Diposting Jumat, 10 September 2010 jam 4:22 am oleh The X

Prosesor

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Jumat, 10 September 2010 -


Ia menyusup ke dalam segala hal, dari mesin kasir hingga desain molekul obat baru, dari desain mesin pembangkit listrik tenaga surya hingga desain botol shampoo. Dunia modern bergelimang komputasi di baliknya, tapi sedikit di antara kita sadar betapa besarnya sumbangan sains di dalamnya. Mungkin anda mengira kalau komputer hanyalah sederetan kode yang lebih dekat ke bahasa (linguistik) dan logika daripada sains. Di mana fisika, kimia, biologi?

Dalam sains, ada yang namanya sains komputer. Ini bidang sains yang mempelajari komputasi dan perkembangan komputer tergantung pada bidang ini. Para ilmuan komputer mempelajari algoritma, organisasi komputer, software, pemprograman, sistem operasi, jaringan, database dan isu sosial dari komputer. Jika kamu juga mempelajari hal yang sama dan  berusaha menemukan sesuatu yang baru darinya, well, kamu adalah ilmuan komputer. Kamu sedang memakai sains.

Disini penulis hanya akan membahas prosesor saja. Prosesor adalah otak dari sebuah komputer. Jadi penulis rasa ini cukup penting untuk didahulukan. Pembahasan lain tentang sains komputer akan muncul dalam artikel-artikel mendatang dari faktailmiah.com. Stay tune aja (emang radio.. hehe)

Sebuah Transistor

Transistor

Bagian penyusun dasar dari prosesor sebuah komputer adalah transistor. Ini sama halnya dengan otak yang tersusun dari sel-sel syaraf (neuron). Transistor adalah neuron dari prosesor. Pada dasarnya, transistor berguna untuk memperkuat dan mengalihkan arus listrik. Sesederhana itu. Tapi saat kamu kombinasikan, kamu mendapatkan hal-hal mengejutkan. Ia bisa menjadi bahasa. Sebuah kata-kata. Disinilah peran logika transistor.

Pada dasarnya logika transistor itu sama dengan logika biasa yang kamu pelajari di matematika sma. Yang tabel kebenaran itu loh. Kalau DAN berarti hanya betul kalau kedua pernyataan betul, kalau ATAU hanya salah kalau kedua-duanya salah. Dalam logika transistor, kedua pernyataan ini adalah arus listrik yang masuk lewat dua kaki transistor. Hasilnya keluar dari satu kaki lainnya. Transistor punya tiga kaki loh. Nah, misalkan operasi logikanya adalah DAN, maka bila dari kaki 1 masuk arus, kaki 2 masuk arus, maka kaki 3 baru mau keluar arus. Kalau kaki 1 masuk arus, kaki 2 nggak ada arus, kaki 3 arusnya gak mau keluar. Itu berarti rangkaian transistor untuk logika DAN.

Apa yang dilakukan ilmuan komputer adalah membangun sebuah rangkaian yang dapat melakukan pekerjaan tertentu.  Rangkaian ini bukan semata isinya transistor, tapi juga ada dioda, resistor dan sel-sel penyusun tubuh komputer lainnya. Kerjanya memperkuat, mengalirkan, mengalihkan, menghambat, pokoknya memanipulasi arus listrik dengan segala jenis cara. Lalu dengan bahasa komputer, para ilmuan menyuruh rangkaian ini melakukan hal tertentu. Bahasa komputer ini adalah sederetan perintah kerja yang dikirim dalam bentuk pulsa-pulsa listrik, seperti sandi morse itu loh. Yang digencet gencet kalau mau bilang ini bilang itu.

Sejarah Prosesor

Rangkaian terintegrasi demikian pertama kali dibuat oleh Jack Kilby tahun 1958. Ia seorang insinyur instrumen, ilmuan yang kerjanya merancang alat-alat ukur. Ia mengemas seluruh komponen elektronik yang dapat melakukan banyak hal dalam satu paket. Dan dalam sepuluh tahun kemudian, ukuran paket ini semakin kecil.

