SYSTEM KOMPUTER

PENDAHULUAN

Mengenal teknologi informasi harus dimulai dari mengenal komputer yang menjadi alasan istilah Teknologi Informasi muncul kemudian. Pengenalan tentang komputer dimulai dari sejarahnya untuk memperlihatkan perkembangan dan pergeseran teknologi dari masa ke masa. Komputer, dalam sejarahnya tidak langsung disebut komputer. Orientasi penggunaan dan kemampuannya pun jauh berbeda dari komputer saat ini. Jika pada awalnya cikal bakal komputer hanya berotientasi untuk masalah perhitungan dan masalah matematis, kemudian berkembang menjadi pengolah data yang lebih kompleks.
Ketika kita berbicara tentang perkembangan teknologi komputer, maka kita tidak bisa lepas dari elemen-elemen yang ada di dalamnya, yaitu : hardware, software, dan brainware. Ketiga dari elemen tersebut berkembang secara bersama-sama dan saling mengikat, karena bila salah satu dari elemen ini berkembang terlalu pesat dibanding elemen-elemen lainnya maka akan terjadi ketimpangan dari teknologi itu sendiri.
Komputer adalah suatu alat elektronika yang mempunyai kemampuan untuk melakukan perhitungan dan membuat keputusan logika dengan tepat waktu dan jauh lebih cepat dari yang dapat dilakukan oleh manusia. Menurut data, pada saat ini sebuah komputer pribadi dapat melakukan sekitar sepuluh juta penjumlahan dalam waktu satu detik. Komputer memproses data dengan menggunakan kendali dari sekumpulan instruksi yang disebut dengan program komputer. Program komputer ini memandu kerja dari komputer secara berstruktur disusun oleh orang yang disebut programmer. Berbagai peralatan terdapat di dalam suatu sistem komputer yang disebut dengan perangkat keras (hardware), di antaranya adalah papan ketik (keyboard), layar (monitor), disk, memory, dan unit pemroses (CPU). Sedangkan program untuk menjalankan suatu komputer disebut dengan perangkat lunak (softwre).  Gambar 1 menunjukkan keterkaitan antar ketiganya di dalam pemecahan masalah dengan menggunakan komputer.

Perangkat keras komputer terdiri dari enam unit (logika) yang saling terpadu membentuk organisasi komputer (Gambar 2), yaitu :

Gb2. Komponen Sistem Komputer

• Unit input, yang bertugas untuk menerima masukan informasi (data dan/atau program komputer) dari berbagai alat masukan (input devices) dan menempatkannya ke unit lain sedemikian rupa sehingga dapat diproses.
• Unit Output, yang mengambil informasi yang telah diproses oleh komputer dan menempatkannya pada berbagai alat output (Output devices) sehingga dapat digunakan oleh pengguna
• Unit memori, yang menampung masukan dari unit input, sehingga informasi tersebut selalu tersedia untuk diproses pada saat dibutuhkan. Unit ini  juga menampung hasil proses komputer sampai diperlukan oleh unit output. Unit memori ini sering disebut dengan memori utama.
• ALU = Arithmetic and Logic Unit, yang bertanggung jawab untuk melakukan perhitungan seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian. Unit ini juga berisi mekanisme untuk mengambil keputusan yang harus dilakukan oleh komputer, misalnya membandingkan dua item (nilai), dan sebagainnya.
• CPU=Central Processing Unit, yang merupakan koordinator dan penanggung jawab dari operasi unit-unit lainnya. CPU menyampaikan pada unit input, kapan informasi harus dibaca ke dalam unit memori, dan pada unit output, kapan harus mengirim informasi dari memori ke alat-alat output.
• Secondary storage unit, yaitu unit dengan kapasitas yang sangat luas untuk menyimpan program dan/atau (misalnya disk).

