PERANGKAT KERAS KOMPUTER
Perangkat Keras Komputer sering disebut Perangkat Hardware yang terdiri
dari :
·
Input/Output Device,
·
Storage Device,
·
Monitor/Screen,
·
Casing Unit dan Central Processing Unit (CPU).
Struktur dan Fungsi Komputer :
Fungsi dari masing-masing komponen sebagai berikut :
1. Input Device
(Alat Masukan)
Berfungsi sebagai alat untuk memasukan data atau
perintah ke dalam komputer.
2. Output Device
(Alat Keluaran)
Berfungsi untuk menampilkan output sebagai hasil
pengolahan data. Keluaran dapat berupa hard-copy (ke kertas), soft-copy (ke
monitor), atau berupa suara.
3. I/O Ports
Bagian ini digunakan untuk menerima ataupun mengirim
data ke luar sistem. Peralatan input dan output di atas terhubung melalui port ini.
4. CPU (Central
Processing Unit)
Merupakan otak sistem komputer,
dan memiliki dua fungsi operasional, yaitu :
·
ALU (Arithmetical Logical
Unit) sebagai pusat pengolah data, dan
·
CU (Control Unit) sebagai
pengontrol kerja komputer.
5. Memori
Memori terbagi dua yaitu memori internal dan memori
eksternal. Memori internal berupa RAM (Random Access Memory) untuk menyimpan
program sementara, dan ROM (Read Only Memory) yaitu memori yang hanya bisa
dibaca dan berguna sebagai penyedia informasi pada saat komputer pertama kali
dinyalakan.
6. Data Bus
Adalah jalur-jalur perpindahan data antar modul dalam
sistem komputer. Karena pada saat tertentu masing-masing saluran hanya dapat
membawa 1 bit data, maka jumlah saluran menentukan jumlah bit yang dapat
ditransfer. Lebar data bus ini menentukan kinerja sistem secara keseluruhan.
Sifatnya bidirectional, artinya CPU dapat membaca dan menerima data melalui
data bus ini.
7. Address Bus
Untuk menandakan lokasi sumber ataupun tujuan pada
proses transfer data. Pada jalur ini,
CPU akan mengirimkan alamat memori yang akan ditulis atau dibaca.
8. Control Bus
Digunakan untuk mengontrol penggunaan serta akses ke
Data Bus dan Address
Bus. Terdiri atas 4 samapai 10 jalur paralel.
INPUT DEVICE
Input device adalah alat yang
digunakan untuk menerima input dari luar sistem, dan dapat berupa signal input
atau maintenance input. Di dalam sistem komputer, signal input berupa data yang
dimasukkan ke dalam sistem komputer, sedangkan maintenance input berupa program
yang digunakan untuk mengolah data yang dimasukkan. Dengan demikian, alat input selain digunakan untuk
memasukkan data juga untuk memasukkan program.
OUTPUT DEVICE
Peralatan output dapat berupa :
· Hard-copy device, yaitu alat yang digunakan untuk
mencetak tulisan dan image pada media keras seperti kertas atau film.
· Soft-copy device, yaitu alat yang digunakan untuk
menampilkan tulisan dan image pada media lunak yang berupa sinyal elektronik.
·
Drive device atau driver,
digunakan untuk merekam simbol dalam bentuk yang hanya dapat dibaca oleh mesin
pada media seperti magnetic disk atau magnetic tape. Alat ini berfungsi ganda,
sebagai alat output dan juga sebagai alat input.
Output bentuk pertama sifatnya adalah permanen dan
lebih portable (dapat dilepas dari alat outputnya dan dapat dibawa ke
mana-mana). Alat yang umum digunakan untuk ini adalah printer, plotter, dan
alat microfilm. Sedangkan output bentuk kedua dapat berupa video display, flat
panel, dan speaker. Dan alat output bentuk ketiga yang menggunakan media
magnetic disk adalah disk drive, dan yang menggunakan media magnetic tape
adalah tape drive.
