Perkembangan Arsitektur Komputer Ratusan jenis komputer telah dirancang dan dibangun selama evolusi komputer digital modern. Kebanyakan telah dilupakan, namun sebagian diantaranya memiliki pengaruh besar pada ide-ide modern yang berkembang kemudian. Pada bagian ini kita akan membahas secara singkat beberapa kunci perkembangan historis untuk memperoleh pemahaman yang lebih baik mengenai kondisi saat ini. Tabel 1 berikut ini memberikan daftar mesin-mesin penting yang merupakan puncak-puncak perkembangan pada masanya. Tabel 1 Nama mesin dan tahun pembuatannya
Tahun 1834
Nama Mesin
Dibuat oleh Babbage
1936
Analytical Engine Z1
1943
COLOSSUS
1944 1946 1949 1951 1952
Mark I ENIAC I EDSAC Whirlind I IAS
Pemerintah Inggris Aiken Eckert/Mauchley Wilkes M.I.T von Neumann
1960 1961 1962
PDP-1 1401 7094
DEC IBM IBM
1963
B5000
Burroughs
1964
360
IBM
1964 1965
6600 PDP-8
CDC DEC
1970 1974 1974 1978 1981 1981 1983
PDP-11 8080 CRAY-1 VAX IBM PC Osborne-1 Lisa
DEC Intel Cray DEC IBM Osborne Apple
1985
80386
Intel
1985 1987 1990
MIPS SPARC RS6000
MIPS Sun IBM
Zuse
Keterangan Upaya pertama untuk membangun komputer digital Mesin kalkulator dengan relay pertama yang bisa bekerja Komputer elektronik pertama Komputer serbaguna pertama buatan Amerika Berawalnya sejarah komputer modern Komputer dengan program-tersimpan pertama Komputer real-time pertama Mesin-mesin modern sekarang dibuat berdasarkan rancangan von Neumann Minikomputer pertama (terjual 50 unit) Mesin untuk perusahaan kecil, sangat populer Mendominasi komputasi sainstifik pada awal tahun 1960-an Mesin pertama yang dirancang untuk bahasa tingkat-tinggi Produk pertama yang dirancang berseri sebagai satu keluarga Superkomputer sainstifik pertama Minikomputer pertama yang dipasarkan secara massal, terjual 50000 unit Mendominasi pasar minikomputer tahun 1970-an Komputer serbaguna “dalam cip” 8-bit pertama Superkomputer vektor pertama Superminikomputer 32-bit pertama Mengawali era komputer personal modern Komputer portabel pertama Komputer personal pertama dengan antarmuka grafis (GUI) Prosesor 32-bit pertama yang merupakan pendahulu generasi Pentium Mesin RISC komersial pertama Workstation RISC berbasis SPARC pertam Mesin superskalar pertama 1
1992 1993
Alpha Newton
DEC Apple
Komputer personal 64-bit pertama Komputer palmtop pertama
Generasi Nol – Komputer Mekanik (1642-1945) Orang pertama yang membuat mesin hitung adalah ilmuwan Perancis Blaise Pascal (1623-1662). Dari namanyalah, nama bahasa pemrograman populer diambil, Pascal. Mesin hitung itu dibuat oleh Pascal saat usianya baru 19 tahun, untuk membantu ayahnya yang berprofesi sebagai pegawai pajak pada pemerintah Perancis. Peranti itu sepenuhnya mekanis, menggunakan roda-roda gigi, dan menggunakan daya penggerak berupa engkol yang dioperasikan dengan tangan. Mesin buatan Pascal hanya bisa melakukan operasi penjumlahan dan pengurangan. Namun, 30 tahun kemudian, matematikawan besar Baron Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646-1716) membangun mesin lain yang dapat melakukan operasi perkalian dan pembagian. Sampai 150 tahun kemudian tidak ada perkembangan yang berarti, sampai seorang profesor matematika di Universitas Cambridge, Charles Babbage (1792-1871), penemu speedometer, merancang dan membangun Difference Engine. Peranti mekanis ini, yang mirip dengan buatan Pascal hanya mampu menjumlah dan mengurangkan, dirancang untuk menghitung tabel angkaangka yang sangat bermanfaat bagi navigasi laut. Keseluruhan konstruksi mesin dirancang untuk menjalankan algoritma tunggal, yakni metode differensial berhingga menggunakan polynomial. Bagian menarik dari peranti ini adalah metode keluarannya: ia melubangi pelat tembaga tipis, sehingga dapat dibayangkan seperti peranti penyimpan data yang hanya dapat ditulisi sekali, misalnya kartu berlubang dan CD ROM yang muncul belakangan. Meskipun Difference Engine bekerja baik, Babbage segera menjadi bosan dengan mesin yang hanya bisa menjalankan satu algoritma saja. Ia mulai menggunakan waktu dan kekayaan keluarganya (disamping 17000 pounsterling dana dari pemerintah) untuk merancang dan membangun mesin penerusnya, yang disebut Analytical Engine. Analytical Engine memiliki empat komponen: penyimpan (memori), mesin pengolah (unit komputasi), bagian input (pembaca kartu berlubang dan pencetak). Penyimpan terdiri atas 1000 kata dengan 50 angka sedimal, masing-masing menyimpan variabel dan hasil. Mesin pengolahnya mampu menerima operan (operand) dari bagian penyimpan, kemudian menjumlahkan, mengurangkan, mengalikan, atau membagi, dan kemudian mengembalikan hasilnya ke bagian penyimpan. Seperti juga Difference Engine, Analytical Engine ini sepenuhnya mekanis. Kelebihan penting dari Analytical Engine adalah sifatnya yang serbaguna. Ia menerima instruksi dari kartu berlubang, yang berlaku seperti papan ketik pada komputer sekarang, dan memberikan hasilnya ke output. Beberapa instruksi memerintahkan mesin mengambil dua angka/bilangan dari unit penyimpan, memberikannya ke mesin pengolah, dioperasikan (misalnya dijumlahkan), dan hasilnya dikirim kembali ke bagian penyimpan. Instruksi lain dapat menguji sebuah bilangan, dan akan menuju ke instruksi yang berbeda tergantung pada apakah bilangan yang diuji tersebut positif atau negatif. Lubang-lubang yang berbeda polanya pada kartu berlubang (punched card) memungkinkan annalytical engine melakukan komputasi berbeda, sesuatu yang tidak bisa dilakukan dengan difference engine.