1. Pengertian Sistem

Sistem berasal dari bahasa Latin (Systema) dan bahasa Yunani (sustema) adalah suatu kesatuan yang terdiri komponen atau elemen yang dihubungkan bersama untuk memudahkan aliran informasi, materi atau energi. Sistem juga merupakan kesatuan bagian-bagian yang saling berhubungan yang berada dalam suatu wilayah serta memiliki item-item penggerak

1. Pengertian Komputer

Kata komputer semula digunakan untuk menggambarkan orang yang pekerjaannya melakukan perhitungan aritmatika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi arti kata ini kemudian dipindahkan kepada mesin itu sendiri. Asal mulanya, pengolahan informasi berhubungan dengan masalah aritmatika, tetapi komputer modern diapakai untuk banyak tugas yang tidak hanya berhubungan dengan matematika.
Komputer berasal dari bahasa latin computare yang mengandung arti menghitung. Karena luasnya bidang garapan ilmu komputer, para pakar dan peneliti sedikit berbeda dalam mendefinisikan terminologi komputer. Beberapa definisi komputer menurut beberapa buku komputer adalah sebagai berikut :

1. Menurut buku Computer Annual (Robert H. Blissmer) :

Komputer adalah sebagai suatu alat elektronik yang mampu melakukan tugas : menerima input, memproses input tersebut sesuai dengan programnya, menyimpan perintah-perintah dan hasil dari pengolahan, dan menyediakan output dalam bentuk informasi

1. Menurut buku Computer Today (Donald H. Sanders) :

Komputer adalah sistem elektronik untuk memanupulasi data yang cepat dan tepat serta dirancang diorganisasi supaya secara otomatis menerima dan menyimpan data input, memprosesnya dan menghasilkan output dibawah pengawasan suatu langkah-langkah, instruksi-instruksi program yang tersimpan di memori (stored program).

Dari berbagai pendapat di atas, maka dapat disimpulkan secara umum bahwa komputer merupakan suatu peralatan elektronik yang dapat menerima input, mengolah input dengan menggunakan suatu program yang tersimpan di memori komputer, memberikan output yang berupa informasi dan dapat menyimpan program serta hasil pengolahan dalam suatu media penyimpanan.

• Pengertian Sistem Komputer

Sistem komputer (gambar 3) adalah elemen-elemen yang terkait untuk menjalankan suatu aktifitas dengan menggunakan komputer. Elemen dari sistem komputer terdiri dari manusianya (brainware), perangkat lunak (software), Set instruksi (Instruction Set), dan perangkat keras (hardware).

Gb. 3. Hardware,software,brainware pada sistem PC bekerja bersama-sama dalam memproses data

Dengan demikian komponen tersebut merupakan elemen yang terlibat dalam suatu sistem komputer. Tentu saja hardware tidak berarti apa-apa jika tidak ada salah satu dari dua lainnya (software dan brainware). Contoh sederhana, siapakah yang akan menghidupkan komputer jika tidak ada manusia. Atau akan menjalankan perintah apa komputer tersebut jika tidak ada softwarenya.

• Komponen-komponen Komputer

Komponen-komponen dalam sistem komputer terbagi menjadi 3, yang tidak bisa terpisahkan yaitu :

1. Perangkat keras (hardware)

Adalah perangkat yang dapat kita lihat dan dapat kita sentuh secara fisik, seperti perangkat masukan, perangkat pemroses, maupun perangkat keluaran. Peralatan ini umumnya cukup canggih. Perangkat ini dapat bekerja berdasarkan perintah yang ada padanya, yang disebut juga dengan Instruction Set.
Dengan adanya perintah yang dimengerti oleh mesin tersebut, maka perintah tersebut melakukan berbagai aktifitas kepada mesin yang dimengerti oleh mesin tersebut sehingga mesin bisa bekerja berdasarkan susunan perintah yang didapatkan olehnya.

1. Perangkat pemroses (Processing device)

CPU (Central Processing Unit) berperanan untuk memproses arahan, melaksanakan perngiraan dan menguruskan laluan informasi menerusi sistem komputer. Unit atau piranti pemrosesan juga akan berkomunikasi dengan piranti input, output dan Setoran bagi melaksanakan arahan-arahan berkaitan. Dalam komputer-komputer modern, kedua unit ini terletak dalam satu sirkuit terpadu (IC – Integrated Circuit), yang biasanya disebut CPU (Central Processing Unit).

