EVOLUSI DAN KINERJA KOMPUTER

ENIAC adalah sebuah mesin yang merupakan Cikal bakal komputer pertama kali berasal dari sebuah universitas pennsylvania oleh dua orang mahasiswa yang bernama Eckert dan Mauchly. Pada tahun 1943 awalnya kedua pemuda ini menciptakan sebuah mesin dengan tugas yang spesifik atau yang kita kenal sebagai single tasking  yaitu untuk menghitung suatu lintasan peluru.dan tujuan awal diciptakannya ENIAC ini adalah untuk memperkuat kekuatan militer negara mereka , tetapi karena pengerjaanya yang lama sehingga ENIAC ini baru jadi pada tahun 1946 dan itu sudah sangat terlambat untuk digunakan sebagai amunisi di perang dunia kedua.mesin ENIAC ini digunakan oleh negara mereka hingga pada tahun 1955. Berikut adalah spesifikasi dan juga detail dari ENIAC :

—  Electronic Numerical Integrator And Computer                                 

—  Eckert and Mauchly

—  University of Pennsylvania

—  Pembuatan jarak dan tabel lintasan peluru kendali senjata baru

—  Dimulai tahun 1943

—  Selesai tahun 1946

◦       Too late for war effort

—  Digunakan sampai tahun 1955

—  Decimal (not binary)

—  20 akumulator masing-masing menampung 10

                digit desimal

—  Diprogram secara manual dengan switch

—  18,000 tabung vakum

—  30 tons

—  15,000 meter persegi

—  140 kW konsumsi dayanya

—  5,000 operasi penambahan / detik

2.    TURING / Von neumann

Von neumann dikenal sebagai bapak komputer modern  dikarenakan Turing adalah sebuah mesin yang merupakan pemikiran awal dari sebuah komputer modern. Cara kerja komputer ini merupakan akar dari sistem komputer modern karena pada mesin turing ini selain sudah menngunakan kode binary tapi juga  sudah mengenal SISTEM I/O , ALU (arithmatic logic unit) ,Control Unit dan juga telah mengenal Sistem memori utama untuk menyimpan data dan juga instruksi.

—  Memori Utama, untuk menyimpan data maupun instruksi.

—  Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data biner.

—  Control Unit, untuk melakukan kontrol terhadap instruksi–instruksi di dalam memori.

—  I/O, untuk berinteraksi dengan lingkungan luar.

—  Princeton Institute for Advanced Studies

◦       IAS (Computer of Institute for Advanced Studies).

—  Completed 1952

3.    ALU – IAS

Merupaka n perkembangan dari mesin ENIAC diamna kelemahan mesin ENIAC telah diperbaiki pada tahun 1945 dan dikenal sebagai Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies).

—  Ahli matematika : konsultan pembuatan ENIAC

—  1945 memperbaiki kelemahan ENIAC : EDVAC

—  EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer)

—  Konsep: stored-program concept

—  1946 dipublikasikasikan

—  Dikenal :Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies).

Berikut ini adalah sistem yang ada didalam IAS :

·         Kapasitas memori: 1000 x 40 bit words

o   Menggunakan sistem bilangan Biner

o   Panjang instruksi 20 bit ( 1 word = 2 instruksi )

·         Register-register dalam CPU

o   MBR (Memory Buffer Register)

o   MAR (Memory Address Register)

o   IR (Instruction Register)

o   IBR (Instruction Buffer Register)

o   PC (Program Counter)

o   AC (Accumulator)

MQ (Multiplier Quotient)

4.    Komputer komersial

Setalah beberapa tahun komputer diproduksi hanya untuk kepentingan negara saja (contohnya kepentingan militer), maka pada tahun 1947 Eckert dan Mauchly mendirikan perusahaan penghasil komputer komersial pertama yaitu  Eckert Mauchly Computer Corp. Dan memproduksi  UNIVAC 1.hingga pada tahun tahun berikutnya didominasi oleh IBM dan Sperry . berikut sejarahnya :

—  1947 - Eckert-Mauchly mendirikan Eckert-Mauchly Computer Corporation

—   UNIVAC I (Universal Automatic Computer)

—   UNIVAC I menjadi tulang punggung perhitungan sensus di USA

—   Tahun kelahiran industri komputer dengan munculnya 2 buah perusahaan yang saat itu mendominasi pasar, yaitu Sperry dan IBM

—   Tahun 1950 diluncurkan UNIVAC II, karakteristik :

◦       Lebih cepat dan Memory lebih besar

keterangan : 

IBM 701

—  Punched-card processing equipment

—  1953 - the 701

◦       IBM’s first stored program computer

◦       Scientific calculations

—  1955 - the 702

◦       Applikasi bisnis

—  Mengeluarkan seri 700/7000

5.    Transistor Era

Berikut adalah alasan mengapa banyak mesin komputer pada waktu itu menggunakan transsistor dan meninggalkan vacum tube,

·         Lebih kecil

·         Lebih murah

·         Disipasi panas sedikit

·         Merupakan komponen Solid State

·         Dibuat dari Silicon (Sand)

·         Ditemukan pada th 1947 di laboratorium Bell Oleh William Shockley dkk.

