Arsitektur Komputer: Pengertian, Sejarah, dan Jenis-jenisnya

Komputer adalah bagian penting dari kehidupan kita sehari-hari, mulai dari mesin yang kita gunakan untuk bekerja hingga smartphone dan smartwatch yang kita pakai.

Semua komputer, berapa pun ukurannya, didasarkan pada seperangkat aturan yang menyatakan bagaimana perangkat lunak dan perangkat keras bergabung bersama dan berinteraksi untuk membuatnya bekerja. Inilah yang disebut dengan arsitektur komputer.

Arsitektur Komputer: Pengertian, Sejarah, dan Jenis-jenisnya

Di artikel ini kita akan membahas lebih detail mengenai apa itu arsitektur komputer, bagaimana sejarahnya, dan apa saja jenis-jenis dari arsitektur komputer yang ada. Simak, ya!

Daftar Isi

Pengertian Arsitektur Komputer

Ketika disebut kata arsitektur, kita mungkin lebih familiar dengan istilah pada perancangan dan desain rumah atau bangunan. Dengan prinsip yang sama, arsitektur komputer melibatkan pembangunan komputer dan semua yang masuk ke dalam sistem komputer.

Sumber: freepik.com

Secara sederhana, arsitektur komputer dapat didefinisikan sebagai ilmu atau seperangkat aturan yang menyatakan bagaimana perangkat lunak dan perangkat keras komputer bergabung bersama dan berinteraksi untuk membuat komputer bekerja.

Arsitektur komputer tidak hanya menentukan cara kerja komputer, tetapi juga teknologi apa yang mampu dimiliki komputer. Komputer terus menjadi bagian utama dari kehidupan kita, dan arsitek komputer terus mengembangkan program dan teknologi baru dan lebih baik.

Arsitektur komputer terdiri dari aturan dan metode atau prosedur yang menggambarkan implementasi, fungsionalitas sistem komputer. Arsitektur dibangun sesuai kebutuhan pengguna dengan memperhatikan kendala ekonomi dan keuangan.

Secara umum, arsitektur komputer mengacu pada bagaimana sistem komputer dirancang menggunakan teknologi yang kompatibel.

Sejarah Arsitektur Komputer

Istilah arsitektur muncul dalam literatur komputer berkat konsep yang diusung Sir Lyle R. Johnson dan Sir Frederick P. Brooks, anggota departemen Organisasi Mesin, pada tahun 1959.

Sir Johnson mengemukakan konsep tentang format, jenis instruksi, keterbatasan perangkat keras, dan peningkatan kecepatan. Konsep ini berada pada tingkat arsitektur sistem dan lebih tepat disebut sebagai arsitektur komputer dibanding istilah organisasi mesin/komputer.

Pada awalnya, rancangan desain komputer oleh ahli arsitek komputer ditulis dan digambar pada sebuah kertas. Dari rancangan tersebut kemudian langsung dibentuk menjadi perangkat keras yang siap pakai.

Kemudian desain arsitektur komputer dirakit secara material dalam bentuk komputer transistor-transistor logic (TTL).

Pada 1990-an, arsitektur komputer baru biasanya dibangun, diperiksa, dan diubah di dalam arsitektur komputer lain, dalam simulator arsitektur komputer, atau bagian interior FPGA, sebagai mikroprosesor sebelum dibentuk menjadi perangkat keras utama.

Jenis-jenis Arsitektur Komputer

Arsitektur komputer dapat dibagi menjadi 5 jenis, yakni:

Von-Neumann Architecture
Harvard Architecture
Instruction Set Architecture (ISA)
Micro-architecture
System Design

1. Von-Neumann Architecture

Arsitektur ini diusulkan oleh John Von-Neumann. Sekarang komputer sehari-hari yang kita gunakan didasarkan pada arsitektur ini.

Arsitektur Von-Neumann didasarkan pada beberapa konsep. Pertama, memori komputer memiliki satu memori baca/tulis yang tersedia untuk membaca dan menulis instruksi dan data.

Setiap memori memiliki beberapa lokasi dan setiap lokasi memiliki alamat yang unik. Kita dapat mengalamatkan isi memori berdasarkan lokasinya terlepas dari jenis data dan instruksi apa yang ada dalam memori, karena itu kita dapat membaca atau menulis data dan instruksi apa pun.