2
Oleh karena analytical engine merupakan mesin yang diprogram dengan bahasa assembly sederhana, maka diperlukanlah perangkat lunak. Untuk membuat perangkat lunak tesebut, Babbage merekrut seorang wanita muda bernama Ada Augusta Lovelace, anak dari penulis puisi ternama Inggris, Lord Byron. Oleh karena itu, yang dikenal sebagai pemrogram komputer pertama adalah Ada Lovelace. Bahasa komputer Ada mengambil namanya untuk menghormati perannya itu. Sayangnya, seperti halnya perancang-perangcang perangkat modern, Babbage kesulitan menemukan maupun membangun perangkat keras yang diperlukan. Masalahnya adalah ia memerlukan ribuan roda gigi yang ukurannya harus sangat presisi yang tidak bisa diproduksi oleh teknologi abad 19. Jadi idenya mengenai analitycal engine, kelewat maju untuk jaman itu. Komputer modern saat ini sebenarnya juga memiliki struktur yang sangat mirip dengan mesin Babbage ini, jadi cukup adil apabila Babbage adalah Bapak Komputer Digital Modern. Perkembangan penting selanjutnya terjadi pada tahun 1930-an ketika mahasiswa sekolah teknik bernama Konrad Zuse membangun beberapa mesin kalkulator otomatis menggunakan relai elektromagnetik. Ia tidak mendapatkan dana dari pemerintah setelah perang dimulai karena birokrat pemerintah mengharapkan kemenangan perang dengan cepat sedangkan mesin tidak akan selesai sampai perang berakhir. Zuse tidak mengetahui karya Babbage, dan mesin yang dibuatnya rusak oleh pemboman ketika tentara sekutu membom Berlin pada tahun 1944, jadi karya Zuse benarbenar tidak dipengaruhi oleh mesin-mesin yang dirancang sebelumnya dimanapun. Jadi, dia adalah juga pionir dalam bidang komputer ini. Tidak lama kemudian, di Amerika Serikat, John Atanasoff dari Iowa State College dan George Stibbitz dari Bell Labs juga merancang kalkulator. Mesin buatan Atanasoff ini luar biasa maju untuk jaman itu. Ia menggunakan aritmetika biner dan kapasitor sebagai memorinya, yang perlu di’segar’kan untuk menjaga agar isi kapasitor tidak hilang karena kebocoran muatan. Cip memori dinamis modern (DRAM) bekerja dengan cara yang sama. Sayangnya, mesin ini tidak benar-benar bisa dioperasikan. Dalam satu atau beberapa segi, Atanasoff mirip dengan Babbage, yakni seorang visioner yang dikalahkan oleh tidak memedainya teknologi untuk merealisasi ide brilliannya. Komputer rancangan Stibbitz, meskipun lebih primitif dibanding rancangan Atanasoff, bisa berfungsi dengan benar. Stibbitz mendemonstrasikan mesin rancangannya pada konferensi di Darmouth College pada tahun 1940. Salah satu audiens yang hadir pada konferensi itu adalah John Mauchley, yang saat itu adalah profesof fisika yang kurang dikenal dari Universitas Pennsylvania. Dunia komputer mengenal Prof. Mauchley beberapa tahun kemudian. Saat Zuse, Stibbitz, dan Atanasoff merancang kalkulator otomatis, anak muda bernama Howard Aiken mengerjakan kalkulasi numerik secara manual sebagai bagian dari riset Ph.D. di Harvard. Serelah lulus baru ia menyadari pentingnya melakukan kalkulasi-kalkulasi seperti yang dilakukannya, dengan bantuan mesin kalkulator. Ia kemudian menjelajahi isi perpustakaan dan menemukan karya Babbage dan memutuskan membangunnya dengan relai. Mesin pertama buatan Aiken, Mark I, diselesaikan di Harvard pada tahun 1944. Ia memiliki 72-word masing-masing 23 digit desimal dan waktu eksekusinya 6 detik. Input dan output menggunakan pita kertas berlubang. Saat Aiken menyelesaikan penerusnya, Mark II, komputer relai sudah kehilangan momennya. Era elektronik dimulai.
3
Generasi Pertama – Tabung Hampa (1945-1955) Perang Dunia Kedua adalah era keemasan komputer elektronik. Selama masa awal perang, kapal selam Jerman menemui malapetaka akibat bertemu dengan kapal perang Inggris. Perintah yang dikirimkan oleh admiral Jerman di Berlin kepada kapal selam tersebut dapat disadap oleh pihak Inggris. Masalahnya adalah pesan tersebut dikodekan dengan menggunakan perangkat pengkode yang disebut ENIGMA, sebuah perangkat pembuat dan pemecah sandi yang prototipe awalnya dirancang oleh penemu amatir dan mantan presiden Amerika Serikat, Thomas Jefferson. Pada awal masa perang, intelijen Inggris mendapatkan mesin ENIGMA dari intelijen Polandia, yang mencurinya dari Jerman. Meskipun demikian, untuk memecahkan sandi pesan tersebut, diperlukan kemampuan komputasi tinggi, padahal pesan sandi tersebut harus dipecahkan segera setelah disadap. Untuk mengurai kode sandi Jerman tersebut, pemerintah Inggris membangun laboratorium sangat rahasia untuk membuat komputer elektronik yang disebut COLOSSUS. Matematikawan kenamaan Inggris, Alan Turing, membantu perancangan mesin ini. COLOSSUS bisa dioperasikan pada tahun 1943, tetapi karena pemerintah Inggris menjaga kerahasiaan proyek itu selama 30 tahun kemudian, maka pada dasarnya riwayat COLOSSUS berakhir tanpa ada penerusnya. Hanya saja patut dicatat bahwa COLOSSUS adalah komputer elektronik digital pertama. Selain merusakkan mesin buatan Zuse dan memacu pembuatan COLOSSUS, perang juga mempengaruhi perancangan komputer di Amerika Serikat. Tentara Angkatan Darat membutuhkan tabel jangkauan tembak artileri berat. Tabel itu dibuat oleh ratusan wanita (karena dianggap lebih teliti) yang bekerja dengan kalkulator-kalkulator sederhana (waktu itu digunakan daftar logaritma dan mistar hitung). Meskipun demikian, selain waktu pengerjaannya lama, daftar yang dihasilkan juga banyak mengandung kesalahan. John Mauchley, yang mengetahui karya Atanasoff dan Stibbitz, menyedari bahwa Angkatan Darat berminat pada kalkulator mekanik. Sebagaimana halnya ilmuwan komputer generasi setelahnya, John Mauchley mengajukan proposal untuk meminta Angkatan Darat mendanai pembuatan kalkulator elektronik. Proposal tersebut diterima pada tahun 1943. Nersama dengan mahasiswanya, J. Presper Eckert, Mauchley segera membangun komputer elektronik yang disebut sebagai ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Mesin ini memerlukan 18000 tabung hampa dan 1500 relai, berbobot 30 ton dan daya listrik 140 KW. Secara arsitektur, mesin ini memiliki 20 register, masing-masing mampu menyimpan bilangan desimal 10-digit. ENIAC diprogram dengan cara mengatur 6000 saklar dan menghubungkan doket dengan ribuan utas kabel. ENIAC baru terselesaikan tahun 1946, sudah sangat terlambat untuk digunakan sesuai maksud semula karena perang telah berakhir. Meskipun demikian, karena perang telah berakhir, Mauchley dan Eckert diijinkan untuk membuka kuliah musim panas untuk menjelaskan hasil karyanya kepada sejawat ilmuwan lainnya. Kuliah musim panas yang diorganisirnya menimbulkan ledakan antusiasme pembuatan komputer-komputer digital. Seteah kuliah musim panas yang bersejarah itu, banyak peneliti lain bersiap-siap membuat komputer elektroniknya masing-masing. Salah satu komputer yang operasional untuk pertama kalinya adalah EDSAC (1949) yang dibuat oleh Universitas Cambridge oleh Maurice Wilkes. Komputer lainnya adalah JOHNIAC dari Rand Corporation, ILLIAC dari Universitas Illinois, MANIAC di Laboratorium Los Alamos, dan WEIZAC di Institut Weizmann di Israel. 4
Sementara itu, Eckert dan Mauchley segera memulai bekerja untuk membuat mesin generasi penerus ENIAC, yakni EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). Proyek ini terbengkelai karena keduanya meninggalkan Universitas Pennsylvania untuk membentuk perusahaan baru, Eckert-Mauchley Computer Corporation di Philadelphia (saat itu, Lembah Silikon belum menjadi pusat perkembangan teknologi komputer). Setelah serangkaian merger dengan berbagai perusahaan, akhirnya perusahaan yang didirikan Eckert-Mauchley berubah menjadi Unisys Corporation. Pada sisi hukumnya, Eckert dan Mauchley mengajukan paten untuk mengklaim bahwa merekalah yang menemujkan komputer digital. Setelah proses litigasi bertahun-tahun, pengadilan memutuskan bahwa paten yang diajukan Eckert-Mauchley tidak dapat diterima, dan bahwa yang berhak mendapatkan paten atas temuan komputer digital adalah John Atanasoff, meski Atanasoff tak pernah mengajukan paten itu. Ketika Eckert dan Mauchley bekerja untuk membengun EDVAC, salah satu orang yang terlibat dalam proyek itu, John von Neumann, pindah ke Princeton’s Institute of Advanced Studies untuk membangun EDVAC versinya sendiri, yang disebut IAS. Von Neumann adalah genius yang dapat disetarakan dengan Leonardo da Vinci. Ia bisa berbicara dalam beberapa bahasa, pakar dalam ilmu fisika dan matematika, dan mampu mengingat nyaris apapun yang pernah ia dengan, lihat ataupun baca. Ia mampu mengingat isi buku teks yang telah dibacanya beberapa tahun sebelumnya. Saat ia tertarik untuk membangun komputer, ia telah dikenal sebagai matematikawan dunia yang disegani. Salah satu hal yang kemudian disadari oleh John von Neumann adalah bahwa memprogram komputer yang terdiri atas banyak sekali saklar dan kabel adalah lambat dan tidak fleksibel. Ia kemudian menyadari bahwa program dapat dikodekan dalam bentuk digital di dalam memori komputer bersama dengan data. Ia juga melihat bahwa aritmerika desimal serial yang digunakan ENIAC, di mana setiap digitnya diwakili oleh 10 tabung hampa (1 on dan 9 off) dapat digantikan dengan menggunakan aritmetika biner paralel, sesuatu yang telah direalisasi Atanasoff beberapa tahun sebelumnya. Desain dasarnya, yang dideskripsikan pertama kali, sekarang dikenal sebagai mesin von Neumann. Desain ini digunakan dalam EDSAC, komputer dengan program tersimpan yang pertama, dan masih menjadi dasar hampir semua komputer digital sampai saat ini setelah lebih dari 50 tahun kemudian. Desain mesin IAS, dibuat berkolaborasi dengan Herman Goldstine, memiliki pengaruh sangat besar dalam desain komputer modern. Meskipun nama von Neumann selalu dikaitkan dengan desain IAS, Goldstine dan beberapa lainnya memberikan kontribusi pada pengembangan IAS juga. Gambar 1 berikut ini adalah diagram blok mesin desain von Neumann.
