Gunadarma University
Mikrokomputer
Muhammad Rezna Nugraha - 26114990 October 11, 2016
1. Peran Mikrokomputer dalam Sistem Komputer
Mikrokomputer adalah sebuah kelas komputer yang menggunakan mikroprosesor sebagai CPU utamanya. Komputer mikro juga dikenal sebagai Personal Computer (PC), Home Computer atau Small-business Computer. Komputer mikro yang diletakkan di atas meja kerja dinamakan dengan desktop, sedangkan yang dapat dijinjing (portabel) dinamakan dengan Laptop, karena sering diletakkan di atas paha. Ketika komputer mikro pertama kali muncul ke pasaran, komputer jenis ini dianggap sebagai perangkat yang hanya digunakan oleh satu orang saja, yang mampu menangani informasi yang berukuran 4-bit, 8-bit atau 16-bit (dibandingkan dengan minicomputer atau mainframe yang mampu menangani informasi lebih dari 32-bit) pada satu waktunya
2. Konsep Dasar Mikrokomputer
Arsitektur komputer berhubungan dengan perancangan blok-blok dasar dan bagaimana interaksi antar blok tersebut. Arsitek komputer memilih dan membangun interkoneksi antar blok dengan mempertimbangkan, antara lain : kecepatan, harga dan kehandalannya. Komputer berarsitektur Von Neuman terdiri dari 3 komponen utama yaitu:
1. Central Processing Unit (CPU)
2. Memory
3. I/O device (piranti masukan/keluaran)
3. Sejarah Perkembangan Komputer
Sejarah komputer diawali dengan penemuan penting dari Charles Babbage berupa alat hitung. Berkat penemuannya itu, ia dikenal sebagai ilmuwan yang paling berpengaruh dalam perkembangan komputer. Kemudian, alat hitung tersebut dikembangkan lebih lanjut secara bertahap hingga kini terciptalah perangkat canggih bernama komputer. Tahapan dalam pengembangan komputer disebut generasi. Ada lima generasi komputer yang masing-masing memiliki cerita tersendiri.Perkembangan sejarah komputer telah mengalami masa-masa sulit. Namun, berkat tangan-tangan andal dari para ilmuwan dan teknisi pada waktu itu, perkembangan dari generasi ke generasi terasa begitu mudah dan terorganisir. Komputer terus dikembangkan dengan menyisipkan inovasi-inovasi terbaru. Hingga kini, beberapa perusahaan ternama tengah menggarap komputer berteknologi tinggi dengan nama komputer masa depan.
3.1 Komputer Generasi Pertama
Komputer generasi pertama adalah ENIAC, yang merupakan komputer elektronik pertama didunia yang mempunyai bobot seberat 30 ton, panjang 30 M dan tinggi 2.4 M dan membutuhkan daya listrik 174 kilowatts. Komputer generasi pertama ini menggunakan Tabung hampa udara (vacum-tube) yang terbuat dari kaca untuk penguat sinyal. Namun hal tersebut masih banyak mempunyai kendala seperti: mudah pecah, dan cepat menyalurkan panas.
1. Pada generai ini komputer masih banyak mengeluarkan panas.
2. Menggunakan komponen elektronikanya yang terbuat dari Tabung Hampa Udara (Vacuum Tube).
3. Program dibuat dalam bahasa mesin (Machine Language), yang programnya tersimpan dalam memori komputer.
4. Utuk mengoprasikannya pun membutuhkan kekuatan listrik yang cukup besar.
5. Kapasitas yang disediakan untuk penyimpannan data sangat kecil dan terbatas.
6. Programnya masih menggunakan bahasa mesin dengan menggunakan kode 0 dan 1 dalam urutan tertentu.
7. Prosesnya relatif lambat.
8. Mempunyai Ukuran atau bentuk yang sangat besar sehingga diperlukan sebuah ruangan yang yang cukup lebar hanya untuk meletakan komputer ini.
