Arsitektur Komputer: Pengertian, Organisasi, Struktur, Fungsi Dasar dan Perkembangannya
 |
| Sumber: freepik.com |
Pengertian Arsitektur Komputer
Arsitektur komputer merupakan sebuah konsep yang merujuk pada desain dan struktur dari sebuah sistem komputer atau rangkaian komponen yang saling bekerja sama untuk menjalankan berbagai macam perintah dan tugas. Arsitektur komputer menjadi penting karena dapat mempengaruhi kinerja dan efisiensi dari sistem komputer tersebut.
Arsitektur komputer terdiri dari dua komponen utama, yaitu hardware dan software. Hardware merupakan komponen fisik dari komputer seperti prosesor, memori, dan perangkat input/output, sedangkan software merupakan kumpulan instruksi yang ditulis dalam bahasa pemrograman yang memberikan perintah kepada hardware untuk melakukan tugas-tugas tertentu.
Arsitektur von Neumann
Arsitektur Von Neumann adalah sebuah konsep arsitektur komputer yang dikembangkan oleh ilmuwan dan matematikawan John von Neumann pada tahun 1945. Arsitektur ini dianggap sebagai arsitektur komputer yang paling berpengaruh dalam sejarah dan masih digunakan hingga saat ini.
Arsitektur Von Neumann memiliki 3 komponen utama, yaitu unit pengolahan pusat (central processing unit/CPU), memori, dan perangkat input/output (I/O). Selain itu, terdapat juga bus data yang menghubungkan ketiga komponen tersebut. Dengan adanya komponen-komponen tersebut, arsitektur Von Neumann memungkinkan komputer untuk menerima, mengolah, dan menyimpan data secara bersamaan.
Unit pengolahan pusat (CPU) adalah komponen yang bertanggung jawab untuk mengendalikan operasi komputer. CPU terdiri dari dua komponen, yaitu unit aritmatika dan logika (arithmetic and logic unit/ALU) dan unit kontrol (control unit). Unit ALU bertugas untuk melakukan operasi matematika dan logika, sedangkan unit kontrol berfungsi untuk mengatur urutan instruksi yang akan dilakukan oleh CPU.
Memori merupakan komponen yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang akan diproses oleh CPU. Memori pada arsitektur Von Neumann terbagi menjadi dua jenis, yaitu memori utama (main memory) dan memori sekunder (secondary memory). Memori utama adalah tempat penyimpanan data yang dapat diakses secara langsung oleh CPU, sedangkan memori sekunder adalah tempat penyimpanan data yang lebih besar tetapi perlu melalui proses transfer data untuk diakses oleh CPU.
Perangkat input/output (I/O) digunakan untuk menghubungkan komputer dengan perangkat luar seperti keyboard, mouse, printer, dan lain-lain. I/O memiliki peran penting dalam arsitektur Von Neumann karena memungkinkan pengguna untuk memberikan data atau instruksi kepada komputer dan menerima hasil dari proses komputer.
Salah satu keunggulan dari arsitektur Von Neumann adalah kemampuannya dalam melakukan operasi secara berurutan (sequential). Hal ini terjadi karena CPU hanya dapat melakukan satu instruksi pada satu waktu, sehingga instruksi-instruksi yang diterima oleh CPU akan diproses secara berurutan sesuai dengan urutan yang ditentukan.
Selain itu, arsitektur Von Neumann juga memungkinkan untuk dilakukannya proses pengembangan dan pembaruan pada komputer. Dengan adanya memori utama yang dapat diakses secara langsung, program dan data dapat dengan mudah ditambah atau diubah tanpa perlu memodifikasi secara fisik komponen-komponen lainnya.
Namun, meskipun sudah menjadi arsitektur yang sangat populer dan banyak digunakan, arsitektur Von Neumann juga memiliki beberapa kekurangan. Salah satu kekurangannya adalah adanya bottleneck (kemacetan) pada bus data yang menghubungkan antara CPU, memori, dan perangkat I/O. Hal ini dapat menyebabkan kinerja komputer menjadi lambat ketika sedang melakukan proses yang membutuhkan banyak data.
