Sejarah serta Perkembangan Kinerja Komputer dan Cache Memory

Sejarah dan Perkembangan Komputer


Pengertian Komputer adalah sistem elektronik untuk memanipulasi data yang cepat dan tepat serta dirancang dan di organisasikan supaya secara otomatis menerima dan menyimpan data input, memprosesnya, dan menghasilkan output berdasarkan instruksi-instruksi yang telah tersimpan di dalam memori. Komputer sering kali di manfaatkan dalam kehidupan sehari-hari baik di gunakan untuk meringankan pekerjaan, sebagai hiburan maupun untuk bekerja. Komputer telah merambah ke berbagai sektor dalam kehidupan kita, tidak saja digunakan oleh orang kantoran, akademisi, mahasiswa, anak-anakpun sudah terbiasa dengan alat elektronik ini. Karena perkembangan teknologi yang semakin maju maka dapat mengoprasikan sebuah komputer merupakan salah satu tuntutan yang wajib untuk kita agar nantinya kita tidak gaptek dalam ilmu pengetahuan dan teknologi.





Sejarah Perkembangan Komputer Generasi Pertama.

Tahun 1941, seorang insinyur asal Jerman yang bernama Konrad Zuse membangun sebuah komputer, Z3, untuk mendisain pesawat terbang dan juga peluru kendali. Komputer pada Generasi pertama ini dapat dikarakteristikan dengan fakta bahwa instruksi operasi dibuat secara spesifik untuk tugas tertentu. Setiap komputer memiliki program kode-biner yang berbeda yang disebut dengan “bahasa mesin” dalam bahasa inggrisnya adalah “machine language”. Hal ini menjadikan komputer sulit untuk diprogram dan membatasi kecepatannya. Ciri lain komputer generasi pertama adalah pemakaian tube vakum (yang menjadikan komputer pada masa itu tampak berukuran sangat besar) dan silinder magnetik yang berfungi untuk sebagai penyimpan data.
Ciri-ciri komputer generasi pertama :

• Silinder magnetik untuk menyimpan data

• Komponen yang dipergunakannya adalah tabung hampa udara (Vacum tube) untuk sirkuitnya.

• Kapasitas penyimpanan kecil.

• Program cuma bisa dibuat dengan bahasa mesin : Assembler.

• Ukuran fisik komputer besar, memerlukan ruangan yang luas.

• Cepat panas.

• Proses kurang cepat.

• Memerlukan dya listrik yang besar.

• Orientasi pada aplikasi bisnis.

Sejarah Komputer Generasi Kedua

Tahun 1948, penemuan transistor sangat berpengaruh terhadap perkembangan komputer masa itu. Transistor menggantikan tube vakum di televisi, radio, dan komputer. sehingga berdampak pada perubahan ukuran mesin-mesin elektrik yang pada awalnya memiliki ukuran yang besar menjadi ukuran yang lebih kecil.
Ciri-ciri komputer Generasi kedua :

• Kapasitas memori utama sudah cukup besar dengan pengembangan magnetic core storage

• Berorientasi pada bisnis dan teknik.

• Tidak terlalu banyak mengeluarkan panas.

• Program dapat di buat dengan bahasa tingkat tinggi (high level language), seperti FORTRAN, COBOL, ALGOL.

• Proses operasi sudah cepat, yaitu bisa melakukan jutaan operasi per detik.

• Membutuhkan lebih sedikit daya listrik.

• Mulai digunakan disk storage (penyimpanan data)

Sejarah Komputer Pada Generasi ketiga

Perkembangan komputer pada generasi ketiga terjadi sekitar tahun 1964-1970 dengan ditemukanya teknologi Integrated Circuit (IC) menjadi ciri utama karena mulai digunakan pada sebuah perangkat komputer hingga generasi sekarang. Komponen IC berbentuk hybrid atau solid (SLT) dan monolithyc (MST). SLT adalah transistor dan diode diletakkan terpisah dalam satu tempat sedangkan MST adalah elemen transistor, diode, dan resistor diletakkan bersama dalam satu chip. MST lebih kesil tetapi mempunyai kemmapuan lebih besar dibanding SLT.
Ciri-ciri Komputer Generasi ketiga :

• Ditemukannya IC sehingga mengubah arsitektur komputer secara keseluruhan

• Sudah menggunakan terminal visual display dan dapat mengeluarkan suara.