9. Orientasi utama pada aplikasi bisnis.
10. Menggunakan sistem luar magnetic tape dan magnetic disk.
3.2 Komputer Generasi Kedua
Generasi kedua lahir pada tahun 1960-an, penemuan transistor sanggat mempenggaruhi perkembangan komputer pada saat itu. Transistor dapatb menggantikan Tabung hampa udara. Dan hal tersebut tentunya megubah semua ukuran mesin-mesin elektrik . Transistor mulai digunakan pada komputer sekitar tahun 1956-an. Penemuan lain yang berupa pengembangan memori intimagnetik membantu pengembangan komputer generasi kedua yang lebih kecil, lebih cepat, lebih dapat diandalkan, dan lebih hemat energi dibanding dengan komputer generasi pertama. Perkembangan Komputer Generasi kedua ini memiliki ciri-ciri sebagai berikut :
1. Program dapat dibuat dengan bahasa tingkat tinggi (high level language), seperti FORTRAN, COBOL, ALGOL.
2. Kapasitas memori utama sudah lumayan besar
3. Sirkutinya adalah transistor.
4. Ukuran fisik komputer lebih kecil dari komputer generasi pertama
5. Tidak membutuhkan terlalu banyak listrik
6. berorientasi pada bisnis dan teknik
7. Proses operasi sudah cepat
3.3 Komputer Generasi Ketiga
Komputer generasi ketiga merupakan sebuah perkembangan yang sangat pesat dari perkembangan komputer yang ada. Komputer generasi ketiga muncul sejak era 1965-1971-an. Transistor yang dianggap tidak effisien lagi membuat para ilmuan mencari alternatif lain dan kemudian di temukan pada batu kuarsa ( Quartz rock ). Jack Kilby, seorang insinyur di Texas Instrument, mengembangkan sirkuit terintegrasi (IC : integrated circuit) di tahun 1958. Hal ini merupakan sebuah inovasi yang dapat mendongkrak munculnya komputer generasi ketiga.
3.4 Komputer Generasi KeEmpat
Setelah IC ditemukan, perkembangan komputer semakin pesat dan jelas. Pada tahun 1971 chip INTEL 4004 membawa kemajuan besar dalam dunia IC, intel berhasil memasukan semua komponen dalam sebuah komputer (central processing unit, memori, dan kendali input/output) kedalam sebuah chip tunggal yang sangat kecil, jika sebelumnya IC digunakan untuk mengerjakan pekerjaan tertentu saja maka pada masa ini mikroprosesor dapat diproduksi dan di program untuk menjalankan seluruh kebutuhan yang diinginkan. Perkembangan Komputer generasi keempat memiliki ciri-ciri sebagai berikut :
1. Dikembangkan komputer mikro yang menggunakan micro processor dan semiconductor yang berbentuk chip untuk memori komputer.
2. Pada generasi ini komputer sudah memaki Large Scale Integration (LSI)
3.5 Komputer Generasi Kelima
Sejarah perkembangan komputer generasi kelima adalah komputer yang kita gunakan sekarang ini dimana pada generasi ini ditandai dengan munculnya: LSI (Large Scale Integration) yang merupakan pemadatan ribuan microprocessor ke dalam sebuah microprocesor. Selain itu, juga ditandai dengan munculnya microprocessor dan semi conductor. Perusahaan-perusahaan yang membuat micro-processor di antaranya adalah: Intel Corporation, Motorola, Zilog dan lainnya lagi. Di pasaran bisa kita lihat adanya microprocessor dari Intel dengan model 4004, 8088, 80286, 80386, 80486, dan Pentium. Pentium-4 merupakan produksi terbaru dari Intel Corporation yang diharapkan dapat menutupi segala kelemahan yang ada pada produk sebelumnya, di samping itu, kemampuan dan kecepatan yang dimiliki Pentium-4 juga bertambah menjadi 2 Ghz. Gambargambar yang ditampilkan menjadi lebih halus dan lebih tajam, di samping itu kecepatan memproses, mengirim ataupun menerima gambar juga menjadi semakin cepat.
4. Sejarah Perkembangan Mikroprosessor
1. 1904 : Dioda tabung pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir John Ambrose Fleming (1849-1945)
2. 1906 : ditemukan trioda hasil pengembangan dioda tabung oleh seorang ilmuwan Amerika yang bernama Dr. Lee De Forest. Yang kemudian terciptalah tetroda dan pentode. Akan tetapi penggunaan dari tabung hampa tersebut tergeser pada tahun 1960 setelah ditemukannya komponen semikonduktor.
3. 1947 : Transistor diciptakan di labolatorium Bell.
4. 1965 : Gordon Moore dari Fairchild semiconductor dalam sebuah artikel untuk majalan elektronik mengatakan bahwa chip semikonduktor berkembang dua kali lipat setiap dua tahun selama lebih dari tiga dekade.
