Arsitektur Komputer: Pengertian, Jenis, Klasifikasi, Bagian Utama, Dll

Sejak bertahun-tahun yang lalu, komputer sudah menjadi bagian penting dalam kehidupan manusia. Alat yang canggih ini banyak digunakan di perkantoran, sekolah, fasilitas pemerintahan, fasilitas kesehatan, dan bahkan di perumahan. Alat yang canggih ini tidak lepas dari arsitektur komputer yang canggih pula.

Arsitekturlah yang membuat sebuah komputer menjadi alat yang benar-benar canggih. Untuk bisa lebih memahaminya, Anda perlu mengerti jenis arsitektur yang ada, faktor utama yang mempengaruhi serta klasifikasinya. Temukan detail lengkapnya rangkuman Abiphone.com di bawah ini.

Pengertian Arsitektur Komputer

Arsitektur komputer adalah konsep yang berkaitan dengan perencanaan komputer dan struktur pengoperasiannya. Selain itu, arsitektur ini juga berarti seni serta ilmu mengenai cara terbaik dalam merancang berbagai jenis perangkat keras agar menghasilkan sebuah komputer yang sangat serbaguna.

Kebanyakan komputer masih menggunakan arsitektur dari John Von Neumann. Arsitektur dalam ilmu teknik komputer sendiri memiliki pengertian yaitu sebuah ilmu yang bertujuan merancang sebuah sistem komputer. Ada 4 bagian utama dari arsitektur dalam sebuah komputer yaitu:

• Output dan input
• Memory
• Control unit
• ALU atau arithmetic logic unit

Jenis Arsitektur Komputer

Ada setidaknya 4 jenis arsitektur yang dikenal saat ini, yaitu MISD, MIMD, SISD, dan SIMD.

1. Komputer MISD

Multiple Instruction Single Data atau MISD adalah salah satu jenis arsitektur yang fungsi utamanya adalah melakukan eksekusi pada data yang diproses oleh berbagai prosesor yang berbeda. Dilihat dari strukturnya, komputer MISD mirip dengan SISD. Bedanya hanya MISD memakai beberapa unit prosesor.

2. Komputer MIMD

Multiple Instruction Multiple Data atau MIMD merupakan sebuah komputer dengan beberapa prosesor. Prosesor tersebut diatur dengan cara paralel dengan memanfaatkan unit pengontrol. Perintah yang diberikan meskipun berbeda-beda bisa dijalankan oleh komputer ini dengan baik.

Komputer MIMD adalah komputer istimewa yang sanggup menjalankan aplikasi atau software yang membutuhkan performa prosesor yang tinggi.

3. Komputer SISD

Single Instruction Single Data atau SISD merupakan komputer dengan arsitektur karya Von Neumann yang memiliki ciri khas satu prosesor saja dalam sistemnya. Komputer ini bekerja menggunakan skema logika dan aritmatika yang dilakukan hanya dengan satu perhitungan saja.

Jenis arsitektur komputer yang memiliki fungsi untuk melakukan eksekusi data disebut arsitektur von Neumann. Dalam arsitektur ini, memori digunakan untuk menyimpan data dan instruksi, dan CPU akan mengambil instruksi dari memori, mendekode, dan mengeksekusinya. Proses ini mencakup eksekusi data serta instruksi yang ada dalam satu memori yang sama, memungkinkan fleksibilitas dalam pemrograman dan eksekusi. Contoh komputer ini adalah komputer mini.

Instruksi yang paling umum ditemukan di komputer SISD (Single Instruction, Single Data) modern adalah instruksi aritmatika dasar, seperti:

• Penjumlahan (Addition)
• Pengurangan (Subtraction)
• Perkalian (Multiplication)
• Pembagian (Division)

Instruksi-instruksi ini adalah bagian dari set instruksi dasar yang digunakan untuk melakukan operasi matematika pada data tunggal dalam satu waktu. Di komputer modern, set instruksi ini sering dioptimalkan dan diperluas untuk mendukung berbagai jenis operasi dan tipe data.

4. Komputer SIMD

Single Instruction Multiple Data atau SIMD merupakan komputer yang diciptakan dengan cara paralel. Komputer ini mampu mengendalikan beberapa prosesor hanya dengan menggunakan satu saja sistem kendali.

Klasifikasi Arsitektur Komputer

Klasifikasinya dibagi dalam dua bagian. Klasifikasi pertama adalah menurut John Von Neumann sedangkan klasifikasi yang kedua adalah menurut Flynn. Berikut ini adalah keterangan lengkapnya:

1. Klasifikasi Menurut John Von Neumann

• Hardware dasar yang terdiri dari memory, CPU, serta sistem output dan input.
• Sebuah stored program.
• Harus mampu menjalankan instruksi dengan berurutan.
• Harus memiliki jalur yang terletak di antara CPU dan memory.

2. Klasifikasi Menurut Flynn

• Komputer diklasifikasikan berdasarkan jumlah prosesornya.
• Berdasarkan struktur memori.
• Berdasarkan jumlah program yang dapat dijalankan.

Faktor yang Dapat Mempengaruhi Arsitektur Komputer

Pembuatan arsitektur yang handal bisa dipengaruhi oleh beberapa faktor. Apa saja faktor yang bisa mempengaruhi pembuatannya? Ada sedikitnya tiga hal yang sanggup mempengaruhinya:

1. Manfaat Arsitektur Komputer

Manfaat besar arsitektur adalah applicability, expandability, compatibility, serta malleability.