5
Gambar 1. Desain mesin von Neumann
Mesin desain von Neumann memiliki 5 bagian dasar: memori, unit logika aritmetika (arithmetic logic unit), unit kontrol (control unit), dan perangkat input-output (input and output equipment). Bagian memori terdiri atas 4096 word, setiap word menyimpan 40 bit (binary digit) yang masing-masing merupakan bilangan biner 0 atau 1. Setiap word merupakan instruksi 20-bit atau bilangan bertanda 40-bit. Satu instruksi memiliki 8-bit sebagai petunjuk tipe instruksi, 12 bit untuk menentukan satu dari 4096 word memori. Unit aritmetika logika dan unit kontrol bersama-sama membentuk ‘otak’ komputer. Pada komputer modern, keduanya digabungkan dalam satu cip yang disebut CPU (central processing unit). Di dalam unit aritmetika logika terdapat register internal 40-bit yang memiliki fungsi khusu, yang disebut akumulator (accumulator). Sebuah instruksi pada umumnya menambahkan satu word dari memori ke akumulator atau menyimpan isi akumulator ke dalam memori. Mesin ini tidak memiliki aritmetika untuk bilangan floating-point karena dalam pikiran von Neumann, semua matematikawan seharusnya mampu mengingat titik desimal (sebenarnya ‘titik’ biner) di dalam benaknya. Pada waktu yang hampir bersamaan dengan von Neumann membuat mesin IAS, peneliti di M.I.T. juga membuat komputer. Tidak seperti IAS, ENIAC dan mesin yang setipe dengannya, yang memiliki ukuran word lebih panjang dan ditujukan untuk aplikasi komputasi ‘berat’, mesin buatan M.I.T. yang disebut Whirlwind I ini memiliki word berukuran 16-bit dan dirancang untuk kendali waktu-nyata (real time). Proyek ini mendorong penemuan memori inti magnetik oleh Jay Forrester, dan menjadi minikomputer komersial pertama. Saat itu semua terjadi, IBM masih merupakan perusahaan kecil yang memproduksi pelubang kartu dan mesin sorting kartu mekanis. Meskipun IBM telah mendanai mesin buatan Aiken, IBM sesungguhnya tidak terlalu tertarik dengan komputer sampai akhirnya memproduksi 701 pada tahun 1953, jauh setelah perusahaan Eckert dan Mauchley menjadi nomor satu di pasaran komersial dengan komputer UNIVAC-nya. Komputer 701 memiliki 2048 word masing-masing berukuran 36-bit, dengan dua instruksi per-word. Ini adalah mesin pertama dari sederetan mesin untuk keperluan sains dalam satu keluarga yang mendominasi industri dalam dekade itu. Tiga tahun kemudian dibuatlah 704, yang mula-mula memiliki 4096 word memori inti magnetik, 36-bit instruksi, dan inovasi baru , perangkat keras
6
floating point arithmetic. Pada tahun 1958, IBM mulai memproduksi mesin tabung hampa, yakni 709 yang merupakan perbaikan dan peningkatan dari komputer 704.
Generasi Kedua – Transistor (1955-1965) Transistor ditemukan di Bell Labs pada tahun 1947 oleh John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley. Ketiganya mendapatkan hadiah Nobel pada tahun 1956 untuk kategori Fisika. Dalam 10 tahun transistor merevolusi teknologi komputer, dan menjelang akhir tahun 1950-an, komputer tabung hampa tersingkir. Komputer dengan transistor pertama dibuat di Lincoln Laboratory M.I.T. berupa mesin 16-bit . Mesin itu dinamai TX-0 (Transistorized eXperimentan computer 0) dan tampaknya dimaksudkan sebagai perangkat untuk menguji genrasi berikutnya, TX-2. TX-2 tidak pernah dibangun sampai selesai, tetapi salah satu teknisi yang membangunnya, Kenneth Olsen, mendirikan perusahaan Digital Equipment Corporation (DEC) pada tahun 1957 untuk membuat mesin komersial mirip dengan TX-0. Perlu waktu 4 tahun sebelum mesin ini, kemudian disebut PDP-1, muncul di pasaran, terutama karena pemodal yang mendanai DEC percaya bahwa tidak ada pasar yang cukup berarti bagi komputer. Sebelumnya, orang yang paling berpengaruh di bidang teknologi computer, yakni T.J. Watson yang mantan presiden IBM, pernah mengatakan bahwa di seluruh dunia hanya akan dibutuhkan 4-5 unit computer saja. Oleh karenanya, DEC hanya menjual papan rangkaian tercetak saja. Ketika akhirnya PDP-1 muncul di pasaran pada tahun 1961, mesin ini memiliki 4096 word masingmasing 18-bit yang mampu mengeksekusi 200.000 instruksi per detik. Performa ini kira-kira hanya setengah dari performa IBM 7090, computer digital transistor penerus generasi 709 yang merupakan komputer tercepat saat itu. Biaya pembuatan PDP-1 adalah $120,000, IBM 7090 jutaan dollar. DEC mampu menjual selusin PDP-1, maka lahirlah industri minikomputer. Salah satu produksi PDP-1 yang pertama diberikan pada MIT, dan segera menarik perhatian jeniusjenius yang banyak belajar di M.I.T. Salah satu dari sekian banyak inovasi PDP-1 adalah display visual dan kemampuannya mem-plot titik di manapun di atas layar berukuran 512x512. Tidak lama kemudian, mahasiswa di sana membuat program perang angkasa, dan itulah video game pertama yang pernah dibuat. Beberapa tahun kemudian, DEC mengenalkan PDP-8, yang merupakan mesin 12-bit, tetapi jauh lebih murah daripada PDP-1 (hanya US$16,000). PDP-8 memiliki inovasi baru, yakni digunakannya bus tunggal, yang disebut Omnibus. Bus adalah kumpulan dari kabel paralel yang digunakan untuk menghubungkan komponenkomponen komputer. Arsitektur ini berbeda jauh dengan mesin IAS yang berpusat pada memori. Inovasi ini kemudian diadopsi oleh hampir semua komputer kecil. DEC mampu menjual 50.000 unit PDP-8 dan menjadi leader dalam bisnis minikomputer.
