Sejarah Perangkat Keras Komputasi

Sejarah Perangkat Keras Komputasi

Sejarah Perangkat Keras Komputasi – Sejarah perangkat keras komputasi mencakup perkembangan dari perangkat sederhana awal hingga membantu perhitungan hingga komputer modern. Sebelum abad ke-20, sebagian besar perhitungan dilakukan oleh manusia. Alat mekanis awal untuk membantu manusia dengan kalkulasi digital, seperti sempoa, disebut sebagai mesin hitung atau kalkulator (dan nama kepemilikan lainnya). Operator mesin itu disebut komputer.

Sejarah Perangkat Keras KomputasiSejarah Perangkat Keras Komputasi

tokyopc.orgAlat bantu pertama untuk komputasi adalah perangkat mekanis murni yang mengharuskan operator untuk mengatur nilai awal operasi aritmatika dasar, kemudian memanipulasi perangkat untuk mendapatkan hasilnya. Kemudian, komputer merepresentasikan angka dalam bentuk kontinu (misalnya jarak sepanjang skala, rotasi poros, atau tegangan). Angka juga dapat direpresentasikan dalam bentuk digit, secara otomatis dimanipulasi oleh mekanisme. Meskipun pendekatan ini umumnya membutuhkan mekanisme yang lebih kompleks, pendekatan ini sangat meningkatkan ketepatan hasil.

Baca Juga : Sejarah Perkembangan Brand Fujitsu Asal Jepang

Perkembangan teknologi transistor dan kemudian chip sirkuit terintegrasi menyebabkan serangkaian terobosan, dimulai dengan komputer transistor dan kemudian komputer sirkuit terintegrasi, menyebabkan komputer digital sebagian besar menggantikan komputer analog.

Dilansir detik.com, Metal-oxide-semiconductor (MOS) large-scale integration (LSI) kemudian mengaktifkan memori semikonduktor dan mikroprosesor, yang mengarah ke terobosan penting lainnya, miniatur komputer pribadi (PC), pada tahun 1970-an. Biaya komputer secara bertahap menjadi sangat rendah sehingga komputer pribadi pada tahun 1990-an, dan kemudian komputer seluler (ponsel pintar dan tablet) pada tahun 2000-an, menjadi tersebar di mana-mana.

Perangkat awal

A. Kuno dan abad pertengahan

Perangkat telah dipakai untuk menolong komputasi selama ribuan tahun, dan sebagian besar perangkat menggunakan korespondensi jari ke satu. Kalkulator paling awal dapat berbentuk batang hitung. Tulang Lebombo pada pegunungan kira-kira Swaziland dan Afrika Selatan tampaknya merupakan artefak matematika tertua yang ditemukan. Ini berasal dari 35.000 SM dan terdiri dari 29 takik berbeda yang sengaja dipotong menjadi fibula babon.

Alat bantu pencatatan selanjutnya di seluruh Bulan Sabit Subur termasuk batu (bola tanah liat, kerucut, dll.) Yang mewakili jumlah barang, mungkin ternak atau biji-bijian, disegel dalam wadah tanah liat berongga yang belum dipanggang. Penggunaan batang hitung adalah salah satu contohnya. Sempoa awalnya digunakan untuk tugas-tugas aritmatika. Apa yang sekarang kita sebut sempoa Romawi digunakan di Babilonia sejak c. 2700–2300 SM. Sejak itu, banyak bentuk papan atau tabel perhitungan lainnya telah ditemukan.

Di rumah hitung Eropa abad pertengahan, kain kotak-kotak akan diletakkan di atas meja, dan spidol dipindahkan di atasnya sesuai dengan aturan tertentu, sebagai bantuan untuk menghitung jumlah uang.

Beberapa komputer analog dibangun pada zaman kuno dan Abad Pertengahan agar melakukan perhitungan pada astronomi. Ini termasuk astrolab dunia Helenistik (sekitar 150-100 SM) dan mekanisme Antikythera. Di Roma dan Mesir, Hero of Alexandria (10-70 M) membuat mesin termasuk automata dan kereta yang dapat diprogram.

Perangkat mekanis awal lainnya yang digunakan untuk melakukan satu atau jenis perhitungan lainnya termasuk planisfer dan perangkat komputasi mekanis lainnya yang ditemukan oleh Abu Rayhan al-Biruni (c. 1000 M); equatorium dan astrolabe bebas lintang universal oleh Abū Ishāq Ibrāhīm al-Zarqālī (c. 1015 M); komputer analog astronomis dari para astronom dan insinyur Muslim abad pertengahan lainnya; dan menara jam astronomi Su Song (1094) selama dinasti Song.