5. 1968 : Moore, Robert Noyce dan Andy Grove menemukan Intel Corp. untuk menjalankan bisnis INTegrated Electronics.
6. 1969 : Intel mengumumkan produk pertamanya, RAM statis 1101, metal oxide semiconductor (MOS) pertama di dunia. Ia memberikan sinyal pada berakhirnya era memori magnetis.
7. 1971 : Intel meluncurkan mikroprosesor pertama di dunia, 4-bit 4004, yang didesain oleh Federico Faggin.
8. 1972 : Intel mengumumkan prosesor 8-bit 8008. Bill Gates muda dan Paul Allen coba mengembangkan bahasa pemograman untuk chip tersebut, namun saat itu masih kurang kuat.
9. 1974 : Intel memperkenalkan prosesor 8-bit 8080, dengan 4.500 transistor yang memiliki kinerja 10 kali pendahulunya.
10. 1975 : Chip 8080 menemukan aplikasi PC pertamanya pada Altair 8800, sekaligus merevolusi PC. Gates dan Allen sukses mengembangkan bahasa dasar Altair, yang kemudian menjadi Microsoft Basic, untuk 8080.
11. 1976 : Arsitektur x86 mengalami kemunduran saat Steve Jobs dan Steve Wozniak memperkenalkan Apple II computer dengan menggunakan prosesor 8-bit Motorola 6502.
12. 1978 : Intel memperkenalkan mikroprosesor 16-bit 8086 yang kelak menjadi standar industri pada tanggal 8 Juni.
13. 1979 : Intel memperkenalkan versi dengan harga yang lebih murah dari 8086, yaitu 8088 dengan 8-bit bus.
14. 1980 : Intel memperkenalkan 8087 math co-processor.
15. 1981 : IBM memilih 8088 untuk menjalankan PC-nya. Seorang eksekutif Intel kemudian mengatakannya sebagai Kemenangan besar pertama Intel.
16. 1982 : IBM menandatangani Advanced Micro Devices sebagai sumber kedua Intel untuk mikroprosesor 8086 dan 8088.
17. 1982 : Intel memperkenalkan prosesor 16-bit 80286 dengan 134.000 transistor.
18. 1984 : IBM mengembangkan PC generasi kedua, 80286-based PC-AT. PC-AT yang menjalankan MS-DOS,
19. kelak menjadi standar PC selama hampir 10 tahun.
20. 1985 : Intel keluar dari bisnis RAM dinamis untuk fokus pada mikroprosesor, dan akhirnya ia mengeluarkan prosesor 80386, sebuah chip 32-bit dengan 275.000 transistor dan kemampuan menjalankan berbagai macam program sekaligus.
21. 1986 : Compaq Computer melambungkan IBM dengan PC yang didasarkan pada 80386.
22. 1987 : VIA Technologies didirikan di Fremont, Calif., mereka akan mejual chip set core logic x86.
23. 1989 : 80486 diluncurkan, dengan 1.2 juta buah transistor dan builtin math co-processor. Intel telah memprediksi pengembangan prosesor multicore suatu saat pada tahun 2000-an.
24. 1990 : Compaq memperkenalkan server PC pertama, yang dijalankan dengan menggunakan 80486.
25. 1993 : Transistor 3.1 juta, prosesor 66-MHz Pentium dengan teknologi superscalar diperkenalkan.
26. 1994 : AMD dan Compaq membentuk aliansi untuk mendukung Compaq computer dengan mikroprosesor Am486.
27. 1997 : Intel meluncurkan teknologi prosesor 64-bit Epic. Ia juga memperkenalkan MMX Pentium untuk aplikasi prosesor sinyal digital, yang juga mencakup grafik, audio, dan pemrosesan suara.
28. 1998 : Intel memperkenalkan prosesor Celeron di bulan April.
29. 1999 : VIA mengakuisisi Cyrix Corp. dan Centaur Technology, pembuat prosesor x86 dan x87 co-processor.
30. 2000 : Debut Pentium 4 dengan 42 juta transistor.
31. 2003 : AMD memperkenalkan x86-64, versi 64-bit dari x86 instruction set.
32. 2004 : AMD mendemonstrasikan x86 dual-core processor chip.
33. 2005 : Intel menjual prosesor Dual-Core pertamanya.
34. 2006 : Dell Inc. mengumumkan akan menawarkan system prosesor berbasis AMD.