Printer dan Plotter
Printer dan plotter adalah jenis hard-copy device, karena keluaran hasil proses
dicetak di atas kertas. Printer memiliki berbagai macam bentuk dan ukuran,
serta ketajaman hasil cetak. Ukuran kertas yang dapat digunakan pun beragam.
Tetapi, untuk mencetak di atas kertas dengan ukuran yang sangat besar,
digunakanlah plotter.
Monitor
Monitor adalah salah satu jenis soft-copy device, karena keluarannya adalah
berupa signal elektronik, dalam hal ini berupa gambar yang tampil di layar
monitor. Gambar yang tampil adalah hasil pemrosesan
data ataupun informasi masukan.. Monitor memiliki berbagai ukuran layar seperti layaknya sebuah televisi.
Tiap merek dan ukuran monitor memiliki tingkat resolusi yang berbeda. Resolusi
inilah yang akan menentukan ketajaman gambar yang dapat ditampilkan pada layar
monitor.
Infocus
Infocus hampir sama dengan monitor. Fungsinya adalah untuk menampilkan
gambar/visual hasil pemrosesan data. Hanya saja, infocus memerlukan obyek lain
sebagai media penerima pancaran singnal-signal gambar yang dipancarkan.
Media penerima tersebut sebaiknya memiliki permukaan datar dan berwarna
putih (terang). Biasanya yang digunakan adalah dinding putih, whiteboard,
ataupun kain/layar putih yang dibentangkan.
CPU (CENTRAL
PROCESSING UNIT)
CPU merupakan tempat pemroses
instruksi-instruksi program, yang pada komputer mikro disebut dengan
micro-processor (pemroses mikro). Pemroses ini berupa chip yang terdiri dari
ribuan hingga jutaan IC.
Dalam dunia dagang, pemroses
ini diberi nama sesuai dengan keinginan pembuatnya dan umumnya ditambah dengan
nomor seri, misalnya dikenal pemroses Intel 80486 DX2-400 (buatan Intel dengan
seri 80486 DX2-400 yang dikenal dengan komputer 486 DX2), Intel Pentium 100
(dikenal dengan komputer Pentium I), Intel Pentium II-350, Intel Pentium
III-450, Intel Celeron 333, AMD K-II, dan sebagainya. Masing-masing produk ini
mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing.
CPU terdiri dari dua bagian
utama yaitu unit kendali (control unit) dan unit aritmatika dan logika (ALU).
Disamping itu, CPU mempunyai beberapa alat penyimpan yang berukuran kecil yang disebut dengan register.
CU (Control Unit) / Unit Kendali
Unit ini bertugas mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada
sistem komputer. Unit kendali akan mengatur kapan alat input menerima data dan
kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. Unit ini juga
mengartikan instruksi-instruksi dari program komputer, membawa data dari alat
input ke memori utama, dan mengambil data dari memori utama untuk diolah.
Bila ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika, maka
unit kendali akan mengirim instruksi tersebut ke ALU. Hasil dari pengolahan
data dibawa oleh unit kendali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada
saatnya akan disajikan ke alat output. Dengan demikian tugas dari unit kendali ini adalah :
· Mengatur dan mengendalikan alat-alat input dan output.
· Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
·
Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan)
untuk diproses.
· Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan
aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja dari ALU.
·
Menyimpan hasil proses ke
memori utama.
ALU (Arithmatic and Logic Unit)
Tugas utama dari ALU adalah melakukan semua perhitungan aritmatika (matematika)
yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan semua operasi
aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan
disebut adder. Tugas lain dari ALU
adalah melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi
program. Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan
operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (¹ ), kurang
dari (<), kurang atau sama dengan (£ ), lebih besar dari (>), dan lebih
besar atau sama dengan (³ ).
