Sistem komputer John Von Neumann

 

Biografi

John von Neumann (bahasa Hungaria: Neumann János Lajos; 28 Desember 1903 – 8 Februari 1957) adalah seorang matematikawan, fisikawan, ahli ilmu komputer, insinyur, dan polimatik dari Hungaria-Jerman. Von Neumann secara umum dianggap sebagai matematikawan terkemuka pada masanya dan dikenal sebagai "wakil matematikawan hebat terakhir". Dia mengintegrasikan ilmu murni dan ilmu terapan.

John Von Neumann memberikan kontribusi penting pada banyak bidang, termasuk matematika (fondasi matematika, analisis fungsional, teori ergodik, teori representasi, aljabar operator, geometri, topologi, dan analisis numerik), fisika (fisika kuantum, dinamika fluida, dan quantum statistical mechanics), ekonomi (teori permainan), komputasi (arsitektur Von Neumann, pemrograman linear, self-replicating machine, komputasi stokastik), dan statistika. Ia adalah pionir dalam menerapkan teori operator pada bidang mekanika kuantum untuk mengembangkan analisis fungsional; dan seorang sosok kunci dalam perkembangan teori permainan, konsep cellular automaton, universal constructor, dan kompuert digital

John Von Neumann menerbitkan lebih dari 150 makalah pada masa hidupnya: sekitar 60 diantaranya berisi tentang matematika murni, 60 tentang matematika terapan, 20 tentang fisika, dan sisanya mengenai bidang matematika yang khusus atau bidang non-matematika. Karya terakhirnya, manuskrip yang belum selesai dan ditulis ketika ia berada di rumah sakit, diterbitkan dalam bentuk buku berjudul The Computer and the Brain.

Ilmu Komputer

John Von Neumann diabadikan namanya sebagai arsitektur von Neumann, yaitu arsitektur komputer yang banyak digunakan di sebagian besar sistem komputer non paralel, karena dialah yang pertama kali mempublikasikan konsep tersebut. Meski konsep ini kemudian dikembangkan oleh J. Presper Eckert dan John William Mauchly dalam pengembangan komputer ENIAC, nama von Neumann lah yang lebih dikenal sebagai penemu arsitektur komputer tersebut.

Masa studi

Berdasarkan informasi temannya, Theodore von Kármán, Ayah von Neumann menginginkan John untuk mengikuti jejaknya di bidang industri dan menggunakan waktunya untuk hal yang lebih menguntungkan ketimbang matematika. Faktanya, beliau meminta von Kármán untuk meyakinkan John untuk tidak mengambil jurusan matematika. Von Neumann dan ayahnya kemudian memutuskan pilihan karier terbaik adalah menjadi seorang teknik kimia. Bidang ini tidak ketahui banyak oleh von Neumann sebelumnya, oleh karena itu ia mengikuti kuliah dua tahun non-gelar bidang kimia di Universitas Humboldt di Berlin. Setelah itu, ia mengikuti ujian masuk ETH Zurich, dan dinyatakan lulus pada September 1923. Di saat yang sama, von Neumann juga mendaftar di Universitas Eötvös Loránd di Budapest, sebagai calon Ph.D. bidang matematika. Untuk tesisnya, ia mencoba membuat sistem aksioma untuk teori himpunan Cantor. Dia dinyatakan lulus sebagai teknik kimia dari ETH Zurich pada tahun 1926 (walau Wigner mengatakan von Neumann tidak pernah tertarik dengan kimia), dan secara bersamaan lulus sidang untuk Ph.D. bidang matematikanya; yang Wigner tulis, "Ternyata tesis Ph.D. dan sidang tidak memerlukan upaya yang berarti." Selanjutnya von Neumann mendaftar ke Universitas Göttingen dengan dana grant dari Yayasan Rockefeller, untuk mempelajari matematika dibawah bimbingan David Hilbert.

Sistem komputer John Von Neumann

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

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

John Van Neumann seorang ahli matematika yang merupakan konsultan pembuatan ENIAC pada tahun 1945 mencoba memperbaiki kelemahan ENIAC dengan rancangan komputer barunya, bernama EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) dengan konsep program tersimpan (bahasa Inggris: stored program concept).

