Arsitektur Komputer
Bagi penulis istilah arsitektur komputer masih terdengar asing, biasanya
penulis menyandingkan kata arsitektur dengan sesuatu konstruksi bangunan.
Langsung saja penulis akan menjelaskan mengenai arsitektur komputer. Menurut Erwin,
Feradila, Alhaq (dalam Febrina,
2013) arsitektur
komputer mempelajari atribut-atribut sistem komputer yang terkait dengan
seorang programmer dan memiliki dampak langsung pada eksekusi logis sebuah
program, contoh: set instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk
merepresentasikan bermacam-macam jenis data (misal bilangan, karakter),
aritmetika yang digunakan, teknik pengalamatan dan mekanisme I/O. Menurut tokoh lain menyatakan 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). Beberapa contoh dari arsitektur komputer ini adalah
arsitektur von Neumann, CISC, RISC, blue Gene, dll.
Dari sekian banyak macam-macam arsitektur komputer, kali ini penulis hanya
akan menjelaskan 3 diantaranya (Rahmat, 2012):
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”. Pada perkembangan komputer modern,
setiap prosesor terdiri dari atas :
a.
Arithmetic
and Logic Unit (ALU)
Arithmatic and Logic Unit atau Unit Aritmetika dan Logika
berfungsi untuk melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika) dan logika
yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU menjalankan operasi
penambahan, pengurangan, dan operasi-operasi sederhana lainnya pada
input-inputnya dan memberikan hasilnya pada register output.
b. Register
Register merupakan alat penyimpanan kecil yang
mempunyai kecepatan akses cukup tinggi, yang digunakan untuk
menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara data dan
instruksi lainnya yang menunggugiliran untukdiproses masihdisimpan yang
menunggugiliran untukdiproses masihdisimpan di dalam memori utama. Setiap
register dapat menyimpan satu bilangan hingga mencapai jumlah maksimum tertentu
tergantung pada ukurannya.
c. Control Unit
Control Unit atau Unit Kontrol berfungsi untuk mengatur dan
mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer. Unit kendali akan
mengatur kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan
ditampilkan pada alat output. Unit ini juga mengartikan instruksi-instruksi
dari program. Unit ini juga mengartikan instruksi-instruksi dari program
komputer, membawa data dari alat input ke memori utama dan mengambil data dari
memori utama untuk diolah. Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau
perbandingan logika, maka unit kendali akan mengirim instruksi
tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan data dibawa oleh unit kendali ke
memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat
output.
d. Bus
Bus adalah sekelompok lintasan sinyal yang digunakan untuk
menggerakkan bit-bit informasi dari satu tempat ke tempat lain, dikelompokkan
menurut fungsinya Standar bus dari suatu sistem komputer adalah bus alamat
(address bus), bus data (data bus) dan bus kontrol (control bus). Komputer
menggunakan suatu bus atau saluran bus sebagaimana kendaraan bus yang
mengangkut penumpang dari satu tempat ke tempat lain, maka bus komputer
mengangkut data. Bus komputer menghubungkan CPU pada RAM dan periferal. Semua
komputer menggunakan saluran busnya untuk maksud yang sama.
2.
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.
3.
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.
Struktur
Kognitif Manusia
Nah untuk hal
kognitif penulis paham sedikit-sedikit. Kognisi manusia telah berevolusi
untuk mengasimilasi, proses, dan menggunakan informasi (atau pengetahuan, digunakan
secara sinonim dalam bab ini ketika
berhadapan dengan kognisi manusia)
untuk mengarahkan tindakan manusia.
Ini merupakan contoh
sistem pengolahan informasi alami yang kelas sistem
pengolahan informasi yang dapat ditemukan di alam. Sebagai pengolahan informasi alami sistem, kognisi manusia hampir tidak mungkin untuk menjadi unik
dan, memang, evolusi
melalui seleksi alam dapat sendiri
digolongkan sebagai sistem pengolahan informasi alami (Sweller, 2003). Selanjutnya kognisi
adalah proses yang dilakukan untuk memperoleh pengetahuan dan memanipulasi
pengetahuan melalui aktivitas mengingat, menganalisis, memahami, menilai,
menalar, membayangkan dan berbahasa (Wikipedia, 2013). Hal lainnya mengenai struktur kognitif manusia dijelakan
dalam wartawarga (2012), struktur kognisi manusia adalah suatu
unsur yang saling berhubungan antara satu sama yang lain yang saling
berakomodir atau saling melengkapi antara fungsi-fungsi, skema. Seperti bagian
otak yang mengakomodir unsur bagian -bagian tubuh manusia yg menjadikan suatu
sistem yang kompleks.
