya
  secara elektronik penuh

3
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.
• 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)
• Tahun 1694, seorang matematikawan dan filsuf
  Jerman, Gottfred Wilhem von Leibniz (1646-1716)
  memperbaiki Pascaline dengan membuat mesin yang
  dapat mengalikan

4

• Pada tahun 1820, kalkulator mekanik mulai populer
• CharlesXavier Thomas de Colmar menemukan mesin
  yang dapat melakukan empat fungsi aritmatik
  dasar, yaitu penjumlahan, pengurangan, perkalian,
  dan pembagian
• Pada tahun 1822, Charles Babbage (1791-1871) ia
  menemukan suatu mesin untuk melakukan
  perhitungan persamaan differensial
• Pada tahun 1832, Babbage dan Augusta Ada King
  (1815-1842) membuat komputer general-purpose
  yang pertama, yang disebut Analytical Engine.
  Pemahaman Augusta yang baik tentang mesin ini
  memungkinkannya membuat instruksi untuk
  dimasukkan ke dlam mesin dan juga membuatnya
  menjadi programmer wanita yang pertama

5

• Pada 1889, Herman Hollerith (1860-1929)
  menerapkan prinsip kartu perforasi untuk
  melakukan penghitungan. Tugas pertamanya adalah
  menemukan cara yang lebih cepat untuk melakukan
  perhitungan bagi Biro Sensus Amerika Serikat. Ia
  mendirikan Tabulating Machine Company pada tahun
  1896 yang kemudian menjadi International Business
  Machine (1924) setelah mengalami beberapa kali
  merger.
• Pada Tahun 1931, Vannevar Bush (1890-1974)
  membuat sebuah kalkulator untuk menyelesaikan
  persamaan differensial di tahun 1931.

6
KOMPUTER GENERASI PERTAMA

• Pada tahun 1941, Konrad Zuse, seorang insinyur
  Jerman membangun sebuah komputer, Z3, untuk
  mendesain pesawat terbang dan peluru kendali
• 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
• 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,
  komputer tersebut merupakan mesin yang sangat
  besar yang mengkonsumsi daya sebesar 160kW

7

• ENIAC merupakan komputer serbaguna (general
  purpose computer) yang bekerja 1000 kali lebih
  cepat dibandingkan Mark I dirancang oleh John
  Presper Eckert (1919-1995) dan John W. Mauchly
  (1907-1980)
• Pada pertengahan 1940-an, John von Neumann
  (1903-1957) bergabung dengan tim University of
  Pennsylvania dalam usaha membangun konsep design
  komputer yang hingga 40 tahun mendatang masih
  dipakai dalam teknik komputer. Von Neumann
  mendesain Electronic Discrete Variable Automatic
  Computer(EDVAC) pada tahun 1945 dengan sebuh
  memori untuk menampung baik program ataupun data
• Tahun 1951, UNIVAC I (Universal Automatic
  Computer I) yang dibuat oleh Remington Rand,
  menjadi komputer komersial pertama yang
  memanfaatkan model arsitektur von Neumann

8

• Salah satu hasil mengesankan yang dicapai oleh
  UNIVAC adalah keberhasilannya dalam memprediksi
  kemenangan Dwilight D. Eisenhower dalam pemilihan
  presiden tahun 1952
• Ciri Komputer Generasi pertama
• Instruksi operasi dibuat secara spesifik untuk
  suatu tugas tertentu
• Setiap komputer memiliki program kode-biner yang
  berbeda yang disebut bahasa mesin (machine
  language)
• Penggunaan tube vakum (yang membuat komputer pada
  masa tersebut berukuran sangat besar) dn silinder
  magnetik untuk penyimpanan data

9
KOMPUTER GENERASI KEDUA

• Pada tahun 1956 Transistor mulai digunakan di
  dalam komputer
• 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
• IBM membuat superkomputer bernama Stretch, dan
  Sprery-Rand membuat komputer bernama LARC
• Komputer generasi kedua menggantikan bahasa mesin
  dengan bahasa assembly. Bahasa assembly adalah
  bahasa yang menggunakan singkatan-singakatan
  untuk menggantikan kode biner

10

• Pada awal 1960-an, mulai bermunculan komputer
  generasi kedua yang sukses di bidang bisnis, di
  universitas, dan di pemerintahan
• Komputer generasi ini memiliki komponen-komponen
  yang dapat diasosiasikan dengan komputer seperti
  pada saat ini printer, penyimpanan dalam disket,
  memory, sistem operasi, dan program
• Pada tahun 1965, hampir seluruh bisnis-bisnis
  besar menggunakan komputer generasi kedua untuk
  memproses informasi keuangan
• Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculan
  pada saat itu. Bahasa pemrograman Common
  Business-Oriented Language (COBOL) dan Formula
  Translator (FORTRAN) mulai umum digunakan