Gambar 2. Omnibus pada PDP-8
7
Sementara itu, reaksi IBM terhadap penemuan transistor adalah dengan segera membuat versi transistor dari komputer 709, menjadi 7090, sebagaimana dijelaskan sebelumnya, dan kemudian membuat 7094. Komputer 7094 memiliki siklus waktu 2 mikrodetik dan 35.536 word masing-masing 36-bit pada memori inti magnetic. Komputer 7090 dan 7094 menandai berakhirnya era mesin-mesin bertipe ENIAC, yang telah mendominasi komputasi saintifik selama tahun 1960-an. Pada waktu bersamaan dengan IBM menjadi kekuatan utama dalam komputasi saintifik melalui komputer 7094, ia juga menghasilkan banyak uang dengan menjual mesin kecil yang berorientasi bisnis yang disebut komputer 1401. Mesin ini bias membaca dan menulisi media pita magnetic, membaca kartu berlubang, dan mencetak output hamper secepat komputer 7094 dengan harga jual yang hanya sepersekian dari 7094. Bagi keperluan saintifik memang menyedihkan, tetapi untuk keperluan penyimpanan rekaman bisnis, cukup sempurna. Komputer 1401 memang kurang lazim saat itu, karena ia tidak memiliki register-register ataupun word yang ukurannya tetap. Memorinya sebanyak 4000 berukuran 8-bit, meskipun model berikutnya mendukung 16.000 byte. Masing-masing byte berisi karakter 6-bit, bit administrative, dan bit yang digunakan sebagai penanda akhir word (end-of-word). Instruksi MOVE, misalnya, memiliki alamat sumber dan tujuan, dan memulai memindahkan (sebenarnya menyalin) byte dari sumber ke tujuan sampai menemui bit penanda akhir word yang berubah menjadi 1. Pada tahun 1964, perusahan kecil yang kurang dikenal, Control Data Corporation (CDC), mengenalkan 6600, mesin yang ukuran kecepatannya setingkat lebih cepat dibanding komputer 7094 maupun mesin lain yang ada saat itu. Rahasia kecepatannya, dan alasan mengapa bisa lebih cepat daripada 7094 adalah bahwa di dalam CPU-nya terdapat mesin-mesin yang bekerja paralel. Ia memiliki beberapa unit fungsional untuk melakukan operasi penjumlahan, yang lain melakukan operasi perkalian, dan yang lainnya lagi melakukan operasi pembagian, dan semuanya bisa bekerja paralel. Meskipun untuk bisa mengerjakan pekerjaan secara paralel memerlukan teknik pemrograman yang rumit, tetapi dengan algoritma yang tepat dimungkinkan eksekusi 10 instruksi secara bersamaan. Itupun belum cukup, 6600 memiliki sejumlah komputer kecil di dalamnya untuk membantu CPU, mirip dengan Putri Salju dengan Tujuh Kurcaci. Ini berarti, CPU bisa menggunakan seluruh waktunya untuk mengolah bilangan, sementara detil pengelolaan pekerjaan dan penjadwalan masukan dan keluaran diserahkan ke komputer-komputer kecil tersebut. Banyak ide yang sekarang ditemukan pada komputer modern dapat dilacak sumbernya pada 6600 ini. Desainer 6600, Seymour Cray, adalah tokoh legendaries, setara jeniusnya dengan von Neumann. Ia membaktikan seluruh hidupnya untuk membuat mesin yang senantiasa lebih cepat, yang sekarang disebut sebagai supercomputer, termasuk 6600, 7600, dan Cray-1. Dialah penemu algoritma untuk membeli mobil yang sekarang popular: pergi ke dealer terdekat dengan rumah, tunjuk mobil yang paling dekat pintu keluar dan katakana “saya ambil yang ini”. Algoritma ini mengingatkan kita untuk tidak membuang waktu mengerjakan hal yang tidak penting (contohnya, membeli mobil), sehingga kita memiliki waktu lebih banyak untuk mengerjakan hal yang penting (misalnya merancang superkomputer). Terdapat banyak komputer saat itu, salah satunya yang perlu dikemukakan adalah Burroughs B500. Bila perancang lain senantiasa mengotimasi perangkat keras, baik untuk membuatnya makin murah 8
(DEC) maupun makin cepat (IBM dan CDC) . Perangkat lunak hamper sama sekali tidak diperhitungkan. Perancang B5000 berfikiran lain. Ia membuat mesin yang secara khusus dimaksudkan untuk deprogram dengan bahasa komputer Algol 60, yang merupakan pendahulu bahasa C dan Java, dan menyertakan juga banyak fitur perangkat keras yang memudahkan pekerjaan kompilator. Ide bahwa perangkat lunak harus juga diperhitungkan menjadi tren baru. Sayangnya komputer ini segera dilupakan orang.