Register
Register merupakan alat penyimpanan kecil yang mempunyai kecepatan akses cukup
tinggi, yang 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. Ada tiga macam memori yang dipergunakan di
dalam sistem komputer, antara lain:
1. Register, digunakan untuk
menyimpan instruksi dan data yang sedang diproses.
2. Main memory, menyimpan
instruksi data yang akan diproses serta hasil pengolahan.
3. Secondary storage, untuk
menyimpan program dan data secara permanen.
Ada banyak register yang terdapat pada CPU dan masing-masing sesuai dengan
fungsinya. Penjelasan secara garis besar dari masing-masing register :
1. Instruction Register (IR)
untuk menyimpan instruksi yang sedang diproses.
2. Program Counter (PC) adalah
register yang digunakan untuk menyimpan alamat lokasi dari memori utama yang
berisi instruksi yang sedang diproses. Selama pemrosesan instruksi oleh CPU,
isi dari PC diubah menjadi alamat dari memori utama yang berisi instruksi
berikutnya yang mendapat giliran akan diproses, sehingga bila pemrosesan sebuah
instruksi selesai maka jejak instruksi selanjutnya di memori utama dapat dengan
mudah didapatkan.
3. General purpose register,
yaitu register yang mempunyai kegunaan umum yang berhubungan dengan data yang
sedang diproses. Sebagai contoh, register jenis ini digunakan untuk menampung
data yang sedang diolah disebut dengan operand register, sedang untuk menampung
hasil pengolahan disebut accumulator.
4. Memory data register (MDR)
digunakan untuk menampung data atau instruksi hasil pengiriman dari memori
utama ke CPU atau menampung data yang akan direkam ke memori utama dari hasil pengolahan oleh CPU.
5. Memory address register
(MAR) digunakan untuk menampung alamat data atau instruksi pada memori utama
yang akan diambil atau yang akan diletakkan.
Sebagai tambahan, beberapa CPU menggunakan suatu cache memory yang mempunyai
kecepatan sangat tinggi dengan tujuan agar kerja dari CPU lebih efisien dan
mengurangi waktu yang terbuang. Tanpa cache memory, CPU akan menunggu sampai data atau instruksi diterima
dari memori utama, atau menunggu hasil pengolahan selesai dikirim ke memori utama baru proses selanjutnya
bisa dilakukan.
Array Processor
Bila sejumlah besar dari perhitungan harus dilakukan, maka untuk mempercepat
proses biasanya dipergunakan unit tambahan yang disebut dengan array processor
atau co-processor. Unit ini terpisah
dari unit lainnya yang dapat ditambahkan pada pemroses utamanya. Dengan
perkembangan teknologi sekarang, unit pemroses tambahan ini sudah tidak
diperlukan lagi karena pemroses mikro yang ada sudah mampu menangani
perhitungan dengan kemampuan dan kecepatan yang sangat tinggi. Teknologi
pemroses tambahan ini diperlukan untuk komputer-komputer mikro lama, misalnya
yang masih menggunakan pemroses utama seri 8088 hingga 80486.
Memory
CPU hanya dapat menyimpan data dan instruksi di register yang berukuran kecil
sehingga tidak dapat menyimpan semua informasi yang dibutuhkan untuk
keseluruhan proses program. Untuk mengatasi hal ini, maka CPU harus dilengkapi
dengan alat penyimpan yang berkapasitas lebih besar yaitu memori utama. Unit
ini dapat dibayangkan sebagai sekumpulan kotak-kotak yang masing-masing dapat
menyimpan sepenggal informasi baik berupa data maupun instruksi. Tiap-tiap
lokasi dari kotak ditunjukkan oleh suatu alamat (address), yaitu berupa nomor
yang menunjukkan lokasi tertentu dari kotak memori.
Random Access Memory (RAM)
Semua data dan program yang dimasukkan melalui alat input akan disimpan
terlebih dahulu di memori utama, khususnya RAM, yang dapat diakses secara acak (dapat diisi/ditulis, diambil, atau dihapus
isinya) oleh pemrogram. Struktur RAM terbagi menjadi empat bagian utama, yaitu
:
1. Input storage, digunakan
untuk menampung input yang dimasukkan alat input.