Kedua, eksekusi instruksi selalu terjadi secara berurutan kecuali diperlukan modifikasi. Sebagai contoh, misalkan kita sedang mengeksekusi sebuah instruksi dari baris 1 ke baris 10 tapi sekarang kita diminta untuk mengeksekusi baris 50 bukannya baris 11 kemudian kita melompat ke instruksi 50 dan mengeksekusinya.

Dalam arsitektur ini ada bus (bus alamat/bus data/bus kontrol) yang digunakan untuk instruksi dan eksekusi kode data. Perangkat input mengambil data atau instruksi dan Central processing unit (CPU) melakukan satu operasi pada satu waktu, baik mengambil data atau instruksi masuk/keluar dari memori. Setelah operasi selesai, lalu dikirim ke perangkat output. Unit kontrol (Control Unit) dan unit logika (ALU) untuk operasi pemrosesan berada di dalam unit pemrosesan pusat (CPU).

2. Harvard Architecture

Arsitektur komputer yang tak kalah populer adalah arsitektur Harvard.

Arsitektur Harvard menyimpan instruksi dan data dalam memori terpisah, dan prosesor mengakses memori ini menggunakan bus terpisah. Prosesor terhubung ke 'memori instruksi' menggunakan set alamat dan bus data khusus, dan terhubung ke 'memori data' menggunakan set alamat dan bus data yang berbeda.

Arsitektur Harvard memiliki kode akses dan ruang alamat data yang berbeda yaitu, alamat instruksi nol tidak sama dengan alamat data nol. Alamat instruksi nol mengidentifikasi nilai 24-byte dan alamat data nol mengidentifikasi nilai 8-byte yang bukan merupakan bagian dari nilai 24-byte.

Arsitektur ini digunakan secara luas dalam teknologi embedded system seperti sistem pemrosesan sinyal digital (DSP), dan banyak perangkat mikrokontroler menggunakan arsitektur mirip Harvard.

3. Instruction Set Architecture (ISA)

Arsitektur komputer digital penting lainnya adalah Arsitektur Instruction Set. Arsitekturnya menyimpan kumpulan instruksi yang dibuat dan diduga oleh prosesor. Arsitektur ini terdiri dari dua set instruksi, yaitu RISC (Reduced Instruction Set Computer) dan CISC (Complex Instruction Set Computer).

Arsitektur ini memberdayakan evolusi mikro-arsitektur, mengimplementasikan ISA sebagai sistem eksklusif dengan kinerja lebih tinggi yang dapat menjalankan perangkat lunak pada generasi eksekusi sebelumnya.

Arsitektur ISA direalisasikan pertama pada tahun 1990-an oleh IBM. Instruksi memiliki beberapa mode alamat, tetapi program tidak menggunakan semuanya.

4. Micro-architecture

Micro-architecture dikenal sebagai organisasi komputer dan merupakan jenis arsitektur yang digunakan ketika prosesor bawaannya berarsitektur ISA. ISA diimplementasikan dengan berbagai Micro-architecture dan bervariasi karena perubahan teknologi.

Micro-architecture bekerja dengan cara tertentu. Ia membaca instruksi dan melakukan decoding, yaitu proses menemukan data paralel, kemudian memproses instruksi, dan menghasilkan output. Arsitektur ini digunakan dalam mikroprosesor dan mikrokontroler.

5. Design System

Design System didefinisikan sebagai desain yang dapat melayani kebutuhan pengguna seperti arsitektur sistem, modul komputer yang memiliki berbagai antarmuka, dan manajemen data dalam suatu sistem.

Arsitektur ini mencakup semua komponen perangkat keras dalam sistem, termasuk pemroses data selain CPU, seperti unit pemrosesan grafis dan akses memori langsung. Juga mencakup memory controller, data path, dan hal-hal lain seperti multiprocessing dan virtualization.

Penutup

Demikianlah penjelasan lengkap mengenai arsitektur komputer. Semoga paparan di atas bisa bermanfaat dan membantu Anda memahami lebih dalam mengenai apa itu arsitektur komputer, dan jenis-jenis arsitektur komputer yang ada saat ini.

Apabila Anda tertarik dengan artikel serupa, Anda bisa mengunjungi rubrik Arsikom, atau membaca artikel lainnya tentang "Jenis-jenis Register Komputer".

Salam!

Referensi:

Trivusi