Generasi Ketiga – Rangkaian Terpadu (1965-1980) Penemuan rangkaian terpadu silicon oleh Robert Noyce pada tahun 1958 memungkinkan lusinan transistor ditempatkan dalam satu cip. Pengemasan ini memungkinkan dibuatnya komputer yang makin kecil, makin cepat, dan makin murah daripada komputer transistor generasi sebelumnya. Beberapa komputer penting dari generasi ini akan dibahas berikut ini. Sampai tahun 1964 IBM merupakan perusahaan komputer terkemuka dan memiliki masalah besar dengan dua mesinnya yang sangat sukses, yakni 7094 dan 1401, yakni keduanya tidak kompatibel. Yang satu merupakan mesin pelahap bilangan (number cruncher) berkecepatan tinggi menggunakan aritmetika biner paralel pada register 36-bit sedangkan yang satunya lagi mengandalkan kemampuan masukan/keluaran menggunakan aritmetika desimal serial pada word yang bervariasi panjangnya di dalam memori. Saat waktunya tiba untuk mengganti dua sistem yang tidak saling kompatibel itu, IBM mengambil langkah radikal. IBM mengenalkan satu seri produk, System/360, berbasis rangkaian terpadu dan dirancang untuk keperluan saintifik maupun komersial. System/360 sarat dengan inivasi, yang paling penting adalah bahwa mesin ini merupakan seri dari kira-kira setengah lusin mesin dengan bahasa assembly yang sama, hanya berbeda ukuran dan dayanya saja. Perusahaan yang memerlukan dapat mengganti 1401 yang mereka miliki dengan System/360 Model 30 dan 7094 dengan System/360 Model 75. Model 75 berukuran lebih besar, lebih cepat dan lebih mahal, tetapi perangkat lunak yang dirancang untuk satu mesin pada prinsipnya akan berjalan pada mesin yang lain. Secara praktis, perangkat lunak yang ditulis untuk model yang lebih kecil dapat berjalan pada mesin model lebih besar tanpa masalah, namun bila dijalankan pada mesin yang lebih kecil mungkin ada masalah dari sisi kapasitas memori. Meskipun demikian ini adalah perkembangan besar dibanding situasi ketidakkompatibelan antara 7094 dengan 1401. Ide mengenai serial mesin komputer (yakni komputer-komputer dalam satu keluarga yang saling cocok satu sama lain) segera menjadi tren. Beberapa karakteristik System/360 ada;ah sebagai berikut: Tabel 1. Karakteristik awal seri IBM 360 Sifat Performa relatif Waktu siklus (dalam seperjuta detik) Memori maksimum (byte) Byte yang diambil perdetik Dtaa maksimum perkanal
Model 30 1 1000 65.536 1 3
Model 40 3,5 625 262.144 2 3
Model 50 10 500 262.144 4 4
Model 65 21 250 524.288 16 6
Inovasi besar lainnya pada System/360 adalah multiprogramming, yakni kemampuan menjalankan beberapa program dalam satu memori sekaligus, sehingga ketika satu program menunggu keluaran 9
selesai, program lain dapat melakukan pekerjaan lainnya. Hasilnya adalah pemanfaatan CPU yang lebih optimal. IBM 360 adalah juga mesin pertama yang dapat mengemulasi (menirukan) komputer lain. Model yang lebih kecil dapat mengemulasi 1401, dan yang lebih besar dapat mengemulasi 7094 sehingga pengguna dapat tetap menggunakan program yang dirancang untuk 1401 yang bahkan berjalan lebih cepat dibandingkan dengan apabila dijalankan pada mesin dengan 1401 yang sebenarnya. Emulasi adalah hal mudah bagi 360 karena semua model awalnya dan sebagian besar model-model berikutnya menggunakan mikroprogram. Yang harus dilakukan oleh IBM adalah menulis 3 mikroprogram, yaki untuk perangkat instruksi 360, perangkat instruksi 1401, dan perangkat instruksi 7094.Frleksibilitas adalah alasan utama mengapa digunakan mikroprogram. Komputer 360 memecahkan dilema paralel biner versus serial desimal dengan satu kompromi: mesin ini memiliki 16 buah register 32-bit untuk aritmetika biner tetapi memorinya berorientasibyte seperti yang ada pada 1401. Ia juga memiliki instruksi serial seperti 1401 untuk memindahkan data antar memori yang ukurannya berbeda-beda. Fitur utama komputer 360 lainnya adalah ruang alamat yang sangat besar (untuk ukuran saat itu), yakni 224 atau (16.777.216) byte. Dengan harga memori yang mencapai beberapa dolar per-byte saat itu, memori sebanyak itu tampak tak terbatas. Sayangnya, seri 360 kemudian diikuti oleh seri 370, seri 4300, seri 3080, dan seri 3090, semua dengan arsitektur yang sama. Pada pertengahan tahun 1980-an, batas memori menjadi masalah nyata, dan IBM kemudian meninggalkan aspek kompatibilitas ketika berpindah menggunakan alamat 32-bit, yang diperlukannya untuk mengalamati 232 byte memori. Argumentasi yang dapat diberikan adalah karena komputer-komputer itu memiliki word dan register berukuran 32-bit, ia perlu memilii alamat 32-bit. Hanya saja, saat itu, tidak seorangpun yang membayangkan msein dengan alamat memori 16 juta byte. Kesalahan visi IBM itu sama dengan kesalahan komputer personal modern yang hanya memiliki alamat 32-bit. Dalam beberapa tahun, komputer personal memerlukan lebih dari 4 trilyun byte memori, sehingga alamat 32-bit akan menjadi terlalu kecil. Dunia minikomputer juga memperoleh kemajuan besar pada generasi ketiganya dengan munculnya seri PDP-11 dari DEC, yang merupakan komputer 16-bit penerus dari PDP-8. Dilihat dari beberap segi, seri PDP-11 adalah seperti saudara muda dari seri 360, sama seperti PDP-1 adalah saudara mudanya 7094. Baik 360 dan PDP-11 memiliki register berorientasi word dan memori berorientasi byte dan keduanya memiliki berbagai unit dengan rasio harga/kinerja yang memadai. PDP-11 sangat sukses di pasaran, terutama di universitas, dan menjadikan DEC terus memimpin industri minikomputer.
Generasi Keempat – Rangkaian Terpadu Skala Sangat Besar (1980-?) Pada tahun 1980-an, teknologi VLSI memungkinkan penempatan puluhan ribu, kemudian ratusan ribu, dan akhirnya jutaan transistor dalam satu cip. Perkembangan ini segera dimanfaatkan untuk membangun komputer yang lebih kecil dan lebih cepat. Sebelum PDP-1, komputer adalah mesin berukuran besar dan berharga mahal sehingga hanya perusahaan ataupun perguruan tinggi perlu memiliki departemen khusus yang disebut Pusat Komputer untuk menjalankannya. Dengan 10
kemajuan teknologi minikomputer, tiap-tiap bagian perusahaan dan universitas mampu memiliki komputer sendiri. Pada tahun 1980, harga minikomputer turun sedemikian rendah sehingga memungkinkan individu memiliki komputernya sendiri. Maka, mulailah era komputer personal. Komputer personal digunakan untuk keperluan yang jauh berbeda dengan komputer besar. Komputer personal digunakan untuk pengolahan naskah, neraca keuangan, dan sejumah aplikasi interaktif (misalnya game) yang tidak biasa dijalankan pada komputer besar. Komputer personal pertama dijual dalam bentuk kit. Setiap kit berisi lembaran printed circuit board, sejumlah cip, biasanya termasuk Intel 800, beberapa gulung kabel, unit catu daya, dan, mungkin disket 8-inci. Merakitnya menjadi komputer adalah tanggungjawab dan terserah pada pembeli. Perangkat lunak tidak disertakan, jika pembeli menginginkan perangkat lunak, ia harus menulisnya sendiri. Beberapa waktu kemudian, sistem operasi CP/M, yang ditulis oleh Gary Kildall, populer digunakan pada mikroprosesor 8080. SP/M benar-benar merupakan (floppy) disk operating system, dengan sistem file dan perintah yang diketikkan dari keyboard ke prosesor perintah (shell). Komputer personal masa awal lainnya adalah Apple yang disusul dengan Apple II, yang dirancang oleh Steve Jobs dan Steve Wozniac di garasi rumahnya. Mesin ini sangat populer bagi pemakai rumahan dan sekolah dan menjadikan Apple sebagai mainan serius kalangan penggemar dan perakit komputer. Setelah upaya mengamati berbagai hal yang dikerjakan perusahaan lain, IBM, yang kemudian hari menjadi kekuatan dominan di industri komputer, akhirnya memutuskan memasuki bisnis komputer personal. Alih-alih merancang komputer dari awal, hanya dengan komponen buatan IBM, yang akan memakan waktu lama, IBM melakukan sesuatu yang terkesan kurang berkarakter. Eksekutif IBM, Philip Estridge, dibekali dengan sekoper uang dan pesan agar pergi ke mana saja menjauh dari kantor pusat perusahaan di Armonk New York, dan tidak kembali lagi sampai berhasil memuat komputer personal. Estridge mendirikan bengkel jauh dari kantor pusat di Boca Raton Florida, memilih Intel 8088 sebagai CPU-nya, dan membanguk komputer personal dari komponen-komponen yang bisa di dapat di pasaran bebas. Komputer tersebut diperkenalkan tahun 1981 dan seketika menjadi komputer paling laku dalam sejarah. IBM juga melakukan sesuatu yang kurang berkarakter yang kemudian disesalinya. Alih-alih merahasiakan rancangannya (atau, paling tidak dilindungi oleh sejumlah paten), sebagaimana dilakukan oleh perusahaan sejenis, IBM mempublikasikan rancangan lengkap termasuk diagram rangkaian dalam sebuah buku yang dijual seharga $49. Idenya adalah agar perusahaan lain membuat papan-papan pelengkap yang dapat ditancapkan ke papan induk komputer IBM untuk meningkatkan fleksibilitas dan popularitasnya. Malangnya bagi IBM, karena rancangannya dipublikasikan terbuka dan semua komponennya bia diperoleh di pasaran, banyak perusahaan yang kemudian mulai membuat tiruannya (clone), seringkali dengan harga yang jauh lebih murah daripada harga yang ditawarkan IBM. Meskipun perusahaan lain membuat komputer personal dengan menggunakan CPU non-Intel, termasuk Commodore, Apple, dan Atari, momentum bagi industri komputer personal IBM sedemikian besar sehingga menggelindingkan juga roda perusahaan komputer lain. Hanya sedikit yang terus bertahan sampai dekade berikutnya.