2. Program storage, menyimpan
semua instruksi program yang akan diakses.
3. Working storage, menyimpan
data yang akan diolah dan hasil pengolahan.
4. Output storage, menampung
hasil akhir pengolahan data yang akan ditampilkan
ke alat output.
Read Only Memory (ROM)
ROM hanya dapat dibaca sehingga pemrogram tidak bisa mengisi sesuatu ke dalam
ROM. ROM sudah diisi oleh pabrik pembuatnya berupa sistem operasi yang terdiri
dari program-program pokok yang diperlukan oleh sistem komputer, seperti
misalnya program untuk mengatur penampilan karakter di layar, pengisian tombol kunci papan
ketik untuk keperluan kontrol tertentu, dan bootstrap program.
Program bootstrap diperlukan pada saat pertama kali
sistem komputer diaktifkan. Proses mengaktifkan komputer pertama kali ini disebut dengan booting, yang
dapat berupa cold booting atau warm booting. Cold booting merupakan proses
mengaktifkan sistem komputer pertama kali untuk mengambil program bootstrap
dari keadaan listrik komputer mati (off) menjadi hidup (on). Sedangkan warm booting merupakan proses
pengulangan pengambilan program bootstrap pada saat komputer masih hidup dengan cara
menekan tiga tombol tombol pada papan ketik sekaligus, yaitu Ctrl, Alt,
dan Del.
Proses ini biasanya dilakukan bila sistem komputer macet, daripada harus
mematikan aliran listrik komputer dan menghidupkannya kembali.
Instruksi-instruksi yang tersimpan di ROM disebut dengan microinstruction atau
firmware karena hardware dan software dijadikan satu oleh pabrik pembuatnya.
Isi dari ROM ini tidak boleh hilang atau rusak karena bila terjadi demikian,
maka sistem komputer tidak akan bisa berfungsi. Oleh karena itu, untuk
mencegahnya maka pabrik pembuatnya merancang ROM sedemikian rupa sehingga hanya
bisa dibaca, tidak dapat diubah-ubah isinya.
Selain itu, ROM bersifat non volatile supaya isinya tidak hilang bila listrik
komputer dimatikan. Pada kasus yang lain memungkinkan untuk merubah isi ROM,
yaitu dengan cara memprogram kembali instruksi-instruksi yang ada di dalamnya.
ROM jenis ini berbentuk chip yang ditempatkan pada rumahnya yang mempunyai
jendela di atasnya. ROM yang dapat diprogram kembali adalah PROM (Programmable
Read Only Memory), hanya dapat diprogram satu kali dan selanjutnya tidak dapat
diubah kembali. Jenis lain adalah EPROM (Erasable Programmable Read Only
Memory) dapat dihapus dengan sinar ultraviolet serta dapat diprogram kembali
berulang-ulang. Disamping itu, ada juga EEPROM (Electrically Erasable
Programmable Read Only Memory) yang dapat dihapus secara elektronik dan dapat
diprogram kembali.
BUS
Hubungan antara CPU dengan memori utama ataupun dengan alat-alat input/output
(I/O) dilakukan melalui suatu jalur yang disebut dengan bus. Hubungan antara
CPU dengan memori utama melalui jalur bus yang dilekatkan pada MDR, MAR, dan
unit kendali dalam CPU. Sedangkan bus yang menghubungkan CPU dengan alat-alat
I/O tidak dilekatkan langsung ke alat-alat I/O, tetapi dapat dilakukan melalui
suatu alat I/O port atau DMA controller atau I/O channel. Bus merupakan suatu sirkuit yang merupakan jalur
transportasi informasi antara dua atau alat-alat dalam sistem komputer. Bus
yang menghubungkan antara CPU dengan memori utama disebut dengan internal bus,
sedang yang menghubungkan CPU dengan alat-alat I/O disebut external bus.