Selanjutnya penulis akan menjelaskan mengenai fungsi-fungsi
kognitif
yang penulis kutip dari curhat-911.blogspot.com(2011)
1.
Atensi
dan kesadaran
Atensi
adalah pemrosesan secara sadar sejumlah kecil informasi dari sejumlah besar
informasi yang tersedia. Informasi didapatkan dari penginderaan, ingatan dan
proses kognitif lainnya. Atensi terbagi menjadi atensi terpilih (selective
attention)dan atensi terbagi (divided attention). Kesadaran meliputi perasaan
sadar maupun hal yang disadari yang mungkin merupakan fokus dari atensi
2.
Persepsi
Persepsi
adalah rangkaian proses pada saat mengenali, mengatur dan memahami sensasi dari
panca indera yang diterima dari rangsang lingkungan. Dalam kognisi rangsang
visual memegang peranan penting dalam membentuk persepsi. Proses kognif
biasanya dimulai dari persepsi yang menyediakan data untuk diolah oleh kognisi.
3.
Ingatan
Ingatan
adalah saat manusia mempertahankan dan menggambarkan pengalaman masa lalunya
dan menggunakan hal tersebut sebagai sumber informasi saat ini. Proses dari
mengingat adalah menyimpan suatu informasi, mempertahankan dan memanggil
kembali informasi tersebut. Ingatan terbagi dua menjadi ingatan implisit dan
eksplisit. Proses tradisional dari mengingat melalui pendataan penginderaan,
ingatan jangka pendek dan ingatan jangka panjang.
4.
Bahasa
Bahasa
adalah menggunakan pemahaman terhadap kombinasi kata dengan tujuan untuk
berkomunikasi. Adanya bahasa membantu manusia untuk berkomunikasi dan
menggunakan simbol untuk berpikir hal-hal yang abstrak dan tidak diperoleh
melalui penginderaan. Dalam mempelajari interaksi pemikiran manusia dan bahasa
dikembangkanlah cabang ilmu psikolinguistik
5.
Pemecahan
masalah dan kreativitas
Pemecahan
masalah adalah upaya untuk mengatasi hambatan yang menghalangi terselesaikannya
suatu masalah atau tugas. Upaya ini melibatkan proses kreativitas yang
menghasilkan suatu jalan penyelesaian masalah yang orisinil dan berguna.
Kaitan
antara Arsitektur Komputer dengan Struktur Kognitif Manusia
Untuk menjelaskan hal ini penulis menjelaskannya melalui
gambar dibawah ini:
Dapat
dilihat dalam skema diatas, sejatinya struktur kognitif manusia dengan komputer
tidak jauh berbeda. Hal ini disebabkan karena komputer diciptakan untuk
mempermudah kegiatan manusia dengan mempelajari sistem dalam diri manusia itu
sendiri. Kaitannya dapat dikatakan bahwa manusia menerima informasi dari luar
lalu memprosesnya dalam memori jangka pendek, bahkan kalau perlu hingga
disimpan dalam memori jangka panjang. Ketika informasi diolah dalam memori
jangka pendek menghasilkan sebuah respon yang diteruskan ke kontrol motorik.
Dalam hal ini kontrol motorik memasukan input kedalam sistem komputer. Setelah
dilakukan input data, data lalu diolah ataupun disimpan dalam komputer. Setelah
diolah dihasilkanlah sebuah keluaran berupa data juga atau hal lainnya.