11
Salah satu yang bertahan adalah Apple Macintosh. Macintosh diperkenalkan pada tahun 1984 sebagai penerus Apple Lisa, yang merupakan komputer pertama dengan GUI (graphical user interface), serupa dengan interface Windows yang populer saat ini. Lisa gagal di pasaran karena harganya terlampau mahal, sebaliknya Macintosh yang diperkenalkan setahun kemudian sukses luar biasa. Pasar komputer personal pada awalnya juga menyiratkan kebutuhan akan komputer yang portabel. Saat itu, ide membuat komputer portabel sama tak masuk akalnya dengan ide membuat kulkas portabel saat ini karena ketidak jelasan fungsi keportabelannya. Komputer personal portabel pertama yang pernah dibuat adalah Osborne-1, berbobot 11 kg, dan lebih tepat disebut sebagai komputer koper daripada komputer portabel. Meskipun demikian, hal itu membuktikan bahwa ide komputer portabel benar-benar dapat direalisasikan. Osborne-1 lumayan sukses di pasaran, tetapi setahun kemudian Compaq memperkenalkan clone IBM PC portabel yang pertama dan segera memimpin pasar komputer portabel.
Gambar 3. Komputer Portabel Osborne 1
Gambar 4. Compaq Portable-1
Versi awal IBM PC dilengkapi dengan sistem operasi MS-DOS yang dipasok oleh Microsoft Ciorporation. Sejalan dengan produksi mikroprosesor oleh Intel yang kian meningkat kinerjanya, IBM dan Microsoft kemudian mengembangkan sistem operasi MS-DOS menjadi OS/2 yang menyajikan 12
interface grafis seperti yang ada pada Apple Macintosh. Sementara itu, Microsoft juga mengembangan sistem operasinya sendiri, Windows, yang berjalan di atas MS-DOS, suatu kelebihan yang tidak dimiliki oleh OS/2. Singkatnya, OS/2 kemudian hilang dari pasaran dan diganti dengan Windows yang mendapat sukses besar. Kisah perusahan kecil, Intel, dan perusahaan yang bahkan lebih kecil lagi, Microsoft, mampu menguasai untuk kemudian menjungkalkan IBM (yang merupakan perusahaan raksasa saat itu), terus menjadi kajian sekolah-sekolah bisnis terkemuka. Mengiringi kesuksesan 8088, Intel terus mengembangkan prosesornya menjadi lebib kuat kemampuannya dan lebih baik performanya. Yang patut dicatat adalah Intel 386, yang dirilis tahun 1985, yang secara esensial adalah Pentium pertama. Meskipun Pentium modern jauh lebih cepat dibanding 386, tetapi dari sisi arsitektur, Pentium modern sebenarnya serupa. Pada pertengahan tahun 1980-an, perkembangan baru jenis prosesor memunculkan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer), mulai menggantikan jenis prosesor CISC (Complex Instruction Set Computer). RISC menggunakan arsitektur perangkat instruksi yang lebih sederhana namun bekerja lebih cepat. Pada tahun 1990-an, prosesor superskalar mulai muncul juga. Mesin ini dapat mengeksekusi banyak instruksi pada satu saat, seringkali dengan urutan yang berbeda dengan yang muncul di program. Sampai tahun 1992, komputer personal merupakan komputer 8-bit, 16-bit, atau 32-bit. Kemudian DEC muncul dengan prosesor Alpha 64-bit, berarsitektur RISC dan mengungguli semua komputer personal lainnya. Prosesor ini lumayan berhasil di pasaran, tetapi perlu waktu satu dekade sebelum mesin 64-bit mulai populer di pasaran dan kemudian menguasai pasar server kelas atas.
Generasi Kelima – Komputer Tanpa Bentuk Dalam tahun 1981, pemerintah Jepang mengumumkan bahwa mereka merencanakan untuk membelanjakan US$500 juta untuk membantu perusahaan Jepang mengembangkan komputer generasi kelima, yang berbasis kecerdasan buatan dan merupakan lompatan kuantum dibanding komputer “bodoh” generasi keempat. Oleh karena telah melihat bagaimana perusahaan Jepang mengambil alih pasar berbagai industri, mulai dari kamera, kaset audio dan video, serta televisi, pembuat komputer di Amerika dan Eropa seketika menjadi panik dan menuntut subsidi serta berbagai perlindungan dari pemerintah masing-masing. Dibalik hingar bingar perkembangannya, proyek komputer generasi kelima Jepang dapat dikatakan gagal dan pelan-pelan ditinggalkan. Dari satu sisi, kegagalan itu mirip dengan ide Analytical Engine dari Babbage, yang belum didukung oleh fakta teknologi yang ada saat itu. Meskipun demikian, sebenarnya ada komputer generasi kelima, namun merupakan perkembangan yang tidak diprediksi sebelumnya. Komputer menjadi sangat menyusut ukuran maupun bobotnya, dan menjelma menjadi bentuk-bentuk lain yang berbeda sama sekali dengan wujud komputer sebelumnya. Apple Newton, dirilis pada tahun 1993, menunjukkan bahwa komputer dapat dibuat dalam kemasan tidak lebih besar daripada player kaset audio portabel. Apple Newton menggunakan tulisan tangan sebagai interface inputnya, yang kemudian terbukti menemui banyak kendala. Di kemudian hari, perangkat ini menemukan kelompoknya sendiri, dikenal sebagai PDA (Personal Digital Assistans) dan sedikit demi sedikit interface-nya makin baik dan makin andal. PDA menjadi semakin populer, dan prosesor yang digunakannya memiliki daya komputasi setara komputer personal sebelumnya. 13
Meskipun demikian, PDA juga bukan benar-benar merupakan revolusi. Yang lebih penting adalah fakta bahwa saat ini banyak komputer yang “tidak tampak”, yang terbenam dalam berbagai perangkat: jam tangan, kartu perbankan (kredit, atm), e-ktp (kartu tanda penduduk elektronik), kartu kamar hotel, microwave oven, televisi internet, dan sebagainya. Prosesor terbenam (embedded) ini memungkinkan bertambahnya fungsi berbagai perangkat dengan harga yang semakin murah. Apakah cip-cip terbenam itu merupakan komputer generasi baru atau bukan masih layak diperdebatkan karena dari sisi fungsionalitasnya memang masih sama, bedanya adalah uyang sangat mini sehingga bisa dibenamkan ke dalam perangkat-perangkat lain yang selama ini tidk pernah dilakukan. Jika kita melihat komputer generasi pertama sebagai mesin tabung hampa (misalnya ENIAC), generasi kedua sebagai mesin transistor (misalnya IBM 7094), generasi ketiga merupakan mesin yang menggunakan rangkaian terintegrasi (misalnya IBM 360), dan generasi keempat sebagai komputer personal (dengan mikroprosesor, misalnya, Intel), generasi ke lima lebih merupakan pergeseran paradigma berkomputer daripada temuan arsitektur baru. Di masa depan, komputer akan diimplementasikan di mana saja dan pada benda apa saja sehingga bisa dikatakan “tak terlihat”. Komputer-koputer seperti itu akan menjadi bagian kehidupan manusia sehari-hari. Mark Weiser menyebut kondisi seperti itu sebagai ubiquitous computing (komputasi di mana saja kapan saja), tetapi istilah yang lebih populer adalah komputasi pervasif (pervasive computing). Komputasi pervasif diprediksi akan mempengaruhi tatanan dunia seperti halnya revolusi industri abad lalu.