11
KOMPUTER GENERASI KETIGA

• Pada tahun 1958, Jack Kilby, seorang insinyur di
  Texas Instrument, mengembangkan sirkuit
  terintegrasi (IC integrated circuit)
• Para ilmuwan kemudian berhasil memasukkan lebih
  banyak komponen-komponen ke dalam suatu tunggal
  yang disebut semikonduktor. Hasilnya, komputer
  menjadi semakin kecil karena komponenkomponen
  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

12
KOMPUTER GENERASI KEEMPAT

• Setelah IC, tujuan pengembangan menjadi lebih
  jelas mengecilkan ukuran sirkuit dan
  komponen-komponen 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

13

• 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
• Pada pertengahan tahun 1970-an, perakit komputer
  menawarkan produk komputer, 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

14

• 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)
• Pada masa sekarang, perjalanan IBM compatible
  dengan pemakaian CPU IBM PC/486, Pentium,
  Pentium II, Pentium III, Pentium IV (Serial dari
  CPU buatan Intel), AMD k6, Athlon, dsb, semua
  masuk dalam golongan komputer generasi keempat

15
KOMPUTER GENERASI KELIMA

• Contoh imajinatif komputer generasi kelima adalah
  komputer fiksi HAL9000 dari novel karya Arthur C.
  Clarke berjudul 2001Space Odyssey
• Dengan kecerdasan buatan (artificial
  intelligence), HAL dapat cukup memiliki nalar
  untuk melakukan percapakan dengan manusia,
  menggunakan masukan visual, dan belajar dari
  pengalamannya sendiri
• Model Von Neumann akan digantikan dengan sistem
  yang mampu mengkoordinasikan banyak CPU untuk
  bekerja secara serempak
• Teknologi superkonduktor yang memungkinkan aliran
  elektrik tanpa ada hambatan apapun, yang nantinya
  dapat mempercepat kecepatan informasi

16

• Jepang adalah negara yang terkenal dalam
  sosialisasi jargon dan proyek komputer generasi
  kelima
• Lembaga ICOT (Institute for new Computer
  Technology) dibentuk untuk merealisasikan proyek
  komputer generasi kelima
• Keberhasilan proyek komputer generasi kelima ini
  akan membawa perubahan baru paradigma
  komputerisasi di dunia

17
ENIAC

• Electronic Numerical Integrator And Computer
• Eckert and Mauchly
• University of Pennsylvania
• Tabel Lintasan peluru
• Mulai dibuat 1943
• Selesai 1946
• Terlambat untuk digunakan dlm PD-II
• Dipakai sampai 1955

18
ENIAC - details

• Menggunakan sistem Decimal (bukan binary)
• Memiliki 20 accumulator untuk 10 digits
• Diprogram secara manual melalui sakelar
• Berisi 18,000 vacuum tubes
• Berat 30 tons
• Luas 15,000 square feet
• Daya 140 kW
• Kecepatan 5,000 penambahan per detik

19
Von Neumann/Turing

• Konsep Stored Program Computer
• Main memory menyimpan program dan data
• ALU mengerjakan operasi data biner
• Control unit interpretasi instruksi dari memory
  dan meng-eksekusi
• Peratan Input/output dikendailkan oleh control
  unit
• Princeton Institute for Advanced Studies
• IAS
• Selesai dibuat 1952

20
Structure Mesin von Nuemann
Arithmetic and Logic Unit
Input Output Equipment
Main Memory
Program Control Unit
21
IAS - details

• Kapasitas memori 1000 x 40 bit words
• Menggunakan sistem bilangan Biner
• Panjang instruksi 20 bit ( 1 word 2 instruksi )
• Register-register dalam CPU
• MBR (Memory Buffer Register)
• MAR (Memory Address Register)
• IR (Instruction Register)
• IBR (Instruction Buffer Register)
• PC (Program Counter)
• AC (Accumulator)
• MQ (Multiplier Quotient)

22
Structure detail IAS
Central Processing Unit
Arithmetic and Logic Unit
MQ
Accumulator
Arithmetic Logic Circuits
MBR
Input Output Equipment
Instructions Data
Main Memory
Program Control Unit
PC
IBR
MAR
IR
Control Circuits
Address
23
Komputer Komersial

• 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation
• UNIVAC I (Universal Automatic Computer)
• Untuk kalkulasi sensus 1950 oleh US Bureau of
  Census
• Menjadi divisi dari Sperry-Rand Corporation
• UNIVAC II dipasarkan akhir th. 1950-an
• Lebih cepat
• Kapasitas memori lebih besar

24
IBM

• Pabrik peralatan Punched-card
• 1953 IBM-701
• Komputer pertama IBM (stored program computer)
• Untuk keperluan aplikasi Scientific
• 1955 IBM- 702
• Untuk applikasi bisnis
• Merupakan awal dari seri 700/7000 yang membuat
  IBM menjadi pabrik komputer yang dominan