Gb. 4. CPU diagram

CPU memiliki fungsi adalah program-program yang disimpan dalam memori utama dengan cara mengambil instruksi-instruksi, menguji instruksi tersebut dan mengeksekusinya satu persatu sesuai perintah. Pandangan sederhana adalah operasi pembacaan instruksi (fetch) dan operasi pelaksanaan instruksi (execute). CPU memiliki dua bagian utama , yaitu :

1. ALU (Arithmetic Logic Unit)

Unit aritmatika dan logika adalah alat yang melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder (gambar 5) juga melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program.

Gb. 5. Aplikasi adder 4 bit

Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertuntu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (≠), kurang dari (), dan lebih besar atau sama dengan (≥) ALU juga dapat melakukan pelaksanaan arimatika (pengurangan, penambahan dan semacamnya), pelaksanaan logis ( AND, OR, NOT ), dan pelaksanaan perbandingan (membandingkan dua slot dengan kesetaraan).

1. CU (Control Unit)

Unit control, mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer, kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Mengartikan instruksi-instruksi dari program komputer. Membawa data dari alat input ke memori utama. Mengambil data dari memori utama untuk diolah. Mengirim instruksi ke ALU jika ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika. Membawa hasil pengolahan data kembali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output.
Selain itu CPU juga memiliki beberapa alat penyimpanan yang berukuran kecil yang disebut dengan Register yang memiliki fungsi alat penyimpanan kecil dengan kecepatan akses cukup tinggi, yg digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, sementara data dan instruksi lainnya yang menunggu giliran untuk diproses, masih disimpan di dalam memori utama. Banyak register dalam CPU, masing-masing sesuai dengan fungsinya yaitu :

1. Instruction Register ( IR )

Digunakan untuk menyimpan instruksi yang sedang diproses.

1. Program Counter ( PC )

Digunakan untuk menyimpan alamat lokasi dari memori utama yang berisi instruksi yang sedang diproses. Selama pemrosesan instruksi, isi PC diubah menjadi alamat dari memori utama yang berisi instruksi berikutnya.

1. General Purpose Register

Punya kegunaan umum yang berhubungan dengan data yang sedang diproses. Contoh, yg digunakan untuk menampung data disebut operand register, untuk menampung hasil disebut accumulator.

1. Memory Data Register ( MDR )

Digunakan untuk menampung data atau instruksi hasil pengiriman dari memori utama ke CPU atau menampung data yg akan direkam ke memori utama, hasil pengolahan oleh CPU.

1. Memory Address Register

Digunakan untuk menampung alamat data atau instruksi pada memori utama yg akan diambil atau yg akan diletakkan. Selain register, beberapa CPU menggunakan suatu cache memory yang mempunyai kecepatan sangat tinggi, agar kerja CPU lebih efisien.

Tanpa cache memory, CPU akan menunggu sampai data/instruksi diterima dari memori utama, atau menunggu hasil pengolahan selesai dikirim ke memori utama, baru proses selanjutnya bisa dilakukan. Padahal proses dari memori utama lebih lambat dibanding kecepatan register sehingga akan banyak waktu terbuang. Dengan adanya cache memory, sejumlah blok informasi pada memori utama dipindahkan ke cache memory dan selanjutnya CPU akan selalu berhubungan dengan cache memory.

• Perangkat masukan (input device)

I/O membolehkan komputer mendapatkan informasi dari dunia luar, dan menaruh hasil kerjanya di sana, dapat berbentuk fisik (hardcopy) atau non fisik (softcopy). Ada berbagai macam alat I/O, dari yang akrab keyboard, monitor dan disk drive, ke yang lebih tidak biasa seperti webcam (kamera web), printer, scanner, dan sebagainya (gambar 6). Yang dimiliki oleh semua alat masukan biasa ialah bahwa mereka meng-encode (mengubah) informasi dari suatu macam ke dalam data yang bisa diolah lebih lanjut oleh sistem komputer digital.

Gb. 6. Perangkat masukan

• Perangkat keluaran (output device)

Output device adalah perangkat keras komputer yang berfungsi untuk menampilkan keluaran sebagai hasil pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas), soft-copy (ke monitor), ataupun berupa suara. Alatnya antara lain adalah : monitor, printer, speaker, dll (gambar 7).