35. 2006 : Intel Memperkenalkan prosesor core 2 duo di bulan juli.
36. 2007 : Intel memperkenalkan prosesor core 2 quad di bulan januari.
5. Terminologi Dasar pada Komputer:
5.1 Bit
Bit merupakan singkatan dari binary digit. Bit direpresentasikan dengan nilai 0 dan 1. Ukuran bit pada komputer menunjukkan jumlah bit yang dapat diproses. Sebagai contoh, sebuah komputer 32-bit dapat memproses kata sebanyak 32 bit.
8 bit 1 byte. 4 bit nibble
5.2 Arithmetic Logical Unit (ALU)
Arithmetic logic unit (ALU) adalah sirkuit digital dimana dapat melakukan operasi arimatika dan lojik di dua n-bit kata digital. Nilai n dapat berupa 4, 8, 16, 32 atau 64. Sebuah grup bit dinamakan kata (words) digital. Operasi yang dilakukan ALU adalah pejumlahan, pengurangan, AND, OR, dan perbandingan dua dua n-bit kata digital. Ukuran ALU didefinisikanoleh ukuran komputer. Misalnya, sebuah komputer 32-bit memiliki ALU sebanyak 32-bit.
5.3 Address
Address, adalah sebuah pola dengan nilai 1 dan 0, yang merepresentasikan lokasi spesifik dari sebuah memori atau perangkat I/O. Micoprosssor 8-bit memiliki 16 baris address, dan 16 baris ini dapat menghasilkan 216 address yang unik. 16bit address dimulai dari 0000000000000000 sampai dengan 1111111111111111, menghasilkan 65536 kombinasi address yang berbeda.
5.4 ROM dan RAM
1. Read Only Memory (ROM) Read-only memory (ROM) adalah media penyimpanan kata digital. Kontennya bersifat permanen ketika di program. ROM bersifat nonvolatile, konten di dalam ROM akan tetap eksis meskipun tidak ada aliran listrik.
2. Random Access Memory (RAM) Random access memory (RAM) adalah media penyimpanan kata digital. Tidak hanya dapat membaca isi konten, namun dapat mengubah isi konten pada address tertentu. RAM bersifat volatile, dibutuhkan aliran listrik untuk menyimpan konten.
5.5 Register
Register dapat ditinjau sebagai media penyimpanan yang volatile untuk beberapa bit. Bit ini dimungkinkan diatur ke dalam register secara bersamaan (parallel) atau sekuensial (serially) dari kanan ke kiri, atau kiri ke kanan, 1 bit pada satu satuan waktu. Sebuah register 8 bit yang menyimpan bit 11110000.
5.6 BUS
Bus diartikan sebagai serangkaian konduktor (atau kabel) dengan jumlah tertentu, yang diorganisaskan untuk menyediakan layanan komunikasi antar elemen yang berbeda-beda di dalam sistem microcomputer. Normalnya sebuah micoprocessor memiliki sebuah address bus, data bus dan control bus. Instruksi dari memory dan data menuju/dari memory biasanya ditransfer melalui data bus. Sinyal kontrol control signal bus. Bus-bus kadangkala berkerja secara bidirectional ,yaitu informasi bisa ditransmisikan di kedua arah. Namun, biasanya bus bekerja di satu arah dalam satu waktu.
5.7 Instruction Set
Instruction set dari sebuah mikroprosessor adalah daftar perintah yang didesain untuk dieksekusi. Instruksi yang umum adalah ADD, SUBTRACT dan STORE. Jika sebuah mikroprosessor mempunyai alokasi 3 bit untuk merepresentasikan instruksi, maka mikroprosessor akan mengenali maksimum 23 atau 8 instruksi yang berbeda.
5.8 Clock
Microcomputer membutuhkan sinkronisasi terhadap semua komponen pendudukungnya, ini dapat dijalankan dengan bantuan clock atau timing circuits.
5.9 Chip
Chip adalah sebuah paket integrated circuit (IC) yang mengandung sirkuit digital.
5.10 Gate
Gate atau gerbang adalah operator lojik seperti AND, OR dan NOT.
5.11 Speed Power Product
Speed power product (SPP) adalah ukuran performa dari gerbang logika (logic gate), satuannya adalah picojoule (pJ). SPP didapat dari perkalian antara kecepatan (nS) dan power dissipation/pemborosan energi (mW) pada sebuah gerbang (gate).