Tahun 1968, Robert Noyce, Gordon Moore dan Andy Grove berhenti kerja dari Fairchild Semiconductor, sebuah perusahaan produsen rangkaian terintegrasi. Mereka mendirikan perusahaan sendiri yang namanya INTEL. Alasan mereka berhenti saya tidak tahu, yang jelas mereka mengeksploitasi kemampuan mereka sebesar-besarnya di perusahaan kecil ini.

Dan jadilah mikroprosesor pertama buatan mereka November 1971. Tiga tahun setelah perusahaan mereka berdiri. Bro, kalau modalmu gak kuat, jangan berani tiga tahun gak dapat penghasilan seperti Noyce dan kawan-kawan loh. Nah, mikroprosesor pertama yang mereka buat diberi sandi 4004. Ini adalah prosesor 16 kaki, 4 bit. Um, bit itu adalah ukuran informasi. Prosesor 4004 dibuat atas pesanan sebuah perusahaan Jepang bernama Busicom untuk dijadikan kalkulator.

Kemudian seorang desainer chip intel, karyawannya lah, bernama Federico Faggin, percaya kalau 4004 bukan hanya bisa dijual buat kalkulator. Lalu dengan rapat yang melelahkan bersama teman-temannya di intel, mereka memutuskan untuk lakukan negosiasi ulang dengan Busicom. Dan mereka berhasil, 4004 sekarang tersedia untuk siapa saja yang mau beli.

Di saat yang sama, Texas Instruments (TI) mengembangkan mikroprosesornya sendiri, namanya TMS 1000. Sekarang intel punya saingan. TMIS 1000 sedikit berbeda karena ia tidak memerlukan chip eksternal untuk menyimpan data. Keren kan? Sayangnya, karena keunggulan ini, TMS 1000  jauh lebih besar ukurannya dan kakinya lebih banyak lagi, ada 28.

Intel gak mau kalah. Mereka menciptakan 4040. Setelah itu mereka melepaskan 8008. Ia dirancang untuk perusahaan Computer Terminal Corporation (CTC) untuk salah satu produknya. Prototipe ini bermasalah. Rangkaian memorinya harus dirancang ulang. Akibatnya intel telat mengirimkan ke CTC dan jelas CTC menolak, mereka sudah mengganti rencananya.

Intel lalu menjual 8008 ke perusahaan lain. Ada yang mau beli ada yang gak mau. Biasalah. Untungnya saat mereka menawarkan barang ini, mereka dapat banyak masukan. Gini loh, prosesor kamu bisa gini gak? Kalau bisa gue mau beli.

Jadi bro, sebenarnya masukan seperti ini yang diperlukan. Para perancang intel sekarang punya arah untuk membuat generasi selanjutnya dari prosesor mereka.

8008 sendiri dipandang sebagai prosesor pertama yang dapat melakukan banyak hal. Ia dipakai oleh Altair 8800, komputer purba masa itu, sehingga ia jadi populer.

Sayangnya, Federico Faggin berhenti dari Intel dan seperti bosnya, mendirikan perusahaan bernama Zilog dan meluncurkan prosesornya sendiri bernama Z80. Selain itu ada saingan lain, Motorola dengan produknya 6800. Terus muncullah banyak lagi perusahaan sejenis.

Untungnya, intel sudah terlanjur terkenal. Keberadaan perusahaan-perusahaan baru ini justru pendongkrak persepsi terhadap intel sebagai produk papan atas. Tahun 1978, tiga tahun sebelum penulis lahir (hehe), intel mengeluarkan 8086 dan 8088. Bedanya 8088 punya ukuran data bus lebih kecil sehingga lebih mudah ditandem dengan prosesor yang lebih murahan. Kedua mikroprosesor (chip aja ya istilahnya sekarang, biar lebih singkat) ini dilepas serempak dalam kampanye yang disebut OPERATION CRUSH.

Operation Crush sukses. Tahun 1981, saat penulis lahir, dan juga saat virus komputer pertama lahir, IBM memilih 8088 untuk komputer PC mereka. Itu loh, komputer rumahan, bukan komputer pabrik yang tugasnya terbatas tapi super teliti. PC IBM sukses besar dan begitu juga intel.

Selanjutnya berderet pengembangan baru chip hingga sekarang. Ini adalah tabel yang mendaftarkan perkembangan prosesor hingga artikel ini ditulis.