Jam kastil, jam astronomi mekanis bertenaga air yang ditemukan oleh Ismail al-Jazari pada tahun 1206, adalah komputer analog pertama yang dapat diprogram. Ramon Llull menemukan Lullian Circle: mesin nosional untuk menghitung jawaban atas pertanyaan filosofis (dalam hal ini, yang berkaitan dengan agama Kristen) melalui kombinatorika logis. Ide ini diambil oleh Leibniz berabad-abad kemudian, dan dengan demikian merupakan salah satu elemen pendiri dalam ilmu komputasi dan informasi.

B. Alat hitung zaman Renaissance

Ahli matematika dan fisikawan Skotlandia John Napier menemukan bahwa perkalian dan pembagian bilangan dapat dilakukan dengan penambahan dan pengurangan, masing-masing, dari logaritma bilangan tersebut. Saat membuat tabel logaritmik pertama, Napier perlu melakukan banyak perkalian yang membosankan. Pada titik inilah dia merancang ‘Tulang Napier’ miliknya, alat mirip sempoa yang sangat menyederhanakan perhitungan yang melibatkan perkalian dan pembagian.

Karena bilangan real dapat dinyatakan sebagai jarak atau interval pada sebuah garis, mistar hitung ditemukan pada tahun 2020 tak lama setelah karya Napier untuk membuat operasi perkalian dan pembagian jauh lebih cepat dari sebelumnya. Edmund Gunter membangun perangkat hitung dengan skala logaritmik tunggal di Universitas Oxford.

Alatnya sangat menyederhanakan perhitungan aritmatika, termasuk perkalian dan pembagian. William Oughtred sangat meningkatkan ini pada tahun 1630 dengan aturan geser melingkar. Dia mengikuti ini dengan mistar hitung modern pada tahun 1632, yang pada dasarnya merupakan kombinasi dari dua aturan Gunter, yang disatukan dengan tangan. Aturan slide digunakan oleh generasi insinyur dan pekerja profesional lain yang terlibat secara matematis, sampai penemuan kalkulator saku.

C. Kalkulator mekanis

Wilhelm Schickard, seorang polymath Jerman, merancang mesin hitung pada tahun 1623 yang menggabungkan bentuk mekanis dari batang Napier dengan mesin penambah mekanis pertama di dunia yang dibangun di dasarnya. Karena itu menggunakan gigi satu gigi, ada situasi di mana mekanisme pembawa akan macet. Kebakaran menghancurkan setidaknya satu mesin pada tahun 1624 dan diyakini Schickard terlalu putus asa untuk membangun yang lain.

Pada tahun 1642, saat masih remaja, Blaise Pascal memulai beberapa pekerjaan perintis pada mesin hitung dan setelah tiga tahun berusaha dan 50 prototipe dia menemukan kalkulator mekanik. Dia membangun dua puluh mesin ini (disebut kalkulator Pascal atau Pascaline) dalam sepuluh tahun berikutnya. Sembilan Pascalines selamat, sebagian besar dipajang di museum-museum Eropa.

Perdebatan terus berlanjut tentang apakah Schickard atau Pascal harus dianggap sebagai “penemu kalkulator mekanis” dan kisaran masalah yang akan dipertimbangkan dibahas di tempat lain.

Gottfried Wilhelm von Leibniz menemukan penghitung berundak dan mekanisme drum berundaknya yang terkenal sekitar tahun 1672. Dia mencoba untuk membuat sebuah mesin yang dapat digunakan tidak hanya untuk penjumlahan dan pengurangan tetapi juga akan menggunakan kereta yang dapat dipindahkan untuk memungkinkan perkalian dan pembagian yang panjang.

Leibniz pernah berkata, “Tidak layak bagi orang-orang hebat untuk kehilangan jam kerja seperti budak dalam perhitungan yang bisa dengan aman diturunkan kepada orang lain jika mesin digunakan.” Namun, Leibniz tidak menggunakan mekanisme membawa yang berhasil sepenuhnya. Leibniz juga menggambarkan sistem angka biner, bahan utama dari semua komputer modern. Namun, hingga 1940-an, banyak desain berikutnya (termasuk mesin Charles Babbage tahun 1822 dan bahkan ENIAC tahun 1945) didasarkan pada sistem desimal.

Sekitar tahun 1820, Charles Xavier Thomas de Colmar menciptakan apa yang selama sisa abad ini menjadi kalkulator mekanis pertama yang berhasil diproduksi secara massal, Thomas Arithmometer.