Kekuatan Ekonomi dan Kekuatan Teknologi Kemajuan teknologi komputer jauh melampaui teknologi lain. Penggerak utama teknologi komputer adalah kemampuan pabrik cip mengemas lebih banyak transistor dalam satu cip dari tahun ke tahun. Transistor adalah saklar elektronik mini yang merupakan bagian dari memori dan prosesor. Semakin banyak transistor yang dapat dikemas dalam satu cip artinya semakin besar kapasitas memori dan semakin kuat daya komputasi prosesor. Gordon Moore, salah satu pendiri dan mantan pimpinan Intel, pernah melontarkan gurauan bahwa kalau teknologi penerbangan maju secepat teknologi komputer, maka saat ini tentulah sudah dapat dibuat pesawat terbang seharga US$500 dan mampu mengelilingi bumi dalam 20 menit dengan hanya 5 galon bahan bakar. Secara lebih spesifik, Moore memperhatikan bahwa setiap 3 tahun diperkenalkan cip memori generasi baru. Karena setiap cip baru memiliki jumlah transistor 4 kali lipat dari generasi sebelumnya, ia menyatakan bahwa jumlah transistor dalam satu cip akan meningkat dengan laju konstan sampai beberapa dekade ke depan. Prediksi ini dikenal sebagai hukum Moore (Moore’s law). Saat ini, hukum Moore sering dinyatakan dengan kalimat bahwa jumlah transistor dalam satu cip berlipat dua setiap 18 bulan.
14
Gambar 5. Realisasi Hukum Moore (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Transistor_Count_and_Moore%27s_Law_-_2011.svg)
Tentu saja, yang disebut sebagai “hukum” Moore, bukanlah hukum dalam pengertian sebenarnya melainkan hanya prediksi akademis saja untuk menegaskan betapa cepatnya perkembangan peranti semikonduktor. Akhir dari hukum Moore juga banyak didiskusikan. Salah satu yang diperkirakan membatasi berlakunya hukum Moore adalah ketika ukuran satu transistor dalam rangkaian terpadu menjadi sekecil beberapa atom saja. Meskipun demikian, banyak juga yang tetap optimis bahwa hukum Moore akan terus berlaku sampai dekade berikutnya. Memang yang perlu menjadi perhatian adalah mengatasi beberapa kendala, yakni besarnya hamburan energi, bocoran arus, ukuran konduktor penghubung antar transistor, dan sebagainya. Tabel 2. Hukum Moore di Intel
15
Hukum Moore menciptakan apa yang disebut sebagau rantai kesuksesan (virtuous circle). Kemajuan teknologi (dalam ukuran transistor per cip yang makin banyak) menciptakan produk yang makin baik dengan harga yang makin murah. Harga yang makin murah memicu aplikasi baru, contohnya video game untuk komputer tidak akan terealisasi bila komputer berharga $10 juta. Aplikasi baru memunculkan pasar baru, dan ini akan memicu munculnya perusahaan-perusahaaan baru dengan produk-produk yang sama sekali baru. Munculnya perusahaan baru akan memicu kompetisi yang diikuti dengan tuntutan ekonomi atas teknologi yang semakin baik. Demikian seterusnya. Faktor lain yang menjadi pendorong kemajuan teknologi komputer adalah hukum pertama Nathan (Nathan Myhrvold adalah mantan eksekutif Microsoft) tentang perangkat lunak. Ia menyatakan: “Software itu serupa gas. Ia akan mengembang mengikuti wadahnya”. Kembali ke tahun 1980an, pengolahan naskah dengan komputer dilakukan dengan menggunakan program seperti troff atau yang lebih populer Wordstar. Troff hanya memerlukan beberapa kilobyte memori, Wordstar juga hanya beberapa puluh kilobyte saja. Pengolah naskah modern memerlukan beberapa ratus kilobyte, dan tak ayal lagi, pengolah naskah masa depan memerlukan ratusan megabyte sampai beberapa gigabyte. Singkatnya, perangkat lunak semakin rakus kapasitas memori, haus kecepatan prosesor, dan memerlukan lebih banyak perangkat masukan/keluaran. Sementara jumlah transistor dalam satu cip meningkat dengan amat pesat, percepatan di bidang lain dalam teknologi komputer juga demikian. Misalnya, komputer IBM PC/XT diperkenalkan pada tahun 1982 memiliki hardisk berukuran 10 MB (megabyte). Dua puluh tahun kemudian, hardisk berukuran 100 GB (gigabyte) umum terpasang pada komputer penerus PC/XT. Kini (tahun 2012) komputer personal lazim memiliki 1 TB (terabyte) hardisk. Jadi dalam 30 tahun terjadi peningkatan 5 orde dalam waktu 30 tahun (10 MB – 100 MB – 1 GB – 10 GB – 100 GB – 1 TB). 16
Mengukur kemajuan teknologi hardisk dari sisi kapasitas saja karena banyak faktor lain yang harus diperhitungkan selain kapasitas, misalnya laju data (data rate), waktu pencarian (seek time), dan harga. Bagaimanapun, hampir semua ukuran menunjukkan bahwa harga/performans bertambah sekitar 50% sejak tahun 1982. Peningkatan performans, ditambah dengan fakta bahwa jumlah harga hardisk yang dipasarkan dari Lembah Silikon melampaui jumlah harga cip prosesor menjadikan Al Hoagland mengatakan bahwa nama Lembah Silikon adalah salah, mestinya Lembah Besi Oksida (karena hardisk terbuat dari besi oksida). Bidang lain yang juga menunjukkan perkembangan luar biasa adalah telekomunikasi dan jaringan. Dalam kurang dari dua dekade, kecepatan komunikasi berkembang dari modem 300 bit/detik, ke modem analog 56.000/detik, sampai jaringan serat optik pada kecepatan 1012 bit/detik. Kabel telepon transatlantik dengan serat optik, misalnya TAT-12/13, dengan investasi US$700 juta dan terselesaikan 10 tahun, mampu membawa 300.000 panggilan simultan. Dengan sarana seperti itu, percakapan antar benua selama 10 menit berbiaya kurang dari 1 sen dolar. Sistem komunikasi serat optik yang mampu membawa data 1012 bit perdetik melalui jarak lebih dari 100 kilometer tanpa penguatan sinyal terbukti dapat dilakukan.
