Sebuah komputer moderen/digital dengan program yang tersimpan di dalamnya merupakan sebuah sistem yang memanipulasi dan memproses informasi menurut kumpulan instruksi yang diberikan. Sistem tersebut dirancang dari modul-modul hardware seperti :

1. Register

2. Elemen aritmatika dan logika

3. Unit pengendali

4. Unit memori

5. Unit masukan/keluaran (I/O)

Komputer dapat dibagi menjadi 3 bagian utama, yaitu :

1. Unit pengolahan pusat (CPU)

2. Unit masukan/keluaran (I/O)

3. Unit memori

Berikut ini adalah diagram blok Organisasi Komputer Dasar :

CPU mengendalikan seluruh pertukaran informasi dalam komputer dan dengan dunia luar melalui unit I/O. Sedangkan unit memori terdiri dari sejumlah besar lokasi yang menyimpan program dan data yang sedang aktif digunakan CPU. Ketiga unit tersebut dihubungkan dengan berbagai macam bus. Bus adalah sekelompok kawat atau sebuah jalur fisik yang berfungsi menghubungkan register-register dengan unit-unit fungsional yang berhubungan dengan tiap-tiap modul. Informasi saling dipertukarkan di antara modul dengan melalui bus.

Fungsi Utama dari masing-masing Unit akan dijelaskan berikut ini:

Unit Input

Berfungsi untuk menerima masukan (input) kemudian membacanya dan diteruskan ke Memory / penyimpanan. Dalam hubungan ini dikenal istilah peralatan masukan (input device) yaitu alat penerima dan pembaca masukan serta media masukan yaitu perantaranya. Contohnya :

a. Keyboard

b. Mouse

c. Scanner

Unit Output

Berfungsi untuk menerima hasil pengolahan data dari CPU melalui memori. Seperti halnya pada unit masukan maka pada unit keluaran dikenal juga istilah peralatan keluaran (Output device) dan media keluaran (Output media). Contohnya :

a. Monitor

b. Printer

c. Speaker

Unit Control Unit

Berfungsi untuk melaksanakan tugas pengawasan dan pengendalian seluruh sistem komputer. Ia berfungsi seperti pengatur rumah tangga komputer, memutuskan urutan operasi untuk seluruh sistem, membangkitkan dan mengendalikan sinyal-sinyal kontrol untuk menyesuaikan operasi-operasi dan arus data dari bus alamat (address bus) dan bus data (data bus), serta mengendalikan dan menafsirkan sinyal-sinyal kontrol pada bus kontrol (control bus) dari sistem komputer.

Central Processing Unit (CPU) merupakan otak dari sebuah sistem komputer. CPU memiliki dua bagian fungsi operasional, yaitu :

1. Arithmetical Logical Unit (ALU) sebagai pusat sebuah pengolah data.

2. Control Unit (CU) digunakan untuk mengontrol kerja dari komputer. Biasa disebut dengan processor.

Komponen-komponen yang terdapatdalam CPU adalah :

a. Mainboard

Motherboard atau mainboard merupakan papan utama dimana terdapat komponen-komponen serta chip controller yang bertugas mengatur lalu lintas data dalam sistem motherboard

b. Processor

Processor berfungsi untuk mengontrol keseluruhan jalannya sebuah sistem komputer dan digunakan sebagai pusat atau otak dari komputer yang berfungsi untuk melakukan perhitungan dan menjalankan tugas.

Unit Memori

Berfungsi untuk menampung data/program yang diterima dari unit masukan sebelum diolah oleh CPU dan juga menerima data setelah diolah oleh CPU yang selanjutnya diteruskan ke unit keluaran. Pada suatu sistem komputer terdapat dua macam memori, yang penamaannya tergantung pada apakah alat tersebut hanya dapat membaca atau dapat membaca dan menulis padanya. Bagian memori yang hanya dapat membaca tanpa bisa menulis padanya disebut ROM (Read Only Memory), sedangkan bagian memori yang dapat melaksanakan membaca dan menulis disebut RAM (Random Access Memory).

Data Bus / Bus Data

Adalah jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam sistem komputer. Karena pada suatu saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat membawa 1 bit data, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat ditransfer pada suatu saat. Lebar data bus ini menentukan kinerja sistem secara keseluruhan. Sifatnya bidirectional, artinya CPU dapat membaca dan menerima data melalui data bus ini. Data bus biasanya terdiri atas 8, 16, 32, atau 64 jalur paralel.