Ini dapat digunakan untuk menambah dan mengurangi, dan dengan kereta yang dapat dipindahkan, operator juga dapat mengalikan, dan membagi dengan proses perkalian panjang dan pembagian panjang. Ini menggunakan drum bertingkat yang serupa dalam konsepsi dengan yang ditemukan oleh Leibniz. Kalkulator mekanis tetap digunakan hingga tahun 1970-an.

D. Pemrosesan data kartu berlubang

Pada tahun 1804, penenun Prancis Joseph Marie Jacquard mengembangkan alat tenun di mana pola yang ditenun dikontrol oleh selotip kertas yang dibuat dari kartu berlubang. Pita kertas dapat diubah tanpa mengubah desain mekanis alat tenun. Ini adalah pencapaian penting dalam kemampuan program. Mesinnya merupakan peningkatan dari alat tenun serupa. Kartu berlubang didahului oleh pita berlubang, seperti pada mesin yang diusulkan oleh Basile Bouchon. Pita ini akan menginspirasi perekaman informasi untuk piano otomatis dan peralatan mesin kontrol numerik yang lebih baru.

Pada akhir 1880-an, orang Amerika Herman Hollerith menemukan penyimpanan data pada kartu berlubang yang kemudian dapat dibaca oleh mesin. Untuk memproses kartu berlubang ini, ia menemukan tabulator dan mesin keypunch. Mesinnya menggunakan relai dan penghitung elektromekanis. Metode Hollerith digunakan dalam Sensus Amerika Serikat tahun 1890. Proses pencacahan dilakukan dua tahun lebih cepat dari pencacahan sebelumnya. Perusahaan Hollerith akhirnya menjadi inti dari IBM.

Pada 1920, mesin tabulasi elektromekanis dapat menambah, mengurangi, dan mencetak total yang terakumulasi. Fungsi mesin diarahkan dengan memasukkan lusinan jumper kawat ke panel kontrol yang dapat dilepas. Ketika Amerika Serikat memberlakukan Jaminan Sosial pada tahun 1935, sistem kartu berlubang IBM digunakan untuk memproses catatan 26 juta pekerja. Kartu berlubang menjadi umum di industri dan pemerintahan untuk akuntansi dan administrasi.

Artikel Leslie Comrie tentang metode kartu berlubang dan artikel WJ Eckert tahun 1940 tentang “Metode Kartu Pukulan dalam Komputasi Ilmiah” menjelaskan teknik kartu berlubang, ini cukup kompleks untuk menyelesaikan beberapa persamaan pada diferensial. Atau gunakan notasi bilangan floating-point untuk perkalian dan pembagian, yang semuanya dilakukan pada kartu berlubang dan perekam unit.

Mesin semacam itu digunakan selama Perang Dunia II untuk pemrosesan statistik kriptografi, serta sejumlah besar penggunaan administratif. Biro Komputasi Astronomi, Universitas Columbia, melakukan perhitungan astronomi yang mewakili keadaan seni dalam komputasi.

E. Kalkulator

Pada abad ke-20, kalkulator mekanis sebelumnya, mesin kasir, mesin akuntansi, dan lain-lain didesain ulang untuk menggunakan motor listrik, dengan posisi roda gigi sebagai representasi dari keadaan variabel. Kata “komputer” adalah jabatan yang diberikan terutama kepada wanita yang menggunakan kalkulator ini untuk melakukan penghitungan matematis. Pada 1920-an, minat ilmuwan Inggris Lewis Fry Richardson dalam prediksi cuaca membuatnya mengusulkan komputer manusia dan analisis numerik untuk memodelkan cuaca; hingga hari ini, komputer paling kuat di Bumi dibutuhkan untuk memodelkan cuacanya secara memadai menggunakan persamaan Navier – Stokes.

Perusahaan seperti Friden, Marchant Calculator, dan Monroe membuat kalkulator mekanis desktop dari tahun 1930-an yang dapat menambah, mengurangi, mengalikan, dan membagi. Pada tahun 1948, Curta diperkenalkan oleh penemu Austria Curt Herzstark. Itu adalah kalkulator mekanik kecil yang dapat diputar dengan tangan dan karenanya, keturunan dari Stepped Reckoner dari Gottfried Leibniz dan Arithmometer Thomas.

Kalkulator desktop semua elektronik pertama di dunia adalah British Bell Punch ANITA, dirilis pada tahun 1961. Kalkulator ini menggunakan tabung vakum, tabung katoda dingin dan Dekatron di sirkuitnya, dengan 12 tabung katoda dingin “Nixie” untuk layarnya.