Pada
gambar dibawah akan menjelaskan kebalikan dari penjelasan diatas. Kalau diatas
manusia lah yang memberi input kedalam komputer, tapi komputer pun memberi
input kedalam struktur kognitif manusia. Tahapannya adalah keluaran dalam
komputer memberi input kedalam sensory memory manusia lalu diolah dalam memori
jangka pendek. Kalau ingin disimpan informasi tersebut selanjutnya dikodekan
untuk disimpan dalam memori jangka panjang. Begitu seterusnya berputar-putra
terus dalam sebuah sistem antara struktur kognitif manusia dan arsitektur
komputer.
Kelebihan dan Kekurangan Arsitektur Komputer dibandingkan
Struktur Kognitif Manusia
Setelah penulis menjelaskan tentang arsitektur komputer dan struktuk
kognitif manusia. Masuklah kita kebagian dimana penulis akan menjelaskan
mengenai kelebihan dan kekurangan arsitektur komputer dibandingkan struktur
kognitif manusia.
Kelebihan:
1.
Lebih
cepat dalam memproses data
2.
Mampu
melakukan penghitungan yang banyak dalam satu waktu
3.
Dapat
diakses oleh banyak orang
4.
Mampu
memutuskan sebuah keputusan dengan cepat tanpa melibatkan emosi
5.
Pemanggilan
(Retrieval) dari memori (Storage) bisa cepat
6.
Kemungkinan
“gagal kode” dalam menyimpan data ke memori rendah
7.
Terus
berkembang
8.
Ketika
rusak dapat diperbaiki
Kekurangan:
1. Mahal
2.
Memerlukan
tempat dan tidak bebas berpindah-pindah
3.
Memerlukan
manusia untuk beroperasi
4. Tidak bisa menjalakan sebuah operasi, jika belum
diprogram oleh manusia
Contoh Kasus
Setelah membahas panjang-lebar mengenai hal-hal diatas. Penulis mencoba
untuk menganalisa dan membuat solusi dari sebuah masalah yang terjadi
dimasyarakat.
Kasus:
Dalam beberapa teknologi komputer banyak simbol-simbol yang dimasukan
dengan maksud-maksud tertentu. Misalnya dalam Ms. Word dan simbol-simbol pada
keyboard. Bagi user yang awam maka akan menganggap simbol-simbol tersebut
menyulitkan karena harus menghafalkan gambar dan action apa yang akan terjadi
jika mengaktifkan simbol-simbol tersebut. Padahal sejatinya penciptaan
simbol-simbol tersebut dimaksudkan untuk mempermudah dalam pengerjaan.
Solusi:
Menurut
penulis hal ini wajar terjadi tidak hanya pada user awam tapi kepada pro user
pun dapat terjadi. Solusi yang dapat penulis sampaikan adalah sering-seringlah
menggunakan program/alat tersebut untuk membiasakan diri, dan jangan malu-malu
bertanya mengenai hal tersebut kepada orang yang lebih paham agar informasi
yang didapat akan maksimal.
Daftar Pustaka
____. (2011). Fungsi-fungsi Kognisi. Diakses pada 19
November 2014 dari
http://curhat-911.blogspot.com/2011/12/fungsi-fungsi-kognisi.html
____.
(2012). Analisa
Perbedaan Struktur Kognisi Manusia dan Arsitektur Komputer. Diakses
pada 19 November 2014 dari http://wartawarga.gunadarma.ac.id/2012/03/analisa-perbedaan-struktur-kognisi-manusia-dan-arsitektur-komputer-2/
Febrina, V.
(2013). Arsitektur Komputer dan Struktur Kognitif Manusia. Diakses pada 19 November 2014 dari
http://vinnifebrina.blogspot.com/2013/10/arsitektur-komputer-dan-struktur.html
Rahmat, A. N., (2012) Arsitektur Komputer. Diakses pada
19 November 2014 dari
http://sumberbelajarangga.wordpress.com/2012/12/10/arsitektur-komputer/
Sweller, J. (2003). Evolution of human
cognitive architecture. In The
Psychology of Learning and Motivation , Vol. 43, edited
by B. Ross, pp. 215–266. San Diego, CA: Academic Press.
Wikipedia.
(2013). Arsitektur komputer. Diakses pada 19 November 2014 dari http://id.wikipedia.org/wiki/Arsitektur_komputer.
Wikipedia. (2013). Kognisi. Diakses pada
19 November 2014 dari http://id.wikipedia.org/wiki/Kognisi.
