Arsitektur Komputer: Pengertian, Organisasi, Struktur & Fungsi Dasar

Pengertian Arsitektur Komputer

Arsitektur komputer adalah organisasi internal dari komputer dalam bentuk abstrak yang mendefinisikan kemampuan dari komputer dan model pemrogramannya Clements (dalam Suryawinata, 2018, hlm. 3). Mengapa ada istilah arsitektur komputer ini? Karena Komputer bisa saja memiliki model, bentuk, aplikasi, proses pembuatan, serta teknologi yang berbeda akan tetapi masih menggunakan arsitektur yang sama.

Pada awalnya, komputer hanya memiliki satu program saja yang sudah tersimpan dalam memorinya. Hingga sekarang pun, masih ada komputer dengan arsitektur semacam ini. Sebagai contoh kalkulator, hanya memiliki program atau fungsi menghitung angka-angka saja. Contoh lainnya adalah game board yang sering kita dengar istilah slangnya “gem-bot” yang hanya digunakan untuk bermain game saja.

Sementara itu menurut Dugan (dalam Suryawinata, 2018, hlm. 3) definisi arsitektur komputer adalah studi tentang struktur, organisasi, implementasi dan performa komputer. Struktur yang dimaksud adalah penataan bagian-bagian statis komputer, organisasi merupakan interaksi dinamis antara bagian-bagian komputer dan sistem kontrolnya, implementasi berarti sebagai desain atau perancangan dari suatu bagian yang spesifik, sedangkan performa maksudnya adalah suatu kemampuan dari keseluruhan sistem maupun per-komponen dari komputer.

Dengan demikian, dapat dikatakan pula bahwa arsitektur komputer merupakan aspek logis dari sebuah sistem komputer. Arsitektur komputer ini berfokus pada struktur dan bagaimana perilaku sistem komputer terbentuk untuk membentuk cara kerjanya.

Sedangkan menurut Jarti & Hutabri (2022, hlm. 1) arsitektur komputer merujuk pada atribut sistem yang visible untuk programmer atau, dengan kata lain, atribut-atribut yang memiliki dampak langsung pada eksekusi logis suatu program. Contoh dari atribut yang dimaksud meliputi set instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk mewakili berbagai jenis data (misal: angka, karakter), mekanisme I/O (Input/output), dan teknik untuk pengalamatan memori.

Berdasarkan pengertian arsitektur menurut para ahli di atas, dapat disimpulkan bahwa arsitektur komputer adalah struktur, organisasi, serta implementasi yang mendefinisikan berbagai penataan bagian-bagian serta interaksi yang terjadi antarbagian komputer untuk menghasilkan suatu proses kerja komputer yang sesuai dengan tujuannya baik dari sisi atribut eksekusi logis, set instruksi, jumlah bit yang digunakan, dan aspek serta atribut teknis komputer lainnya.

Arsitektur von Neumann

Dalam bidang komputer, dikenal banyak sekali jenis arsitektur komputer. Namun dari banyak arsitektur tersebut, ada satu yang paling populer karena merupakan salah satu arsitektur komputer pertama yang pernah dirangkai. Oleh karena itu, arsitektur ini juga disebut sebagai arsitektur komputer von Neumann. Arsitektur komputer Von Neumann adalah salah satu arsitektur komputer pertama yang dikemukakan oleh John von Neumann dan rekan-rekannya pada tahun 1945. John von Neumann adalah seorang matematikawan dan fisikawan. Arsitektur von Neumann inilah yang selanjutnya akan menjadi cikal bakal komputer modern saat ini.

Arsitektur Von Neumann membagi komputer menjadi 4 bagian, yakni sebagai berikut.

1. Input (Masukan)
   Bagian input atau masukan yang berfungsi untuk memasukkan perintah ke dalam komputer.
2. Central Processing Unit (CPU)
   Selanjutnya ada bagian pemrosesan atau diwakili oleh central processing unit yang fungsinya adalah melakukan pemrosesan sesuai dengan perintah yang telah dimasukkan. Central processing unit berkomunikasi langsung dan sifatnya dua arah dengan unit memori.
3. Memory
   Unit memori ini berfungsi sebagai penyimpan data-data yang menjadi bahan maupun hasil pemrosesan.
4. Output (Keluaran)
   Sedangkan bagian terakhir yakni bagian output atau keluaran berfungsi untuk menampilkan hasil komputasi yang telah dilakukan oleh komputer (Suryawinata, 2018, hlm. 4).

Organisasi Komputer

Organisasi komputer adalah unit-unit operasional beserta interkoneksi antar komponen penyusun komputer yang menyatakan spesifikasi arsitektur tertentu (Jarti & Hutabri, 2022, hlm. 1). Atribut organisasi meliputi detail hardware yang transparan terhadap programmer, seperti sinyal kontrol, interface (antarmuka) serta teknologi memori yang digunakan.

Selanjutnya, menurut Suryawinata (Suryawinata, 2018, hlm. 5) organisasi komputer mempelajari bagaimana masing-masing komponen dalam komputer terhubung satu sama lain hingga dapat bekerja sama membentuk sebuah sistem komputer yang bekerja dengan baik. Sederhananya, organisasi komputer merupakan pengorganisasian aspek fisik (hardware) dari sebuah sistem komputer. Contoh dari organisasi komputer adalah detail dari perangkat keras yang dapat dilihat oleh pembuat sistem atau programmer, seperti interface yang digunakan, periferal, dan teknologi yang digunakan.