ANITA laris manis karena itu satu-satunya kalkulator desktop elektronik yang tersedia, dan senyap serta cepat. Teknologi tabung digantikan pada bulan Juni 1963 oleh Friden EC-130 yang diproduksi AS, yang memiliki desain semua transistor, tumpukan empat angka 13 digit yang ditampilkan pada CRT 5 inci (13 cm), dan memperkenalkan notasi Polandia terbalik. (RPN).

Perangkat komputasi tujuan umum pertama

Teknik mekanik dan matematika Inggris Charles Babbage mengusulkan konsep komputer yang dapat diprogram. Ia dianggap bagai “bapak komputer” dan membuat konsep serta menemukan komputer mekanis pertama di awal abad ke-19. Setelah mengerjakan mesin diferensial revolusioner yang didedikasikan untuk membantu kalkulasi navigasi, ia menyadari pada tahun 1833 bahwa desain yang lebih umum dapat dibuat, “mesin analisis”.

Input program dan data akan diberikan ke mesin melalui kartu berlubang, metode yang digunakan pada saat itu untuk mengarahkan alat tenun mekanis seperti alat tenun Jacquard. Untuk keluaran, mesin akan memiliki printer, plotter kurva dan bel. Mesin itu juga bisa memasukkan angka ke kartu untuk dibaca nanti. Ini menggunakan aritmatika titik tetap basis 10 biasa.

Mesin ini menggabungkan unit logika aritmatika, cabang bersyarat dan kontrol bentuk loop, dan memori terintegrasi, menjadikannya desain pertama dari komputer tujuan umum, yang dapat digambarkan sebagai Turing lengkap dalam istilah modern.

Harus ada penyimpanan, atau memori, yang mampu menampung 1.000 bilangan masing-masing 40 digit desimal (ca. 16,7 kB). Unit aritmatika, yang disebut “penggilingan”, akan dapat melakukan keempat operasi aritmatika, ditambah perbandingan dan akar kuadrat opsional. Awalnya itu dipahami sebagai mesin perbedaan yang melengkung ke belakang, dalam tata letak yang umumnya melingkar, dengan toko panjang keluar ke satu sisi.

Seperti central processing unit (CPU) di komputer modern, pabrik akan mengandalkan program internalnya sendiri (kira-kira setara dengan microcode di CPU modern) untuk menyimpan dalam bentuk paku dan memasukkannya ke dalam bentuk paku yang disebut “ember” Drum. Untuk melakukan beberapa instruksi yang kian kompleks. Program pengguna dapat mendefinisikan kompleks.

Bahasa pemrograman yang akan digunakan oleh pengguna mirip dengan bahasa assembly modern. Loop dan percabangan bersyarat dimungkinkan, sehingga bahasa yang dipahami akan menjadi Turing-complete seperti yang kemudian didefinisikan oleh Alan Turing. Tiga jenis kartu berlubang digunakan: satu untuk operasi aritmatika, satu untuk konstanta numerik, dan satu untuk operasi muat dan penyimpanan, mentransfer angka dari toko ke unit aritmatika atau sebaliknya. Ada tiga pembaca terpisah untuk ketiga jenis kartu tersebut.

Mesin itu sekitar satu abad lebih cepat dari zamannya. Namun, proyek tersebut terhambat oleh berbagai masalah termasuk perselisihan dengan kepala mesin bagian bangunan untuk itu. Semua suku cadang mesin harus dibuat dengan tangan – ini sangat penting untuk mesin dengan ribuan suku cadang. Akhirnya karena pemerintah Inggris memutuskan untuk menghentikan pendanaan, proyek tersebut dibatalkan.

Kegagalan Babbage untuk menyelesaikan kegagalan mesin analisis terutama disebabkan oleh kesulitan politik dan ekonomi, tetapi juga karena dia sangat ingin mengembangkan komputer yang lebih banyak dan lebih maju, dan bergerak lebih cepat daripada orang lain. Ada Lovelace menerjemahkan dan menambahkan catatan ke “Sketch of the Analytical Engine” oleh Luigi Federico Menabrea. Tampaknya ini merupakan instruksi pemrograman pertama yang dikeluarkan, sehingga Ada Lovelace secara luas dianggap sebagai pemrogram komputer pertama.

Setelah Babbage, meskipun dia tidak mengetahui pekerjaan sebelumnya, dia adalah Percy Ludgate (Percy Ludgate), seorang pegawai pedagang jagung di Dublin, Irlandia. Dia secara independen merakit komputer mekanis yang dapat diakses dan mendeskripsikannya dalam sebuah makalah yang dikeluarkan pada 1909.
Komputer analog

Pada paruh pertama abad ke-20, komputer analog dianggap oleh banyak orang sebagai masa depan komputasi. Perangkat ini menggunakan aspek fenomena fisik yang terus berubah seperti besaran listrik, mekanis, atau hidraulik untuk memodelkan masalah yang sedang dipecahkan, berbeda dengan komputer digital yang merepresentasikan besaran yang bervariasi secara simbolis, karena nilai numeriknya berubah.