2. Kinerja atau Performa Sistem

Untuk mencari tahu atau mengukur seberapa tinggi kinerja atau performa sistem, beberapa program dijadikan standar sehingga pengukuran performa komputer bisa terjadi dengan efektif. Program yang menjadi standar pengukuran tersebut antara lain adalah:

• Million Instruction Per Second (MIPS)
• Million Floating Point Per Second (MFLOP)
• VAZ Unit of Performance (VUP)

Program yang digunakan untuk mengukur performa atau kinerja output input sistem antara lain:

• Operasi output input per detik
• Sistem operasi bandwidth

Program yang dirancang untuk melakukan pengukuran performa atau kinerja memori komputer antara lain:

• Ukuran besar memori
• Waktu akses memori
• Memory bandwidth

3. Biaya sistem

Biaya sistem menjadi faktor ketiga yang juga mempengaruhi. Faktor ini bisa diukur menggunakan beberapa cara, yaitu:

• Kemudahan dalam pembaikan
• Reliabilitas komputer
• Konsumsi daya listrik
• Kekebalan
• Berat hardware
• Interface sistem software

Bagian Utama Arsitektur Komputer Modern

Sedikitnya ada dua bagian utama yang disebut dengan instructure set architecture serta hardware system architecture.

1. Instruction Set Architecture

Merupakan spesifikasi penentu bagaimana sebuah programmer bahasa mesin bisa berinteraksi dengan komputer.

2. Hardware System Architecture

Yaitu subsistem perangkat keras atau hardware dasar yang meliputi sistem operasi, memori, serta central processing unit atau CPU.

Membuat Transformasi pada Arsitektur Komputer

Untuk membuat transformasi pada arsitektur, Anda perlu mengikuti beberapa langkah, yaitu:

• Membuat rancangan array prosesor.
• Menerapkan proses pipelining.
• Menciptakan komputer dengan sistem multiprosesor.
• Menciptakan komputer dengan pilihan arsitektur lain.

Adapun beberapa atribut yang bisa Anda gunakan untuk mengukur kualitas arsitektur antara lain:

• Generalitas
• Efisiensi
• Daya serap atau applicability
• Kemudahan penggunaan komputer
• Daya tempa atau malleability
• Daya kembang komputer atau expandability

Masih banyak orang yang belum memahami perbedaan antara organisasi komputer dengan arsitektur komputer. Arsitektur berfokus pada atribut pada sistem komputer yang berkaitan dengan programmer serta mempunyai efek langsung terhadap eksekusi logis dari sebuah program.

Sedangkan organisasi berfokus pada bagian yang berkaitan dengan unit operasional dari sebuah komputer, serta hubungan antara berbagai komponen dalam sistem komputer, misalnya interface komputer, prosesor, sinyal kontrol, teknologi memori, dan lain sebagainya.

Organisasi komputer bisa berubah sesuai berkembangnya teknologi. Sedangkan arsitektur mampu bertahan bertahun-tahun. Pabrik komputer biasanya memproduksi berbagai model komputer dengan arsitektur yang sama namun organisasi yang berbeda, sehingga terjadilah perbedaan harga.

Perkembangan Arsitektur Komputer

Untuk lebih memahami evolusi atau perkembangannya, perhatikan perjalanan perkembangannya dari tahun ke tahun berikut ini:

1. Tahun 1950 Sampai 1960

Pada waktu tersebut dipahami sebagai kalkulator atau komputer aritmatika yang dipakai untuk menghitung atau mengkalkulasi persamaan matematika.

2. Tahun 1970 Hingga Pertengahan 1980

Dirancang atau didesain untuk instruksi kompilator.

3. Tahun 1990

Salah satu wujud desain CPU, sistem input output, sistem memori, multiprosesor, serta jaringan komputer.

4. Tahun 2010

Di tahun ini dipahami sebagai suatu sistem yang bisa diatur dengan mandiri dan mampu beradaptasi. Jika Anda ingin mempelajari teknologi komputer dengan lebih mendalam. Arsitektur komputer ini mempunyai beberapa fungsi penting.

5. Tahun 2020 Sampai Saat Ini

• • Pada periode ini, arsitektur komputer semakin berkembang untuk mendukung komputasi berbasis kecerdasan buatan (AI) dan analitik big data. Komputer menjadi lebih terintegrasi dengan teknologi seperti komputasi kuantum dan sistem berbasis neuromorfik, yang dirancang untuk meniru cara kerja otak manusia dan mempercepat proses komputasi dengan cara baru.
  • Arsitektur edge computing juga menjadi populer, memungkinkan pemrosesan data lebih dekat dengan sumber data untuk mengurangi latensi dan meningkatkan kecepatan respons.
  • Selain itu, ada fokus besar pada komputasi heterogen, di mana berbagai jenis prosesor (CPU, GPU, TPU) digunakan dalam satu sistem untuk memaksimalkan efisiensi dan performa untuk berbagai jenis aplikasi.

Ilmu ini akan membantu programmer memperbaiki komputer seandainya komputer mengalami kerusakan. Arsitektur komputer juga bisa membantu Anda dalam meningkatkan penggunaan prosesor. Jadi, pastikan Anda benar-benar memahami materi ini dengan jelas untuk mendapatkan manfaatnya.