Perbedaan pengertian antara arsitektur dan organisasi menjadi penting karena banyak dari pabrikan komputer menawarkan family (keluarga) dari model komputer. Sebagai contoh semua keluarga Intel x86 memiliki arsitektur dasar yang sama dan keluarga IBM System/370 memiliki arsitektur dasar yang sama karena hal tersebut berkaitan dengan kompatibilitas kode yang dibuat (Jarti & Hutabri, 2022, hlm. 1). Kode-kode komputer dari keluarga yang sama memiliki backwards compatibility, yaitu kemampuan kode untuk mengadaptasi sistem sebelumnya. Meskipun demikian, keluarga komputer yang memiliki persamaan arsitektur tidak berarti memiliki persamaan organisasi.

Struktur dan Sistem, dan Fungsi Komputer

Struktur dan fungsi komputer sejatinya adalah suatu sistem yang sangat kompleks. Sistem komputer terdiri dari jutaan atau bahkan miliaran komponen elektronik. Satu buah prosesor modern kelas menengah yang dirilis pada tahun 2017 saja memiliki 1,2 miliar transistor di dalam kotak yang berukuran tidak lebih dari 4 sentimeter persegi. Dari sistem yang kompleks tersebut, terbentuklah suatu hierarki atau struktur yang membedakan tugas dari masing-masing komponen.

Struktur dalam sistem komputer dapat didefinisikan sebagai cara atau bagaimana masing-masing komponen di dalam sistem komputer tersebut terhubung (Suryawinata, 2018, hlm. 6). Sedangkan masing-masing komponen memiliki fungsi dan tugas masing-masing yang menjadi bagian dari tujuan besar dari sistem komputer.

Sebagai contoh, sebuah komputer memiliki keyboard dan monitor. Keyboard berfungsi untuk memberikan masukan perintah kepada komputer. Monitor berfungsi untuk menampilkan hasil dari pemrosesan yang telah dilakukan oleh komputer. Bayangkan jika salah satu dari komponen itu tidak ada. Apakah kita dapat mengoperasikan komputer tanpa monitor?

Fungsi komputer sendiri dari tujuan penggunaannya ada 2, yakni general purpose computer dan specific purpose computer.

1. General Purpose Computer
   General purpose computer sendiri dalam bahasa Indonesia bisa diartikan komputer dengan tujuan penggunaan yang umum. General purpose computer ini dibuat untuk memproses banyak hal seperti melakukan pengetikan, memutar film, mendengarkan musik, berselancar di internet dan lain sebagainya.
2. Specific Purpose Computer
   Specific purpose computer adalah komputer yang hanya dapat menjalankan tugas khusus yang spesifik. Komputer jenis ini dirancang untuk menjalankan hanya 1 tugas namun secara berulang atau terus menerus. Contoh dari komputer ini adalah game console seperti Play Station dan XBox yang tujuan pembuatan awalnya hanya dapat digunakan untuk menjalankan game. Atau perangkat cryptocurrency miner seperti bitcoin miner yang dibuat khusus untuk menjalankan satu fungsi saja yakni menambang uang digital. Contoh yang lain adalah komputer kasir, yang tugasnya khusus untuk menangani transaksi jual beli (Suryawinata, 2018, hlm. 8).

Fungsi Dasar Komputer

Komputer secara umum memiliki beberapa fungsi dasar yang membuatnya mampu melakukan banyak hal. Menurut Suryawinata (2018, hlm. 8) komputer diciptakan dengan beberapa fungsi dasar sebagai berikut.

1. Input Data
   Setiap komputer didesain untuk memiliki fungsi menerima masukan atau input. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan perangkat input yang bermacam-macam. Masukan data biasanya dilakukan oleh manusia secara manual menggunakan perangkat periferal seperti keyboard dan mouse. Bahkan pada era modern ini, masukan bukan hanya berupa teks dan gerakan kursor saja, namun perintah suara pun sudah dapat digunakan seperti Google Voice dan Siri dari Apple. Teknologi yang lebih canggih mendukung input secara otomatis menggunakan sensor-sensor.
2. Pemrosesan Data
   Fungsi ini merupakan fungsi yang paling utama dari sebuah komputer. Pemrosesan data dilakukan dengan mengonversi data-data menjadi informasi yang siap disajikan. Data yang diproses oleh komputer biasanya merupakan data yang sifatnya masih mentah, dalam artian data ini tidak berarti apa-apa, hanya sekumpulan huruf dan angka saja. Namun setelah mengalami pemrosesan data, data-data ini dapat dilihat oleh user atau pengguna komputer sebagai satu informasi yang bermanfaat.
3. Output Data/Informasi
   Informasi yang telah dihasilkan oleh komputer, akan disebarkan untuk kepentingan-kepentingan tertentu. Hal ini disebut informasi dan informasi ini diharapkan dapat bermanfaat bagi pengguna komputer. Data yang telah diproses atau informasi dapat dilihat dan atau didengar, oleh manusia. Contoh informasi yang dapat dilihat adalah informasi berupa teks, gambar maupun video. Data atau informasi yang bisa didengar adalah suara seperti musik.
4. Penyimpanan Informasi dan Data
   Komputer dapat menyimpan informasi secara internal maupun eksternal. Umumnya informasi yang disimpan secara internal pada komputer, disimpan pada harddisk atau solid state disk. Sedangkan informasi yang disimpan secara eksternal umumnya menggunakan flash disk ataupun optical disc. Pada era serba terhubung saat ini penyimpanan juga bisa dilakukan menggunakan fasilitas cloud storage.

Referensi

1. Jarti, N. & Hutabri, E. (2022). Arsitektur dan organisasi komputer. Purbalingga: Eureka Media Aksara.
2. Suryawinata, M. (2018). Arsitektur dan organisasi komputer. Sidoarjo: UMSIDA Press.