Karena komputer analog tidak menggunakan nilai diskrit, melainkan nilai kontinu, proses tidak dapat diulangi secara andal dengan kesetaraan yang tepat, seperti yang dapat dilakukan dengan mesin Turing.

Komputer analog modern pertama adalah mesin prediksi pasang surut, yang ditemukan oleh Sir William Thomson, kemudian Lord Kelvin, pada tahun 1872. Komputer menggunakan sistem katrol dan kabel untuk secara otomatis menghitung tingkat pasang surut yang diprediksi di lokasi tertentu dalam periode waktu tertentu, yang berguna untuk navigasi laut dangkal. Peralatannya adalah dasar untuk pengembangan komputasi analog lebih lanjut.

Penganalisis diferensial, komputer simulasi mekanis yang dirancang untuk menyelesaikan persamaan diferensial melalui integrasi menggunakan mekanisme roulette, dikonsep pada tahun 1876 oleh James Thomson, saudara lelaki Lord Kelvin yang terkenal.. Dia mengeksplorasi kemungkinan konstruksi kalkulator semacam itu, tetapi terhalang oleh torsi keluaran terbatas dari integrator bola-dan-cakram. Dalam penganalisis diferensial, keluaran dari satu integrator mendorong masukan dari integrator berikutnya, atau keluaran grafik.

Kemajuan penting dalam komputasi analog adalah pengembangan sistem kendali tembakan pertama untuk penembakan kapal jarak jauh. Ketika jarak tembak meriam meningkat secara dramatis pada akhir abad ke-19, itu tidak lagi menjadi masalah sederhana dalam menghitung titik tujuan yang tepat, mengingat waktu terbang peluru.

Berbagai pengintai di atas kapal akan menyampaikan pengukuran jarak dan pengamatan ke stasiun perencanaan pusat. Di sana tim penunjuk arah tembakan memberi makan lokasi, kecepatan dan arah kapal dan targetnya, serta berbagai penyesuaian untuk efek Coriolis, efek cuaca di udara, dan penyesuaian lainnya; komputer kemudian akan mengeluarkan solusi penembakan, yang akan diumpankan ke menara untuk dipasang.

Pada tahun 1912, insinyur Inggris Arthur Pollen mengembangkan komputer analog mekanik bertenaga listrik pertama (disebut pada saat itu Jam Argo). [Rujukan?] Ini digunakan oleh Angkatan Laut Kekaisaran Rusia dalam Perang Dunia I. Tabel Dreyer alternatif sistem pengendalian kebakaran dipasang di kapal-kapal ibu kota Inggris pada pertengahan 1916.

Perangkat mekanis juga digunakan untuk membantu akurasi pemboman udara. Drift Sight adalah bantuan pertama yang dikembangkan oleh Harry Wimperis pada tahun 1916 untuk Royal Naval Air Service; itu mengukur kecepatan angin dari udara, dan menggunakan pengukuran itu untuk menghitung efek angin pada lintasan bom. Sistem ini kemudian ditingkatkan dengan Course Setting Bomb Sight, dan mencapai klimaks dengan pembidik bom Perang Dunia II, pembidik bom Mark XIV (Komando Pengebom RAF) dan Norden (Angkatan Udara Amerika Serikat).

Teknologi kalkulasi simulasi mekanis mencapai puncaknya pada tahun 1927 oleh penganalisis diferensial yang dibuat oleh H.L. Hazen dan Vannevar Bush dari Institut Teknologi Massachusetts. Teknologi ini didasarkan pada penguat torsi yang ditemukan oleh integrator mekanis James Thomson dan H.W. Nieman. Selusin perangkat ini dibuat sebelum keusangannya menjadi jelas; yang paling kuat dibangun di Moore School of Electrical Engineering University of Pennsylvania, tempat ENIAC dibangun.

Baca Juga : Memahami Asal Ide Computer Programming Di Dunia

Komputer analog elektronik sepenuhnya dibuat oleh Helmut Hölzer pada tahun 1942 di Peenemünde Army Research Center.

Pada 1950-an, kesuksesan komputer elektronik digital telah menjadi akhir bagi sebagian besar mesin komputasi analog, tetapi komputer analog hibrid, yang dikendalikan oleh elektronik digital, tetap digunakan secara substansial hingga 1950-an dan 1960-an, dan kemudian dalam beberapa aplikasi khusus.