Dari penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa arsitektur Von Neumann merupakan arsitektur komputer yang sangat fundamental dan menjadi dasar bagi pengembangan arsitektur komputer lainnya. Dengan adanya konsep ini, komputer dapat melakukan proses secara efisien dan terstruktur, sehingga memungkinkan untuk dilakukan pengembangan dan pembaruan yang lebih mudah. Meskipun memiliki kekurangan, arsitektur Von Neumann tetap menjadi dasar penting dalam pengembangan teknologi komputer saat ini.
Arsitektur Von Neumann membagi komputer menjadi 4 bagian, yakni sebagai berikut.
- Input (Masukan)
Bagian input atau masukan yang berfungsi untuk memasukkan perintah ke dalam komputer. - Central Processing Unit (CPU)
Selanjutnya ada bagian pemrosesan atau diwakili oleh central processing unit yang fungsinya adalah melakukan pemrosesan sesuai dengan perintah yang telah dimasukkan. Central processing unit berkomunikasi langsung dan sifatnya dua arah dengan unit memori. - Memory
Unit memori ini berfungsi sebagai penyimpan data-data yang menjadi bahan maupun hasil pemrosesan. - Output (Keluaran)
Sedangkan bagian terakhir yakni bagian output atau keluaran berfungsi untuk menampilkan hasil komputasi yang telah dilakukan oleh komputer
Struktur Arsitektur Komputer
Struktur arsitektur komputer terbagi menjadi beberapa bagian yang saling terhubung satu sama lain. Berikut ini adalah struktur dari sebuah arsitektur komputer secara umum:
Central Processing Unit (CPU), merupakan otak dari komputer yang bertanggung jawab untuk mengeksekusi instruksi-instruksi yang diberikan oleh software.
Memori, merupakan tempat penyimpanan data dan instruksi yang sedang aktif digunakan oleh CPU.
Input Devices (Perangkat Input), seperti keyboard, mouse, dan scanner, yang berfungsi untuk mengirimkan data dan instruksi ke dalam komputer.
Output Devices (Perangkat Output), seperti monitor, printer, dan speaker, yang berfungsi untuk menampilkan hasil dari pemrosesan data yang dilakukan oleh komputer.
Storage Devices (Perangkat Penyimpanan), seperti hard disk dan flash disk, yang berfungsi untuk menyimpan data dan instruksi secara permanen.
Bus, merupakan jalur komunikasi yang menghubungkan semua komponen dalam komputer agar dapat berinteraksi satu sama lain.
Jenis-jenis Arsitektur Komputer
Terdapat beberapa jenis arsitektur komputer yang berbeda, di antaranya adalah:
Von Neumann Architecture merupakan arsitektur komputer yang paling umum digunakan. Arsitektur ini terdiri dari satu CPU yang bertanggung jawab untuk mengeksekusi instruksi secara berurutan, dan satu memori yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi secara bersamaan.
Harvard Architecture adalah sebuah arsitektur yang memiliki dua memori terpisah untuk menyimpan data dan instruksi. CPU pada arsitektur ini dapat mengakses kedua memori secara bersamaan, sehingga dapat meningkatkan kinerja komputer.
RISC Architecture (Reduced Instruction Set Computing) adalah arsitektur yang didesain untuk melakukan sedikit instruksi yang berbeda secara efisien dan cepat. Arsitektur ini biasanya digunakan pada komputer yang membutuhkan kinerja yang tinggi seperti server dan superkomputer.
CISC Architecture (Complex Instruction Set Computing) adalah arsitektur yang didesain untuk dapat mengeksekusi instruksi yang kompleks secara langsung. Arsitektur ini digunakan pada komputer yang membutuhkan fleksibilitas dan kemampuan untuk menangani berbagai tugas yang berbeda.
Perkembangan Arsitektur Komputer
Sejak awal kemunculannya, arsitektur komputer terus mengalami perkembangan dan inovasi untuk dapat memenuhi kebutuhan dan tuntutan yang semakin kompleks. Beberapa perkembangan arsitektur komputer yang terpenting adalah:
Peningkatan Kecepatan CPU. Dengan adanya peningkatan teknologi dan desain yang lebih efisien, kecepatan CPU terus meningkat dari waktu ke waktu. Hal ini memungkinkan komputer untuk dapat melakukan tugas-tugas yang lebih kompleks dalam waktu yang lebih singkat.