Address Bus / Bus Alamat

Digunakan untuk menandakan lokasi sumber ataupun tujuan pada proses transfer data. Pada jalur ini, CPU akan mengirimkan alamat memori yang akan ditulis atau dibaca.

Control Bus / Bus Kontrol

Control Bus digunakan untuk mengontrol penggunaan serta akses ke Data Bus dan Address Bus. Terdiri atas 4 sampai 10 jalur paralel.

EVOLUSI ARSITEKTUR KOMPUTER

Arsitektur komputer mempelajari atribut-atribut sistem komputer yang terkait dengan seorang programmer dan memiliki dampak langsung pada eksekusi logis sebuah program, contoh : set instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk merepresentasikan bermacam-macam jenis data (misal bilangan, karakter), aritmatika yang digunakan, teknik pengalamatan, mekanisme I/O. Arsitektur komputer dapat bertahan bertahun-tahun tapi organisasi komputer dapat berubah sesuai dengan perkembangan teknologi. Berikut ini adalah beberapa contoh perkembangan arsitektur komputer :

Arsitektur von Neumann

Arsitektur von Neumann (atau Mesin Von Neumann) adalah arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann (1903-1957). Arsitektur ini digunakan oleh hampir semua komputer saat ini.

Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat bagian utama: Unit Aritmatika dan Logis (ALU), unit kontrol, memori, dan alat masukan dan hasil (secara kolektif dinamakan I/O). Bagian ini dihubungkan oleh berkas kawat, “bus”

John Van Neumann seorang ahli matematika yang merupakan konsultan pembuatan ENIAC pada tahun 1945 mencoba memperbaiki kelemahan ENIAC dengan rancangan komputer barunya, bernama EDVAC

(Electronic Discrete Variable Computer) dengan konsep program tersimpan (stored program concept)

Tahun 1946 komputer dengan stored-program concept dipublikasikasikan, yang

kemudian di kenal dengan Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies). Struktur

komputer IAS terlihat pada gambar 2.1. Komputer ini terdiri :

• Memori Utama, untuk menyimpan data maupun instruksi.

• Arithmetic Logic Unit (ALU), untuk mengolah data binner.

• Control Unit, untuk melakukan interpretasi instruksi – instruksi di dalam memori sehingga adanya eksekusi instruksi tersebut.

• I/O, untuk berinteraksi dengan lingkungan luar.

CISC

Complex instruction-set computing atau Complex Instruction-Set Computer (CISC; "Kumpulan instruksi komputasi kompleks") adalah sebuah arsitektur dari set instruksi komputer di mana setiap instruksi akan menjalankan beberapa operasi tingkat rendah, seperti pengambilan dari memori, operasi aritmetika, dan penyimpanan ke dalam memory, semuanya sekaligus hanya di dalam sebuah instruksi. Karakteristik CISC dapat dikatakan bertolak-belakang dengan RISC.

RISC

Reduced Instruction Set Computing (RISC) atau "Komputasi set instruksi yang disederhanakan" pertama kali digagas oleh John Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada tahun 1974 saat ia membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor ternyata menangani sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya. Komputer pertama yang menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an. Istilah RISC sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David Patterson, pengajar pada University of California di Berkely.

Blue Gene

Blue Gene adalah sebuah arsitektur komputer yang dirancang untuk menciptakan beberapa superkomputer generasi berikut, yang dirancang untuk mencapai kecepatan operasi petaflop (1 peta = 10 pangkat 15), dan pada 2005 telah mencapai kecepatan lebih dari 100 teraflop (1 tera = 10 pangkat 12). Blue Gene merupakan proyek antara Departemen Energi Amerika Serikat (yang membiayai projek ini), industri (terutama IBM), dan kalangan akademi. Ada lima projek Blue Gene dalam pengembangan saat ini, di antaranya adalah Blue Gene/L, Blue Gene/C, dan Blue Gene/P.

Berikut ini adalah Perkembangan Evolusi dari komputer, tiap evolusinya memiliki arsitektur tersendiri :

Komputer Generasi I (1940-1959)

ENIAC

Electronic Numerical Integrator and Calculator (ENIAC) merupakan generasi pertama komputer digital elektronik yang digunakan untuk kebutuhan umum. Pgamroposal ENIAC dirancang oada tahun 1942, dan mulai dibuat pada tahun 1943 oleh Dr. John W. Mauchly dan John Presper Eckert di Moore School of Electrical Engineering (University of Pennsylvania) dan baru selesai pada tahun 1946.