• Kinerja komputer menjadi lebih cepat dan tepat. Kecepatannya hampir 10.000 kali lebih cepat dari komputer generasi pertama.

• Peningkatan dari sisi software.

• Kapasitas memori sudah lebih besar dari pada versi sebelumnya, dan dapat menyimpan ratusan ribu karakter.

• Menggunakan media penyimpanan luar disket magnetik (external disk) yang sifat pengaksesan datanya secara acak (random access) dengan kapasitas besar (jutaan karakter).

• Pemakaian listrik lebih hemat dan lebih efisien.

• Kemampuan melakukan multiprocessing dan multitasking.

Sejarah Perkembangan Komputer Generasi keempat

Komputer generasi ini merupakan kelanjutan dari generasi III dan perbedaanya adalah IC pada generasi empat lebih kompleks dan terintegrasi. Sejak tahun 1970 ada dua perkembangan yang di anggap sebagai komputer generasi IV. Pertama, penggunaan Large Scale Integration (LSI) yang disebut juga dengan nama Bipolar Large Large Scale Integration. LSI merupakan pemadatan beribu-ribu IC yang di jadikan satu dalam sebuah keping IC yang disebut chip. Istilah chip digunakan untuk menunjukkan suatu lempengan persegi empat yang memuat rangkaian terpadu IC. LSI kemudian dikembangkan menjadi Very Large Scale Integration (VLSI) yang dapat menampung puluhan ribu hingga ratusan ribu IC. Selanjutnya dikembangkannya komputer mikro yang menggunakan mikroprosesor dan semikonduktor yang berbentuk chip untuk memori komputer internal sementara generasi sebelumnya menggunakan magnetic core storage.
Ciri-ciri komputer Generasi keempat :

• Dikembangkan komputer mikro dengan menggunakan microprocessor dan semiconductor yang berbentuk chip untuk memori komputer

• Penggunaan Large Scale Integration (LSI) / Bipolar Large Scale Integration, yaitu pemadatan ribuan IC menjadi sebuah chip

Sejarah Perkembangan Komputer Generasi kelima

Pada masa ini ditandai dengan munculnya: LSI (Large Scale Integration) yang merupakan pemadatan ribuan microprocessor yang ditanam pada sebuah microprocesor, serta munculnya microprocessor dan semi conductor. Perusahaan-perusahaan yang membuat micro-processor adalah: Intel Corporation, Motorola, Zilog dan lainnya lagi. Komputer 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. Gambar-gambar yang ditampilkan menjadi lebih halus dan lebih tajam dan keunggulan lainya adalah kecepatan memproses, mengirim ataupun menerima gambar juga menjadi semakin cepat.
Ciri-ciri komputer Generasi kelima

• Mempunyai desain yang lebih kecil

• Pengembangan VLSI ( Very Large Scale Integration) 

• Pengembangan  Josephson Junction

• Dapat menterjemahkan bahasa manusia, bercakap-cakap dengan manusia, dapat melakukan diagnosa penyakit yang lebih akurat.

Cache Memory

Prinsip cache memory

Prinsip elemen cache memory adalah mekanisme penyimpanan data sekunder berkecepatan tinggi yang digunakan untuk menyimpan data atau intruksi yang sering di akses. Memori ini merupakan memori berkapasitas terbatas, berkecepatan tinggi yang lebih mahal dibanding memori utama. Cache memori terletak diantara memori utama dan register CPU, dan berfungsi agar CPU tidak langsung mengacu  ke memori utama tetapi di cache yang kecepatan aksesnya lebih tinggi. Cache berasal dari kata cash. Dari istilah tersebut cache adalah tempat menyembunyikan atau tempat menyimpan sementara. Sesuai definisi tersebut cache ini dimaksudkan untuk meningkatkan transfer data dengan menyimpan data yang pernah diakses pada cache tersebut. Sehingga apabila ada data yang ingin diakses adalah data yang sama maka akses akan dapat dilakukan lebih cepat. Cache memori ini terletak antara register dan memori utama hingga pemprosesan data tidak langsung mengacu pada memori utama.