Gb. 7. Perangkat keluaran

• Media simpan (storage device)

Register CPU berukuran kecil sehingga tidak dapat menyimpan semua informasi, maka CPU harus dilengkapi dengan alat penyimpan berkapasitas lebih besar yaitu memori utama. Terbagi menjadi dua yaitu :

1. Internal storage
1. RAM (Random Access Memory)

Untuk menyimpan program yang kita olah untuk sementara waktu. Dapat diakses secara acak ( dapat diisi/ditulis, diambil, atau dihapus isinya ). Struktur RAM terbagi menjadi empat bagian utama, yaitu :

• Input Storage
• Program Storage
• Working Storage
• Output Storage

Gb. 8. RAM (Random Access Memory)

1. ROM (Read Only Memori)

Memori yang hanya bisa dibaca dan berguna sebagai penyedia informasi pada saat komputer pertama kali dinyalakan. Hanya dapat dibaca, tidak bisa mengisi sesuatu ke dalam ROM, sudah diisi oleh pabrik pembuatnya. Berupa sistem operasi yg terdiri dari program pokok, seperti program untuk mengatur penampilan karakter di layar, pengisian tombol kunci papan ketik untuk keperluan kontrol tertentu, dan Bootstrap program.

Gb. 9. Penerapan ROM pada BIOS Motherboard

Program Bootstrap diperlukan pada saat pertama kali sistem komputer diaktifkan (booting), yang dapat berupa cold booting atau warm booting. Dimungkinkan untuk merubah isi ROM, dengan cara memprogram kembali.

• External Storage

Perangkat keras untuk melakukan operasi penulisan,pembacaan & penyimpanan data, di luar komponen utama, yaitu : Floppy Disk, Hard Disk, CD Room, DVD.

Gb. 10. Macam media simpan luar

• Perangkat Lunak(software)

Rangkaian prosedur dan dokumentasi program yang berfungsi menyelesaikan masalah yang dikehendaki. Merupakan data elektronik yang disimpan sedemikian rupa oleh komputer itu sendiri, data yang disimpan ini dapat berupa program atau instruksi yang akan dijalankan oleh perintah, maupun catatan-catatan yang diperlukan oleh komputer untuk menjalankan perintah yang dijalankannya.

1. Operating System

Sistem operasi atau operating system ialah program dasar pada komputer yang menghubungkan pengguna dengan hardware komputer dengan perangkat lunak yang dihubungkan dengan pelaksanaan program dan koordinasi dari aktivitas sistem komputer. Ada beberapa macam sistem operasi diantaranya adalah : Linux, Windows, Mac OS.

Gb. 11. Macam-macam sistem operasi

Tugas sistem operasi termasuk (tetapi tidak hanya) mengurus penjalanan program di atasnya, koordinasi input, output, pemrosesan, memori, serta penginstalan dan pembuangan software (gambar 9). Sistem operasi, menentukan program yang mana dijalankan, kapan, dan alat yang mana (seperti memori atau I/O) yang mereka gunakan. Sistem operasi juga memberikan servis kepada program lain, seperti kode (driver) yang membolehkan programer untuk menulis program untuk suatu mesin tanpa perlu mengetahui detail dari semua alat elektronik yang terhubung.

Gb. 12. Tugas Sistem Operasi

1. Application Program

Yaitu program komputer yang siap digunakan atau disebut juga program siap pakai. Program paket digunakan untuk aplikasi bisnis secara umum, aplikasi khusus dibidang industri, aplikasi untuk meningkatkan produktifitas organisasi ayau perusahaan dan aplikasi untuk produktifitas perorangan. Contoh : Microsoft Word, Microsoft Excel, Corel Draw X4.

1. Language Program

Language Program atau bahasa pemrograman adalah bahasa yang digunakan oleh manusia untuk berkomunikasi dengan komputer, karena komputer memiliki bahasa sendiri, maka komputer tidak akan merespon selain menggunakan bahasa pemrograman, yang digunakan untuk menulis instruksi-instruksi program untuk melakukan suatu pekerjaan yang dilakukan oleh programer, seperti : visual basic, turbo pascal, delphi, dll.

• Operator(brainware)

Brainware adalah orang yang mengoperasikan sebuah komputer, karena jika tidak ada orang yang mengoperasikan maka tidak akan dapat digunakan.