Tahun 1946 komputer dengan stored-program concept dipublikasikasikan, yang kemudian di kenal dengan Komputer IAS (Computer of Institute for Advanced Studies) 

 Komputer ini terdiri atas:.

• Perangkat masukan (input device)

     Input device merupakan perangkat keras komputer yang berfungsi sebagai alat untuk memasukkan data atau perintah kedalam komputer. beberapa contoh perangkat Input yaitu mouse, keyboard, touch screen, pointing device, mikrofon, digitizer, dan scanner

.

• Perangkat pemproses (processing device)

      Processing device merupakan sebuah perangkat yang berguna untuk memproses data yang berasal dari input device untuk kemudian dihasilkan menjadi sebua data yang diinginkan melalui output device. CPU berfungsi sebagai pusat pengelola data dan mengontrol segala perangkat internal maupun eksternal yang terhubung pada komputer. CPU terdiri dari dua bagian utama, yaitu unit aritmatika dan logika (arithmetic logic unit) serta unit kendali (control unit)

  1). Arithmetic Logic Unit (ALU) 

      Tugas utama dari ALU sebagai berikut

      a). Melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai instruksi program.

      b). Melakukan semua prhitungan aritmetika yang terjadi sesuai dengan instruksi.

• Arithmetic logic unit (ALU), untuk mengolah data biner.

2). Control Unit (CU)

      Tugas dari unti kendali sebagai berikut

    a). Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama

    b). Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan) untuk diproses

    c). Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output 

    d). Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmetika/perbandingan logika. 

    e). Mengawasi kerja dari ALU

    f). Menyimpan hasil proses ke memori utama.

• Memori utama, untuk menyimpan data maupun instruksi.
• Control unit, untuk melakukan interpretasi instruksi – instruksi di dalam memori sehingga adanya eksekusi instruksi tersebut

AC

Dalam unit pemrosesan pusat (CPU) komputer , akumulator adalah register tempat penyimpanan hasil unit logika aritmatika perantara .

Tanpa register seperti akumulator, hasil setiap perhitungan (penjumlahan, perkalian, pergeseran , dll.) perlu ditulis ke memori utama , mungkin hanya untuk dibaca kembali untuk digunakan pada operasi berikutnya.

Akses ke memori utama lebih lambat dibandingkan akses ke register seperti akumulator karena teknologi yang digunakan untuk memori utama yang besar lebih lambat (tetapi lebih murah) dibandingkan yang digunakan untuk register. Sistem komputer elektronik awal sering kali dibagi menjadi dua kelompok, kelompok dengan akumulator dan kelompok tanpa akumulator.

Sistem komputer modern sering kali memiliki beberapa register tujuan umum yang dapat beroperasi sebagai akumulator, dan istilah ini tidak lagi umum seperti dulu. Namun, untuk menyederhanakan desainnya, sejumlah prosesor tujuan khusus masih menggunakan satu akumulator.

Konsep Dasar

Operasi matematika sering kali dilakukan secara bertahap, dengan menggunakan hasil dari satu operasi sebagai masukan untuk operasi berikutnya. Misalnya, perhitungan manual gaji mingguan seorang pekerja mungkin terlihat seperti ini:

1. mencari jumlah jam kerja dari kartu waktu karyawan
2. carilah tingkat gaji untuk karyawan itu dari tabel
3. kalikan jam kerja dengan tingkat gaji untuk mendapatkan gaji dasar mingguan mereka
4. kalikan gaji pokok mereka dengan persentase tetap untuk memperhitungkan pajak penghasilan
5. kurangi jumlah itu dari gaji pokok mereka untuk mendapatkan gaji mingguan setelah pajak
6. kalikan hasilnya dengan persentase tetap lainnya untuk memperhitungkan rencana pensiun
7. kurangi jumlah itu dari gaji pokok mereka untuk mendapatkan gaji mingguan setelah semua pemotongan

Sebuah program komputer yang melaksanakan tugas yang sama akan mengikuti urutan dasar operasi yang sama, meskipun nilai-nilai yang dicari semuanya akan disimpan dalam memori komputer. Pada komputer awal, jumlah jam kemungkinan besar disimpan pada kartu punch dan tingkat pembayaran dalam bentuk memori lain, mungkin drum magnetis . Setelah perkalian selesai, hasilnya perlu ditempatkan di suatu tempat. Pada "mesin drum" kemungkinan besar ini akan kembali ke drum, sebuah operasi yang memakan waktu cukup lama. Dan kemudian operasi berikutnya harus membaca kembali nilai tersebut, yang menyebabkan penundaan yang cukup besar.