Elemen cache memory

Ukuran cache

Disesuaikan dengan kebutuhan untuk membantu kerja memori. Semakin besar ukuran cache semakin lambat semakin banyak jumlah gerbang dalam pengalamatan cache.

Fungsi pemetaan asosiatif

Pemetaan asosiatif dapat mengatasi kekurangan pemetaan langsung dengan cara mengizinkan setiap blok memori utama untuk dimuatkan ke sembarang saluran cache.

Algoritma penggantian

Ada 2 metode algoritma penggantian yaitu Write-through dan Write-back.Write-through adalah Cache dan memori utama diupdate secara bersamaan waktunya. Sedangkan Write-back melakukan update data di memori utama hanya pada saat word memori telah dimodifikasi dari cache.

Ukuran blok

Blok yang berukuran lebih besar mengurangi jumlah blok yang menempati cache. Dengan meningkatkan ukuran blok, maka jarak setiap word tambahan menjadi lebih jauh dari word yang diminta, sehingga menjadi lebih kecil kemungkinannya untuk diperlukan dalam waktu dekat.

Line size                                                                       

Jumlah cache, satu atau dua tingkat

Cache satu tingkat adalah memori yang bernama L1 yang terletak paling dekat dengan prosessor. Data yang berada di memori ini adalah data yang paling penting dan paling sering di akses. Biasanya data disini adalah data yang telah diatur melalui OS (operating system) menjadi Prioritas Tertinggi (high priority).

Cache dua tingkat adalah memori yang bernama L2 yang terletak di mother board. Bentuk khusus dari L2 yang mirip seperti memory module yang dapat diganti-ganti tergantung motherboardnya. Di L2 cache ini, kapasitas lebih besar dari pada L1 cache. Ukurannya berkisar antara 256 KB- 2 MB. Biasanya L2 cache yang besar diperlukan di mother board untuk server. Kecepatan akses sekitar 10 nano second.

ORGANISASI CACHE PENTIUM 4 

Inti prosesor terdiri dari empat komponen utama:• Unit Fetch/Decode• Out of order execution logic• Unit Exekusi• Subsistem Memori
Penggunaan secara sederhana, operasi mikro panjang tetap memungkinkan penggunaan pipelining skala super dan penjadwalan teknik yang meningkatkan kinerja. 


ORGANISASI CACHE POWERPC 

Organisasi cache PowerPC telah meningkatkan secara menyeluruh arsitektur dari kelompok PowerPC mencerminkan kemudahan kinerja yang mengarahkan kekuatan bagi semua perancang mikroprosesor. Inti eksekusi unit adalah dua bilangan bulat aritmatik dan unit logika, yang dapat eksekusi secara paralel, dan suatu unit titik balik dengan registernya sendiri dan perkaliannya, penambahannya, dan komponen pembaginya. Cache data menyediakan kedua-duanya baik bilangan bulat maupun operasi titik balik melelui suatu unit load/store.  

Cache L1	Cache data : 8 KB (Wilamette, Northwood); 16 KB (Prescott, Cedar-Mill) Cache instruksi : 12 KB
Cache L2	256 KB, 512 KB, atau 1.024 KB, dalam tubuh, kecepatan penuh (setara dengan kecepatan prosesor) dengan lebar lajur 256-bit
Jenis cache L2	Asosiatif delapan lajur, mendukung ECC

Secara detail, Pentium 4 memiliki penambahan beberapa fitur pada cache memorinya, yaitu adanya Level 1 Execution Trace Cache (L1 ETC) dan adanya Peningkatan Advance Transfer Cache (ATC).