Tabel 1. Perkembangan Prosesor intel

ProsesorLahirJumlah transistor
400419712300
800819722500
808019744500
8086197829 ribu
2861982134 ribu
3861985275 ribu
48619891,200,000
Pentium19933,100,000
Pentium II19977,500,000
Pentium III19999,500,000
Pentium 4200042 juta
Itanium200125 juta
Itanium 22003220 juta
Itanium 2 (9 MB cache)2004592 juta
Core i7 (Quad core)2008731 juta
Xeon (Six core)20081,9 miliar
Tukwila (Quad core)20102 miliar
Xeon Nehalem-EX (8 cores)20102,3 miliar

Sumber: Intel

Komputer Modern

Dasar-dasar Prosesor

Prosesor pada dasarnya terdiri atas empat komponen: penyimpan data, perpustakaan logika, pipa data dan rangkaian penyelaras. Mari kita tinjau dengan cepat.

Penyimpan data

Data disimpan di prosesor dalam bentuk register. Register sendiri adalah daerah memori internal prosesor. Ia dipakai langsung oleh prosesor untuk perhitungan dan akses data. Sebagai contoh, kalau prosesor memerlukan dua bilangan untuk ditambah, ia akan mencari kedua bilangan ini dalam dua register berbeda, menambahkannya, dan menyimpan hasilnya di salah satu register. Register diukur dengan jumlah bit yang ia simpan. Dalam chip Pentium 4 misalnya, sebagian besar registernya adalah register 32 bit.

Perpustakaan logika

Perpustakaan logika ini disebut ALU atau Arithmetic Logic Unit. Ia adalah bagian prosesor yang menangani kemampuan matematika inti prosesor. Secara umum, ia melakukan tipe operasi sebagai berikut:

a.       Aritmatika seperti penambahan, pengurangan, dan kadang perkalian

b.      Operasi logika seperti DAN (AND),  ATAU (OR) atau TIDAK (NOT)

c.       Manipulasi bit, seperti menggeser atau memutar bit dalam sebuah byte

Pipa Data

Pipa data adalah jalan-jalan tempat transportasi data yang berbentuk sinyal listrik. Pipa data ini bisa diibaratkan kabel, hanya saja keciiil banget.

Intel C4004, prosesor pertama di dunia

Rangkaian Penyelaras

Rangkaian penyelaras ini bertugas menyelaraskan semua pekerjaan. Ia mengeluarkan sinyal clock yang biasanya berbentuk gelombang persegi. Frekuensinya tergantung pada kemampuan prosesor dan perangkat elektronik lainnya yang terlibat serta perancang rangkaiannya sendiri. Frekuensi clock harus disetel untuk memastikan kalau semua bagian operasi data siap kerja sebelum melakukan operasi itu. Tapi beberapa bagian prosesor dapat bekerja lebih cepat daripada yang lain. Akibatnya data bisa duduk diam menunggu sebelum sinyal clock selanjutnya lewat. Kalau gini kan gak efisien. Karenanya penting bagi perancang prosesor untuk memastikan keselarasan tiap bagiannya.

Oke begitu saja pengenalan kita tentang prosesor. Di masa depan akan ada generasi prosesor yang jauh dari yang namanya lemot. Ada banyak janji dari sains di lab-lab besar seperti teknologi DNA, teknologi nano, atau teknologi kuantum. Kita bisa menunggu, dan bisa juga ikut terlibat di dalamnya. Teruskan saja pendidikan anda dibidang sains komputer atau mungkin anda mau otodidak (entah bagaimana) ya silahkan saja.

Referensi

1.      Grant, A.E., Meadows, J. 2010. Communication Technology Update and Fundamentals. Focal Press

2.      Reynolds, C., Tymann, P. 2008. Schaum’s Outlines – Principles of Computer Science. McGraw Hill.

3.      Tennis, C. 2009. A Peek at Computer Electronics. The Pragmatic Programmers LLC.

The X
Sains adalah sebuah pengetahuan universal, ilmu pengetahuan tidaklah sama dengan pengetahuan dongeng. Kadang, fakta lebih menyakitkan daripada doktrin / pandangan turun temurun.
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.