Komputer Komersial Pertama(UNIVAC)

Pada pertengahan tahun 1950 UNIVAC mengalami kemajuan dalam beberapa aspek pemrograman tingkat lanjut, sehingga merupakan komputer general purpose pertama yang didesain untuk menggunakan angka dan huruf dan menggunakan pita magnetik sebagai media input dan output-nya. Inilah yang dikatakan sebagai kelahiran industri komputer yang didominasi oleh perusahaan IBM dan Sperry. Komputer UNIVAC pertama kali digunakan untuk keperluan kalkulasi sensus di AS pada tahun 1951, dan dioperasikan sampai tahun 1963.

Komputer Generasi II (1959-1964)

UNIVAC III

Dibanding dengan tabung, teknologi transistor jauh lebih efisien sebagai switch dan dapat diperkecil ke skala mikroskopik. Pada tahun 2001 peniliti Intel telah memperkenalkan silikon paling kecil dan paling cepat di dunia, dengan ukuran 20 nanometer ata sebanding dengan sepermiliar meter, yang akan digunakan pada prosesor dengan kecepatan 20 GHz (Giga Hertz). Era ini juga menandakan permulaan munculnya minikomputer yang merupakan terbesar kedua dalam keluarga komputer. Harganya lebih murah dibanding dengan generasi pertama. Komputer DEC PDP-8 adalah minikomputer pertama yang dibuat tahun 1964 untuk pengolahan data komersial.

Komputer Generasi III (1964-1970)

Ribuan transistor akhirnya berhasil digabung dalam satu bentuk yang sangat kecil. Secuil silicium yag mempunyai ukuran beberapa milimeter berhasil diciptakan, dan inilah yang disebut sebagai Integrated Circuit atau IC-Chip yang merupakan ciri khas komputer generasi ketiga. Cincin magnetic tersebut dapat di-magnetisasi secara satu arah ataupun berlawanan, dan akhirnya men-sinyalkan kondisi “ON” ataupun “OFF” yang kemudian diterjemahkan menjadi konsep 0 dan 1 dalam system bilangan biner yang sangat dibutuhkan oleh komputer. Contoh komputer generasi ketiga adalah Apple II, PC, dan NEC PC.Konsep semakin kecil dan semakin murah dari transistor, akhirnya memacu orang untuk terus melakukan pelbagai penelitian. Ribuan transistor akhirnya berhasil digabung dalam satu bentuk yang sangat kecil.

Komputer Generasi IV: PDP 11

Komputer generasi keempat dikarakteristikkan dengan memori semikonduktor yang cepat, ukuran kecil dan kebutuhan tenaga yang lebih kecil. Setelah IC, tujuan pengembanagan yaitu mengecilkan ukuran sirkuit dan komponen-komponen elektrik. Large Scale Integration (LSI) dapat memuat ratusan komponen dalam sebuah chip. Tahun 1980-an Very large Scale Integration (VLSI) memuat ribuan chip tunggal. Ultra-Large Scale Integration (ULSI) meningkatkan jumlah tersebut menjadi jutaan. Kemampuan utnuk memasang sedemikian banyak komponen dalam suatu keping berukuran setengah keping uang logam mendorong turunnya harga dan ukuran komputer. Hal tersebut tentunya meningkatkan daya kerja, efisiensi dan keandalan komputer.

Komputer Generasi V (1980-an-sekarang)

Akhir tahun 1980, IBM memutuskan untuk membangun sebuah komputer personal (PC) secara massal, yang pada tanggal 12 Agustus 1981 menjadi sebuah standar komputer PC, dan pada akhirnya hingga saat ini PC dikenal dengan nama standar IBM-PC. Prosesor yang digunakan adalah 8088/8086 yang menjadi standar komputer saat ini, menggunakan basis proses 16 bit persatuan waktu. Dengan lahirnya komputer generasi kelima ini, IBM bekerja sama dengan Microsoft untuk mengembangkan software di dalamnya. Hingga saat ini Microsoft mendominasi kebutuhan software di dunia PC. Pada generasi kelima ini, telah dilakukan pengembangan dengan apa yang dinamakan Josephson Junction, teknologi yang akan menggantikan chip yang mempunyai kemampuan memproses trilyunan operasi perdetik sementara teknologi chip hanya mampu memproses miliaran operasi perdetik. Komputer pada generasi ini akan dapat menerjemahkan bahasa manusia, manusia dapat langsung bercakap-cakap dengan komputer serta adanya penghematan energi komputer. Sifat luar biasa ini disebut sebagai “Artificial Intelligence”, selain itu juga berbasis Graphic User Interface (GUI), multimedia, dan multikomunikasi.