Spektrum Komputer Richard Hamming, mantan peneliti di Bell Labs, pernah mengamati bahwa perubahan satu orde kuantitas akan menyebabkan perubahan kualitas. Jadi, mobil balap yang mampu membalap dengan kecepatan 1000 km per jam di gurun Nevada, secara mendasar merupakan mesin yang berbeda dengan mesin mobil biasa yang hanya dipacu pada kecepatan 100 km per jam. Demikian juga, pencakar langit 100 tingkat bukan sekedar 10 kali lebih tinggi daripada gedung 10 tingkat. Dan bicara tentang komputer, peningkatan bukan hanya 10 kali lipat melainkan, dalam waktu tiga dekade, jutaan kali lipat. Peningkatan teknologi yang digambarkan oleh hukum Moore dapat diartikan dalam beberapa cara. Salah satunya, adalah mungkin membuat komputer dengan kemampuan komputasi tinggi dengan harga yang relatif tetap dari tahun ke tahun. Atau, membuat komputer dengan harga yang makin murah dari tahun ke tahun. Industri komputer telah melakukan keduanya sehingga saat ini tersedia berbagai bentuk dan jenis komputer di pasaran. Beberapa jenis komputer di pasaran ditunjukkan dalam tabel berikut ini. Tabel 3. Berbagai jenis dan bentuk komputer
17
Komputer Disposable Pernahkan Anda temui kartu ucapan selamat ulang tahun yang memperdengarkan lagi “Happy Birthday” ketika dibuka? Atau pernahkah Anda menggunakan pintu hotel berupa kartu yang cukup hanya didekatkan ke daun pintu, pintu segera membuka? Pikirkanlah aplikasi-aplikasi lainnya, sudahkan itu ada atau setidaknya bisa direalisasikan. Pada masa ilmuwan membangun komputer mainframe dulu, pemanfaatan komputer untuk hal-hal seperti yang disebutkan di atas, sama sekali tidak terbayangkan. Inilah era ketika komputer (yang mungkin lebih operasional kalau didefinisikan sebagai cip fungsional yang memiliki kemampuan seperti komputer) menjadi semakin mengecil dan murah sehingga Anda bisa membuangnya segera setelah dipakai. Barangkali, salah satu perkembangan penting dalam bidang komputer “sekali pakai” ini adalah dikembangkannya cip RFID (Radio Frequency IDentification). Saat ini telah dimungkinkan untuk membuat cip tanpa batere setipis 0,5 mm yang berisi transponder radio kecil dan di dalamnya ditanamkan angka unik selebar 128-bit, dengan harga hanya beberapa sen dollar. Pasok daya listrik untuk cip seperti itu berasal dari pancaran sinyal radio. Pemberian sinyal pancara dari antena pemancar memungkinkan cip tersebut mengirimkan kode 128-bit yang ditanamkan di dalamnya. Meski cip ini berukuran kecil, namun fungsinya luar biasa besar. Marilah kita bayangkan bila barcode dihilangkan dari berbagai produk di supermarket atau department store. Eksperimen telah dilakukan untuk menggantikan barcode dengan cip RFID yang ditempelkan oleh produsennya. Pembeli di supermarket hanya perlu memilih produk yang dibeli, menempatkannya dalam keranjang belanjaan, dan berlenggang saja melewati konter checkout. Di pintu keluar supermarket, perangkat pembaca RFID memancarkan sinyal dan menyebabkan barangbarang yang ada dalam keranjang belanjaan “melaporkan diri”. Pembeli juga diidentifikasi berdasarkan cip yang ditanamkan dalam kartu ATM atau kartu kreditnya. Pada akhir bulan, atau hari-hari lain yang dikehendaki, pihak toko menagih bayaran, kalau perlu dengan memotong rekening pembeli (tentu saja perlu persetujuan sebelumnya). Jika pembeli tidak memiliki kartu RFID yang valid, alarm akan berbunyi saan pembeli masuk atau keluar toko. Sistem ini akan mengeliminasi pekerjaan kasir dan antrean di konter pembayaran dan juga berlaku sebagai pencegah pencurian karena menyembunyika produk di dalam tas atau wadah lain menjadi sia-sia. RFID secara teknis berbeda dengan barcode. Barcode mengidentifikasi jenis produk, bukan mengidentifikasi item khusus tertentu. Kode unik 128-bit memungkinkan cip RFID melakukan itu. Konsekuensinya, setiap kemasan barang, aspirin misalnya, di rak supermarket memiliki kode RFID yang berbeda. Ini berarti, apabila produsen aspirin menemukan cacat produksi yang bisa membahayakan konsumen setelah produk terlanjur dipasarkan, maka supermarket di seluruh dunia dapat diberi peringatan untuk mengaktifkan alarm bila ada pembeli yang membeli aspirin tersebut. Memberi label pada produk-produk seperti aspirin, kue, atau barang-barang lain adalah langkah awal. Bagaimana bila pelabelan dengan RFID digunakan juga pada anjing (agar tidak hilang atau dicuri), pada sapi di peternakan (sehingga Bonanza tidak perlu memberi stempel setiap sapinya dengan besi panas), dan banyak lagi kemungkinannya. Bayangkan juga hal yang sedikit gila: memasangkan cip pada anak agar tidak hilang ketika tersesat. Kira-kira apa yang terjadi jika setiap bayi baru lahir dipasang cip dan kelak akan menjadi bagian dari identitasnya?
18
Sedikit kurang kontroversial adalah aplikasi cip RFID untuk pelacakan kendaraan. Jika kendaraan dengan cip RFID tertanam di dalamnya melintasi sistem pembaca kartu RFID, komputer akan mencatat identitasnya. Sistem ini membantu memudahkan pencatatan identitas, lokasi, dan pergerakan kendaraan (terutama kendaraan pengangkut barang. Pada kendaraan pribadi, kartu RFID digunakan untuk pembayaran toll. Sistem bagasi pesawat udara bisa juga memanfaatkan cip RFID ini. Sistem ini diujicoba di bandara Heatrow di London yang memungkinkan penumpang datang tanpa harus menunggu bagasi diturunkan dari pesawat. Bawaan penumpang yang membayar layanan ini ditagihkan berdasarkan identitas di dalam RFID, dipisahkan dan diantarkan langsung ke hotel tempat penumpang menginap. Penggunaan cip RFID lainnya adalah untuk memberikan informasi warna cat yang harus digunakan pada sebuah mobil yang sedang dalam antrean diproduksi, untuk mempelajari pola migrasi hewan, ditanamkan pada baju untuk memberikan informasi pada mesin cuci mengenai temperatur air yang harus digunakan, dan sebagainya. Beberapa cip mungkin diintegrasikan dengan sensor sehingga bisa mencatat temperatur, tekanan, kelembaban, atau variabel lingkungan lain saat itu. Cip RFID yang lebih maju bisa juga berisi memori permanen. Kemampuan ini menjadikan Bank Sentral Eropa, pada tahun 2002, memutuskan untuk menanamkan cip RFID di dalam uang kertas yang dicetaknya beberapa tahun ke depan (sampai saat handout ini ditulis, tahun 2012, teknologi ini belum diterapkan dengan berbagai alasan). Cip ini akan mencatat “riwayat” perjalanan uang. Teknologi ini memungkinkan dikuranginya perampokan uang (karena mudah dilacak keberadaan uang hasil rampokan) dan kejahatan-kejahatan terkait uang kertas pada umumnya. Jika uang kertas tidak lagi anonim (karena identitasnya ada di cip RFID), polisi hanya perlu melacak keberadaan uang bila terkadi perampokan. Lagi pula, buat apa menanamkan cip ke dalam tubuh manusia jika dompetnya penuh berisi cip-cip penanda tersebut. Teknologi yang digunakan dalam cip RFID berkembang sangat cepat. Cip dengan ukuran terkecil merupakan cip pasif (tanpa catu daya di dalamnya) dan hanya mampu memancarkan kode bila dilakukan pencarian (dengan memancarkan sinyal radio). Cip yang cukup besar bisa ditanami batere mini dan komputer sederhana yang mampu melakukan beberapa jenis komputasi. Kartu pintar (smart card) yang digunakan untuk transaksi finansial, termasuk dalam kategori ini.
Gambar 6. Cip RFID untuk kendali stok barang
19
Cip RFID tidak hanya dibedakan atas pasif dan aktif saja, tetapi juga dalam hal jarak jangkau dan rentang frekuensi yang dapat direspon. Cip yang beroperasi pada frekuensi rendah memiliki laju transfer data terbatas tetapi memiliki jangkauan paling jauh. Cip yang beroperasi pada frekuensi lebih tinggi memiliki laju data lebih tinggi tapi jarak jangkau lebih dekat.
20