• Operasi Sistem Komputer

Secara umum, sistem komputer terdiri atas CPU dan sejumlah device controller yang terhubung melalui sebuah bus yang menyediakan akses ke memori. Umumnya, Setiap device controller bertanggung jawab atas sebuah hardware spesisfik. Setiap device dan CPU dapat beroperasi secara konkuren untuk mendapatkan akses ke memori. Adanya beberapa hardware ini dapat menyebabkan masalah sinkronisasi. Karena itu untuk mencegahnya sebuah memory controller ditambahkan untuk sinkronisasi akses memori.
Pada sistem komputer yang lebih maju, arsitekturnya lebih kompleks. Untuk meningkatkan performa, digunakan beberapa buah bus. Tiap bus merupakan jalur data antara beberapa perangkat yang berbeda. Dengan cara ini RAM, Prosesor, GPU (VGA AGP) dihubungkan oleh bus utama berkecepatan tinggi yang lebih dikenal dengan nama FSB (Front Side Bus). Sementara perangkat lain yang lebih lambat dihubungkan oleh bus yang berkecepatan lebih rendah yang terhubung dengan bus lain yang lebih cepat sampai ke bus utama. Untuk komunikasi antar bus ini digunakan sebuah bridge. Tanggung jawab sinkronisasi bus yang secara tak langsung juga mempengaruhi sinkronisasi memori dilakukan oleh sebuah bus controller atau dikenal sebagai bus master. Bus master akan mengendalikan aliran data hingga pada satu waktu, bus hanya berisi data dari satu buah perangkat.
Pada prakteknya bridge dan bus master ini disatukan dalam sebuah chipset. Jika komputer dinyalakan, yang dikenal dengan nama booting, komputer akan menjalankan Bootstrap program yaitu sebuah program sederhana yang disimpan dalam ROM yang berbentuk chip CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) . Chip CMOS modern biasanya bertipe EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), yaitu memori non-volatile (tak terhapus jika power dimatikan) yang dapat ditulis dan dihapus dengan pulsa elektronik. Lalu bootsrap program ini lebih dikenal sebagai BIOS (Basic Input Output System).
Bootstrap program utama, yang biasanya terletak di Motherboard akan memeriksa hardware-hardware utama dan melakukan inisialisasi terhadap program dalam hardware yang dikenal dengan nama firmware. Bootstrap program utama kemudian akan mencari dan memanggil kernel sistem operasi ke memori lalu dilanjutkan dengan inisialisasi sistem operasi. Dari sini program sistem operasi akan menunggu kejadian tertentu. Kejadian ini akan menentukan apa yang akan dilakukan sistem operasi berikutnya (event-drive). Kejadian ini pada komputer modern biasanya ditandai dengan munculnya Interrupt dari software atau hardware, sehingga Sistem Operasi ini disebut Interrupt driven. Interrupt dari hardware biasanya dikirimkan melalui suatu sinyal tertentu, sedangkan software mengirim Interrupt dengan cara menjalankan system call atau juga dikenal dengan istilah monitor call.
System/Monitor call ini akan menyebabkan trap yaitu Interrupt khusus yang dihasilkan oleh software karena adanya masalah atau permintaan terhadap layanan sistem operasi. Trap ini juga sering disebut sebagai exception. Setiap Interrupt terjadi, sekumpulan kode yang dikenal sebagai ISR (Interrupt Service Routine) akan menentukan tindakan yang akan diambil. Untuk menentukan tindakan yang harus dilakukan, dapat dilakukan dengan dua cara yaitu polling yang membuat komputer memeriksa satu demi satu perangkat yang ada untuk menyelidiki sumber Interrupt dan dengan cara menggunakan alamat ISR yang disimpan dalam array yang dikenal sebagai Interrupt vector di mana sistem akan memeriksa Interrupt vector Setiap kali Interrupt terjadi. Arsitektur Interrupt harus mampu untuk menyimpan alamat instruksi yang di- Interrupt.

Pada komputer lama, alamat ini disimpan di tempat tertentu yang tetap, sedangkan pada komputer baru, alamat itu disimpan di stack bersama-sama dengan informasi state saat itu.