PEMROSESAN INSTRUKSI
Jika pemrogram menginginkan CPU
untuk mengerjakan sesuatu, maka harus ditulis suatu instruksi yang dapat
dipahami oleh CPU. Kumpulan dari instruksi inilah yang disebut dengan program.
Program yang akan diproses dan data yang akan diolah oleh CPU harus diletakkan
terlebih dahulu di memori utama. Proses ini yang biasa kita lakukan dengan
mengetikkan nama program pada prompt DOS, atau meng-klik ikon pada sistem
operasi Windows. Instruksi-instruksi yang dapat diproses oleh CPU adalah
instruksi-instruksi yang sudah dalam bentuk bahasa mesin.
Tahap pertama dari pemrosesan
suatu instruksi oleh CPU disebut dengan instruction fetch, yaitu proses CPU
mengambil atau membawa instruksi dari memori utama ke CPU. Tahap selanjutnya
(kedua) disebut instruction execute, yaitu proses dari CPU untuk mengerjakan
instruksi yang sudah diambil dari memori utama dan sudah berada di IR register.
Waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tahap pertama disebut waktu instruksi
(instruction time), dan waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tahap kedua
disebut waktu eksekusi (execution time). Sedangkan total waktu yang dibutuhkan
untuk kedua tahap tersebut dinamakan waktu siklus (cycle time).
MEDIA PENYIMPANAN
(MEMORI) EKSTERNAL
Memori eksternal adalah perangkat
keras untuk melakukan operasi penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di
luar komponen utama yang telah disebutkan di atas. Contoh dari memori eksternal adalah floppy disk,
harddisk, cd-rom, dvd. Hampir semua memori eksternal yang banyak dipakai
belakangan ini berbentuk disk/piringan sehingga operasi data dilakukan dengan
perputaran piringan tersebut. Dari perputaran ini, dikenal satuan rotasi
piringan yang disebut RPM (Rotation Per Minute). Makin cepat perputaran, waktu
akses pun semakin cepat, namun makin besar juga tekanan terhadap piringan
sehingga makin besar panas yang dihasilkan.
Setiap memori eksternal
memiliki alat baca dan tulis yang disebut head (pada harddisk) dan side (pada
floppy). Tiap piringan
memiliki dua sisi head/side, yaitu sisi 0 dan sisi 1. Setiap head/side dibagi menjadi lingkaran lingkaran
konsentris yang disebut track. Kumpulan track yang sama dari seluruh head yang ada disebut cylinder.
Suatu track dibagi lagi menjadi daerah-daerah lebih kecil yang disebut sector.
Floppy Disk
Floppy disk drive yang menjadi standar pemakaian terdiri dari 2 ukuran yaitu
5.25” dan 3.5” yang masing-masing memiliki 2 tipe kapasitas Double Density (DD)
dan High Density (HD). Floppy disk 5.25” kapasitasnya adalah 360 Kbytes (untuk
DD) dan 1.2 Mbytes (untuk HD). Sedangkan floppy disk 3.5” kapasitasnya 720
Kbytes (untuk DD) dan ntuk HD). Kapasitas yang dapat ditampung oleh floppy disk
memang cenderung kecil, apalagi jika dibandingkan dengan kebutuhan transfer dan
penyimpanan data yang makin lama makin besar. Floppy disk hanya dapat menyimpan file teks, karena
keterbatasan kapasitas. Walaupun demikian, penulisan pada floppy disk dapat
dilakukan berulang-ulang, walaupun memakan waktu yang relatif lama.
Zip Drive
Keterbatasan kapasitas pada floppy disk melahirkan teknologi baru yang disebut
dengan Iomega Zip Drive. Perangkat ini terdiri dari floppy drive dan cartridge
floppy khusus, yang mampu menampung samapai hampir 100MB data. Jumlah ini jelas
memungkinkan untuk menampung file multimedia dan grafik (biasanya berukuran
mega bytes), yang sebelumnya tidak mungkin untuk disimpan dalam floppy disk.