25
Komputer berbasisTransistor

• Mesin generasi II
• NCR RCA menghasilkan small transistor machines
• IBM 7000
• DEC - 1957
• Membuat PDP-1

26
Microelectronics

• Secara harafiah berarti electronika kecil
• Sebuah computer dibuat dari gerbang logika
  (gate), sel memori dan interkoneksi
• Sejumlah gate dikemas dalam satu keping
  semikonduktor
• silicon wafer

27
Generasi Komputer

• 1946-1957 Vacuum tube
• 1958-1964 Transistor
• 1965-1971 SSI - Small scale integration
• ( Up to 100 devices on a chip )
• 1971 MSI - Medium scale integration
• ( 100-3,000 devices on a chip )
• 1971-1977 LSI - Large scale integration
• ( 3,000 - 100,000 devices on a chip )
• 1978- VLSI - Very large scale
  integration
• ( 100,000 - 100,000,000 devices on a chip )
• Ultra large scale integration
• ( Over 100,000,000 devices on a chip )

28
Moores Law

• Gordon Moore - cofounder of Intel
• Meningkatkan kerapatan komponen dalam chip
• Jumlah transistors/chip meningkat 2 x lipat per
  tahun
• Sejak 1970 pengembangan agak lambat
• Jumlah transistors 2 x lipat setiap 18 bulan
• Harga suatu chip tetap / hampir tidak berubah
• Kerapatan tinggi berarti jalur pendek,
  menghasilkan kinerja yang meningkat
• Ukuran semakin kecil, flexibilitas meningkat
• Daya listrik lebih hemat, panas menurun
• Sambungan sedikit berarti semakin handal /
  reliable

29
Jumlah Transistor dalam CPU
30
IBM seri 360

• 1964
• Pengganti seri 7000 (tidak kompatibel)
• Rancangan awal suatu keluarga komputer
• Memiliki set instruksi yang sama atau identik
• Menggunakan O/S yang sama atau identik
• Kecepatan meningkat
• Jumlah I/O ports bertambah (i.e. terminal tambah
  banyak)
• Kapasitas memori bertambah
• Harga meningkat

31
DEC PDP-8

• 1964
• Minicomputer pertama
• Tidak mengharuskan ruangan ber-AC
• Ukurannya kecil
• Harga 16,000
• 100k untuk IBM 360
• Embedded applications OEM
• Menggunakan BUS STRUCTURE

32
Struktur Bus pada DEC - PDP-8
33
Memori Semiconductor

• 1970
• Fairchild
• Ukuran kecil ( sebesar 1 sel core memory)
• Dapat menyimpan 256 bits
• Non-destructive read
• Lebih cepat dari core memory
• Kapasitas meningkat 2 x lipat setiap tahun

34
Intel

• 1971 - 4004
• Microprocessor pertama, CPU dalam 1 chip, 4 bit
• 1972 - 8008
• 8 bit, Digunakan untuk aplikasi khusus
• 1974 - 8080
• Microprocessor general purpose yang pertama dari
  Intel
• 1978 - 8086, 80286
• 1985 - 80386
• 1989 - 80486

35
Meningkatkan kecepatan

• Pipelining
• On board cache
• On board L1 L2 cache
• Branch prediction
• Data flow analysis
• Speculative execution

36
Performance Mismatch

• Kecepatan Processor meningkat
• Kapasitas memory meningkat
• Kecepatan memory tertinggal dari prosesor

37
DRAM and Processor Characteristics
38
Trends in DRAM use
39
Solusi

• Meningkatkan jumlah bit per akses
• Mengubah interface DRAM
• Cache
• Mengurangi frekuensicy akses memory
• Cache yg lebih kompleks dan cache on chip
• Meningkatkan bandwidth interkoneksi
• Bus kecepatan tinggi - High speed buses
• Hierarchy of buses

40
Pentium

• CISC
• Menggunakan teknik-teknik superscalar
• Eksekusi instruksi secara parallel
• P6 menggunakan
• Brach prediction
• Data flow analisys
• Specultive execution
• P7 menggunakan teknologi berbasis RISC

41
PowerPC

• Sistem RISC superscalar
• Hasil kerjasama IBM Motorolla - Apple
• Diturunkan dari arsitektur POWER (IBM RS/6000)
• Keluarga PowerPC
• 601 32-bit
• 603 low-end desktop dan komputer portabel
• 604 desktop dan low-end user
• 620 64-bit penuh, high-end user

42
Internet Resources

• http//www.intel.com/
• Search for the Intel Museum
• http//www.ibm.com
• http//www.dec.com
• Charles Babbage Institute
• PowerPC
• Intel Developer Home