Komputer berbasis Transistor

—  Mesin generasi kedua

—  NCR & RCA membuat small transistor machines

—  IBM 7000

—  DEC – 1957 Dibuat PDP-1

6.    Hukum MOORE

·         Gordon Moore - cofounder of Intel

·         Meningkatkan kerapatan komponen dalam  chip

·         Jumlah transistors/chip meningkat 2 x lipat per tahun

·         Sejak 1970 pengembangan agak lambat

o   Jumlah  transistors 2 x lipat setiap  18 bulan

·         Harga suatu chip tetap / hampir tidak berubah

·         Kerapatan tinggi berarti jalur pendek, menghasilkan kinerja yang meningkat

·         Ukuran semakin kecil, flexibilitas meningkat

·         Daya listrik lebih hemat,  panas menurun

·         Sambungan sedikit berarti semakin handal / reliable

7.  Intel History                                                       

·         Tahun 1971 à 4004

·         Mikroprosesor pertama

·         Semua komponen CPU dalam 1 IC (chip)

·         4 bit

·         Tahun 1972 à 8008

·         8 bit

·         Untuk aplikasi yang spesifik

·         Tahun 1974 à 8080

·         Generasi pertama dari intel à “general purpose microprocessor”

·         Tahun 1978 à 8086, 80286

·         Tahun 1985 à 80386

·         Tahun 1989 à 80486

Evolusi x86 - 1

›  8080

Ü  Generasi pertama à general purpose microprocessor

Ü  8 bit data

Ü  Digunakan pertama kali sbg komputer personal (PC) – Altair

›  8086 – 5MHz – 29,000 transistors

Ü  Lebih canggih

Ü  16 bit

Ü  Cache instruksi

Ü  8088 (8 bit external bus) à Digunakan pertama kali oleh IBM PC

›  80286

Ü  16 Mbyte memori beralamat

Ü  Sampai 1Mb

›  80386

Ü  32 bit

Ü  Mendukung “multitasking”

›  80486

Ü  Lebih canggih

Ü  Dibangun dalam maths co-processor

Evolusi x86 – 2

›  Pentium

Ü  Superscalar

Ü  Beberapa instruksi di eksekusi secara pararel

›  Pentium Pro

Ü  Meningkatkan organisasi superscalar

Ü  Aggressive register renaming

Ü  Prediksi percabangan

Ü  Analisis aliran data

Ü  Spekulasi eksekusi

›  Pentium II

Ü  MMX technology

Ü  graphics, video & pengolahan audio

›  Pentium III

Ü  Penambahan instruksi untuk grafik 3D

Evolusi x86 – 3

›  Pentium 4

Ü  Penambahan perangkat multimedia

›  Core

Ü  Pertama kali x86 dengan dual core

›  Core 2

Ü  Arsitektur 64 bit

›  Core 2 Quad – 3GHz – 820 juta transistor

Ü  4 prosesor dalam 1 chip

›  Arsitektur x86 à embedded systems

›  Organisasi dan teknologi berubah secara drastis

›  Arsitektur kumpulan instruksi à kompatibel dengan sebelumnya

›  ~1 instruksi bertambah setiap bulan

›  Tersedia 500 instruksi

›  Lihat web intel untuk lebih lengkapnya

8.    Embedded System à ARM

ARM pengembangan dari desain RISC

›  Digunakan terutama di embedded systems

Ü  Digunakan dalam produk

Ü  Bukan general purpose computer

Ü  Mempunyai fungsi khusus

Ü  Contoh: Anti-lock rem di mobil

Kebutuhan Embedded system

›  Berbeda ukuran

Ü  Berbeda kendala, optimiasi, dapat digunakan kembali

›  Kebutuhan yang berbeda

Ü  Keamanan, kehandalan, real-time, fleksible

Ü  Ketahanan (jangka widup)

Ü  Kondisi lingkungan

Ü  Beban statis atau dinamis

Ü  Kecepatan lambat ke cepat

Ü  Perhitungan

Ü  Kejadian acak atau dinamis berkelanjutan

9.    Penilaian Kinerja Kecepatan Clock

·         Parameter Kunci

o   Kinerja, biaya, ukuran, keamanan, kehandalan, konsumsi daya

·         Sistem kecepatan clock

o   Dalam Hz atau kelipatanya

o   Clock rate, clock cycle, clock tick, cycle time

·         Sinyal dalam CPU membutuhkan waktu untuk perubahan ke 1 atau 0

·         Sinyal dapat berubah dengan kecepatan yang berbeda

·         Dibutuhkan sinkronisasi untuk pengoperasiannya

·         Eksekusi instruksi dalam diskrit

o   Decode, load dan menyimpan, aritmatika atau logika

o   Biasanya memerlukan beberapa siklus clock per instruksi

10.   Benchmarks

o   Program dirancang untuk menguji kinerja

o   Ditulis dengan bahasa tingkat tinggi

o   Portable

o   Merepresentasikan jenis pekerjaannya

o   Systems, numerical, commercial

o   Mudah diukur

o   Luas penggunannya

o   Misal: System Performance Evaluation Corporation (SPEC)

o   CPU2006 untuk perhitungan yang pasti

o   17 floating point programs dalam C, C++, Fortran

o   12 integer programs dalam  C, C++

o   3 juta baris kode

o   Kecepatan

o   Single task dan throughput

11.  Hukum Amdahl 
12.          Gene Amdahl [AMDA67] 
13.          Potensi peningkatan kecepatan program dengan menggunakan beberapa prosesor 
14.          Menyimpulkan bahwa:

a.             Kode perlu parallelizable

b.            Kecepatan meningkat, memberikan hasil yang menurun untuk procesor lebih banyak 

15.          Tergantung apa yang dikerjakan

a.             Server dapat memelihara beberapa koneksi pada multiple prosesor

b.            Database dapat dibagi dalam tugas-tugas pararel