Peningkatan Kapasitas Memori. Dengan adanya peningkatan kapasitas memori, komputer dapat menyimpan dan memproses data yang lebih besar dan kompleks. Hal ini memungkinkan penggunaan aplikasi dan program yang lebih canggih dan kompleks.
Penggunaan Arsitektur Paralel. Arsitektur paralel memungkinkan beberapa CPU untuk bekerja secara bersamaan untuk mengeksekusi tugas-tugas yang lebih kompleks. Hal ini meningkatkan kinerja dan efisiensi komputer secara signifikan.
Penggunaan Teknologi Cloud Computing. Dengan adanya teknologi cloud computing, arsitektur komputer yang digunakan saat ini lebih terfokus pada penyimpanan data dan akses ke aplikasi melalui internet, sehingga memungkinkan pengguna untuk mengakses data dan aplikasi dari mana saja dan kapan saja.
Arsitektur dan Organisasi Komputer
Arsitektur dan organisasi komputer adalah bidang ilmu yang mempelajari tentang struktur dan desain sistem komputer yang terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak. Arsitektur komputer lebih fokus pada desain dan struktur perangkat keras, sedangkan organisasi komputer lebih fokus pada pengaturan dan manajemen sumber daya perangkat keras yang digunakan oleh sistem komputer.
Arsitektur Komputer
Arsitektur komputer mencakup desain dan struktur dari komponen fisik yang membentuk sistem komputer, seperti prosesor, memori, dan perangkat input/output. Arsitektur komputer juga mempertimbangkan bagaimana komponen-komponen ini saling berinteraksi dan berkomunikasi untuk menjalankan tugas yang diberikan.
Prosesor
Prosesor merupakan salah satu komponen utama dalam arsitektur komputer. Prosesor bertanggung jawab untuk mengeksekusi instruksi yang diberikan oleh program yang berjalan di sistem komputer. Prosesor biasanya terdiri dari unit kontrol (control unit) yang mengatur aliran instruksi dan unit aritmetika/logika (arithmetic/logic unit) yang mengeksekusi operasi matematika dan logika.
Memori
Memori adalah tempat penyimpanan data dan instruksi yang sedang digunakan oleh sistem komputer. Memori dibagi menjadi dua jenis, yaitu memori utama (main memory) dan memori sekunder (secondary memory). Memori utama biasanya terdiri dari RAM (Random Access Memory) yang bersifat volatile, artinya data akan hilang ketika daya listrik terputus. Sedangkan memori sekunder, seperti hard drive, bersifat non-volatile dan digunakan untuk menyimpan data secara permanen.
Perangkat Input/Output
Perangkat input/output (I/O) digunakan untuk memasukkan data dan instruksi ke dalam sistem komputer serta menampilkan hasil dari operasi yang dilakukan oleh sistem komputer. Contoh perangkat I/O adalah keyboard, mouse, monitor, dan printer.
Organisasi Komputer
Organisasi komputer mencakup pengaturan dan manajemen sumber daya perangkat keras yang digunakan oleh sistem komputer. Organisasi komputer juga mempertimbangkan bagaimana cara komponen-komponen tersebut dihubungkan dan dikendalikan untuk mencapai kinerja yang optimal.
Bus Sistem
Bus sistem adalah jalur komunikasi yang digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen utama dalam sistem komputer, seperti prosesor, memori, dan perangkat I/O. Bus sistem juga berfungsi untuk mengatur aliran data dan instruksi antar komponen.
Sistem Input/Output
Sistem input/output terdiri dari semua perangkat I/O yang digunakan oleh sistem komputer. Sistem ini bertanggung jawab untuk mengontrol dan mengatur aliran data masuk dan keluar dari sistem komputer.
Sistem Operasi
Sistem operasi adalah perangkat lunak yang mengelola sumber daya komputer dan menyediakan antarmuka antara perangkat keras dan perangkat lunak yang berjalan di atasnya. Sistem operasi juga bertanggung jawab untuk menjalankan tugas-tugas seperti manajemen memori, penjadwalan proses, dan manajemen file.
Perangkat Lunak Aplikasi
Perangkat lunak aplikasi adalah program-program yang dijalankan oleh sistem komputer untuk menyelesaikan tugas-tugas tertentu, seperti pengolahan kata, pengolahan data, dan desain grafis. Perangkat lunak ini dibuat oleh pengembang independen dan berjalan di atas sistem operasi.
Posting Komentar