Harddisk
Harddisk memiliki komponen – komponen seperti : piringan logan (platter), head, rangakaian elektronik rangkaian
penguat, DSP (digital signal precessor), chip memory, konektor, spindle, dan
actuator arm motor controller. Kapasitas harddisk bermacam–macam mulai
dari ukuran Mbytes sampai dengan
Gbytes. Ukuran kapasitas yang sangat besar ini sangat menguntungkan dalam hal
penyimpanan data. Seperti halnya floppy disk dan Iomega Zip drive, harddisk
juga dapat menangani penulisan berulang kali dengan kecepatan yang relatif jauh
lebih cepat dibandingkan dengan floppy disk. Tapi sayangnya, terdapat kendala
dalam segi mobilitas, karena untuk memindah - mindahkan harddisk berarti
(harddisk tersimpan di dalam CPU).
CD-ROM
Mulai tahun 1983 sistem penyimpanan data di optical disc mulai diperkenalkan
dengan diluncurkannya Digital Audio Compact Disc. Sejak saat itu mulai
berkembanglah teknologi penyimpanan pada optical disc.
CD-ROM terbuat dari resin (polycarbonate) dan dilapisi permukaan yang sangat
reflektif seperti alumunium. Informasi direkam secara digital sebagai
lubang-lubang mikroskopis pada permukaan yang reflektif. Proses ini dilakukan
degan menggunakan laser yang berintensitas tinggi. Permukaan yang berlubang ini kemudian dilapisi oleh
lapisan bening. Informasi dibaca dengan menggunakan laser berintensitas rendah
yang menyinari lapisan bening tersebut sementara motor memutar disk. Intensitas
laser tersebut berubah setelah mengenai lubang-lubang tersebut kemudian
terefleksikan dan dideteksi oleh fotosensor yang kemudian dikonversi menjadi
data digital.
Penulisan data pada CD-ROM hanya dapat dilakukan sekali saja. Walaupun
demikian, optical disk ini memiliki keunggulan dari segi mobilitas. Bentuknya
yang kecil dan tipis memudahkannya untuk dibawa-bawa. Kapasitas penyimpanannya
pun cukup besar, yaitu 650 Mbytes. Sehingga media ini biasanya digunakan untuk menyimpan data-data
sekali tulis saja, seperti installer, file lagu (mp3), ataupun data statik
lainnya.
DVD (Digital Versatile Disc)
DVD adalah generasi lanjutan dari teknologi penyimpanan dengan menggunakan
media optical disc. DVD memiliki kapastias yang jauh lebih besar daripada
CD-ROM biasa, yaitu mencapai 9 Gbytes. Teknologi DVD ini sekarang banyak
dimanfaatkan secara luas oleh perusahaan musik dan film besar, sehingga
menjadikannya sebagai produk elektronik yang paling diminati dalam kurun waktu
3 tahun sejak diperkenalkan pertama kali. Perkembangan teknologi DVD-ROM pun
lebih cepat dibandingkan CD-ROM. 1x DVD-ROM memungkinkan rata-rata transfer
data 1.321 MB/s dengan rata-rata burst transfer 12 MB/s. Semakin besar cache
(memori buffer) yang dimiliki DVD-ROM, semakin cepat penyaluran data yang dapat
dilakukan.
DVD menyediakan format yang dapat ditulis satu kali ataupun lebih, yang disebut
dengan Recordable DVD, dan memiliki 6 macam versi, yaitu :
· DVD-R for General, hanya sekali penulisan
· DVD-R for Authoring, hanya sekali penulisan
· DVD-RAM, dapat ditulis berulang kali
· DVD-RW, dapat ditulis berulang kali
· DVD+RW, dapat ditulis berulang kali
· DVD+R, hanya sekali penulisan