Akumulator secara dramatis meningkatkan kinerja dalam sistem seperti ini dengan menyediakan area scratchpad di mana hasil dari satu operasi dapat dimasukkan ke operasi berikutnya dengan sedikit atau tanpa penalti kinerja. Pada contoh di atas, gaji pokok mingguan akan dihitung dan ditempatkan di akumulator, yang kemudian dapat langsung digunakan dalam penghitungan pajak penghasilan. Ini menghilangkan satu operasi simpan dan satu operasi baca dari urutan, operasi yang biasanya memakan waktu puluhan hingga ratusan kali lipat dari perkalian itu sendiri.

 

Memory

memori komputer adalah perangkat keras (hardware) yang digunakan untuk menyimpan data berupa informasi atau instruksi yang bersifat sementara maupun permanen. Memori merupakan kumpulan dari storage units yang menyimpan data binary dalam bentuk bit. Setiap blok memori terdiri dari sejumlah kecil komponen, bagian-bagian kecil ini disebut sel.

Berada di dalam central processor unit (CPU), memori menjadi komponen penting untuk mengoperasikan perangkat komputer. Setiap data dan program yang diproses oleh processor semuanya akan disimpan pada memori. Data yang bersifat sementara akan hilang secara otomatis jika perangkat dimatikan. Sedangkan data yang bersifat permanen akan tetap ada sekalipun aliran listrik dimatikan.

Cara Kerja Memori Komputer

Data dalam memori merupakan angka biner yang di-encode menjadi urutan-urutan tertentu oleh instruksi pemecahan informasi. Instruksi yang lebih kompleks nantinya bisa digunakan untuk menyimpan informasi gambar, video, suara, dan lain sebagainya. Kamu tentu pernah mendengar istilah byte bukan? Nah, byte ini adalah kumpulan informasi yang ada dalam satu sel.

Setiap memori memiliki lokasi dan alamat berbeda, semua ditulis dalam bilangan heksadesimal (basis 16). Lokasi memori selanjutnya akan dilacak oleh CPU hingga dilakukan proses pembacaan dan penulisan data. Selain itu, chip memori memuat kapasitor dan transistor yang telah diatur dalam bentuk baris dan kolom. Kapasitor berperan sebagai elemen penyimpanan, sedangkan transistor bertindak sebagai switches.

Ketika perangkat komputer dihidupkan, kontroler memori dan beban basic input output system (BIOS) dari read-only memory (ROM) akan memeriksa semua alamat memori. Hal tersebut dilakukan untuk memastikan bahwa tidak ada error di dalamnya. Pada prosesnya, BIOS akan menyediakan informasi-informasi dasar terkait susunan boot, perangkat penyimpanan, dan lain sebagainya.

Setelah itu, random access memory (RAM) akan memuat operating system dari hard drive hingga CPU dapat mengakses sistem operasi secara langsung. Semua program yang dijalankan perangkat komputer dimuat ke dalam RAM. Keberadaan memori komputer membuat proses transfer data bisa dilakukan lebih cepat.

Pada dasarnya, cara kerja computer memory melibatkan proses yang saling berkaitan antara RAM dan ROM. Nah, keduanya melibatkan CPU sebagai mediator sehingga perangkat mampu menjalankan program sebagaimana mestinya. Selain itu, banyak orang menambahkan external RAM guna mendongkrak kinerja komputer.

Fungsi Memori Komputer

Memori komputer secara garis besar berfungsi sebagai sarana penyimpanan data, baik sementara maupun permanen. Adapun fungsi lain dari memori, yakni:

• Menyimpan data dari perangkat input hingga dikirimkan ke arithmetic and logic unit (ALU).
• Menyimpan instruksi dari sebagian besar perangkat input.
• Sebagai media penyimpanan berkas penting yang berhubungan dengan operating system.
• Menyimpan data semua aplikasi dan cache.
• Dapat digunakan untuk membackup data.
• Menyimpan data multimedia
  
  
  

Output Device