REPRESENTASI DATA KOMPUTER

Komputer mengolah data secara digital, yaitu melalui sinyal listrik yang diterimanya atau dikirimkannya. Pada prinsipnya, komputer hanya mengenal dua arus, yaitu on atau off, besar atau kecil, atau istilah dalam angkanya sering juga dikenal dengan 1 (satu) atau 0 (nol). Data-data yang di-input, di-proses dan disimpan dalam komputer atau media penyimpanan hanyalah kombinasi dari arus on atau (1) dan  arus off atau (0). Kombinasi-kombinasi dari dua hal ini kemudian diterjemahkan lagi sebelum dikeluarkan ke media output sesuai dengan bahasa yang dapat dimengerti oleh manusia seperti huruf, gambar, suara, bahkan film-film menarik yang ditonton dalam format digital.

Bilangan Biner

Representasi data dalam komputer yang hanya terdiri dari 2 kombinasi on (voltage rendah) dan off (voltage tinggi) sering pula dinyatakan dengan angka 1 mewakili on dan 0 untuk off.  Dua kombinasi angka ini sering dikenal dengan bilangan biner.

Operasi aritmatika yang biasa dilakukan dalam perhitungan pada bilangan desimal penjumlahan dan pengurangan juga dapat diterapkan pada bilangan biner.  Operasi aritmatika pada billangan biner yang hanya diwakili dengan kombinasi arus listrik on dan off  dapat dilakukan dengan fungsi aljabar boolen (gerbang logika).    

Konsep Bilangan Biner dan Desimal

Perbedaan mendasar dari metoda biner dan desimal adalah berkenaan dengan basis. Jika desimal berbasis 10(X10) berpangkatkan 10x, maka untuk bilangan biner berbasiskan 2(X2) menggunakan perpangkatan 2x. Sederhananya perhatikan contoh di bawah ini!

Aritmatika Biner

Pada bagian ini akan membahas penjumlahan dan pengurangan biner. Perkalian biner adalah pengulangan dari penjumlahan; dan juga akan membahas pengurangan biner berdasarkan ide atau gagasan komplemen.

Aritmatika Biner Dengan Gerbang Logika 

Aturan diatas dikerjakan berdasarkan pada aturan dan logika manusia, pekerjaan seperti ini tidak dapat dilakukan oleh peralatan elektronik, namun dengan peralatan elektronik yang hanya mengenal arus listrik, ON dan OFF atau Tegangan Besar dan Kecil yang diwakili dengan angka 0 dan 1 seperti yang dijelaskan sebelumnya, maka aturan pengurangan yang dilakukan oleh manusia dapat diatur sedemikian rupa ke peralatan elektronik dengan pensaklaran yang disering dikenal dengan gerbang logika.

Gerbang logika atau sering juga disebut gerbang logika Boolean merupakan sebuah sistem pemrosesan dasar yang dapat memproses input-input yang berupa bilangan biner menjadi sebuah output yang berkondisi yang akhirnya digunakan untuk proses selanjutnya. Gerbang logika dapat mengkondisikan input - input yang masuk kemudian menjadikannya sebuah output yang sesuai dengan apa yang ditentukan olehnya. 

  Alur pemrosesan data

Input >>> i/o >>> proses >>> memori >>> storage >>> memori >>> proses >>> i/o >>> output

Keterangan:

Input : data yang akan di proses atau dibuat.

I/O : Input / Output.

Proses : Pengolahan data yang dimasukkan.

Memori : Tempat menyimpan data sementara pada saat data diproses.

Storage : Tempat menyimpan data secara permanen seteah diproses.

Output : Hasil dari proses yang berupa tampilan, suara, cetakan

Sistem komputer memiliki siklus pengolahan yang pasti. Siklus pengolahan itu sendiri mengacu kepada makna dari arti komputer itu sendiri. Ada tiga pokok dalam siklus pengolahan data dengan menggunakan komputer tersebut, yaitu input, proses, dan output. Sedangkan untuk proses sendiri, pemroses dibantu oleh beberapa bagian lain, yaitu program serta penyimpan (storage). Agar data dapat diterima oleh komputer dengan baik, komputer memiliki peralatan yang berfungsi untuk hal ini, yang disebut dengan input device . Proses Setiap masukan yang disampaikan kepada komputer akan masuk ke pemroses, pemroses ini dikenal juga dengan nama processor . Pemroses ini bisa disebut dengan otaknya komputer. Pemroses ini akan menentukan akan diapakan informasi yang masuk tersebut. Ketentuan yang telah disusun ini adalah instruction set. Instruction set ini merupakan format baku perintah yang dapat dilaksanakan oleh pemroses. Pemroses memiliki hubungan dengan media input, program, storage serta media output. Program merupakan kumpulan instruction set yang akan dijalankan oleh pemroses, yaitu berupa software. Program inilah yang mengendalikan semua aktifitas yang ada pada pemroses. Program berisi konstruksi logika yang dibuat oleh manusia, dan sudah diterjemahkan ke dalam bahasa mesin sesuai dengan format yang ada pada instruction set. Storage dalam menjalankan proses, selain proses diatur oleh program, pemroses juga memiliki akses ke media penyimpan yang disebut dengan storage. Storage ini berfungsi untuk menyimpan berbagai informasi yang dibutuhkan untuk menjalankan fungsi pemroses, baik untuk penyimpan sementara maupun untuk jangka panjang. Proses untuk mengambil data atau menyimpan data pada storage ini dilaksanakan oleh pemroses sesuai dengan perintah yang diterima pemroses dari program yang sedang ia jalankan. Output Merupakan aktifitas menerima data dari hasil pengolahan pada bagian pemroses. Jika terdapat data pada aktifitas output ini, berarti pemroses menyerakan tugas selanjutnya kepada bagian ini. Tentu saja pada bagian ini diperlukan juga peralatan yang bekerja, dimana peralatan terebut disebut dengan output device.

   Cara Kerja computer

  memori

Di sistem ini, memori adalah urutan byte yang dinomori (seperti "sel"), masing-masing berisi sepotong kecil informasi. Setiap slot mungkin berisi salah satu, dan apa yang sekarang menjadi data mungkin saja kemudian menjadi perintah.

Memori menyimpan berbagai bentuk informasi sebagai angka biner. Informasi yang belum berbentuk biner akan dipecahkan (encoded) dengan sejumlah instruksi yang mengubahnya menjadi sebuah angka atau urutan angka-angka. Sebagai contoh: Huruf F disimpan sebagai angka desimal 70 (atau angka biner) menggunakan salah satu metode pemecahan. Instruksi yang lebih kompleks bisa digunakan untuk menyimpan gambar, suara, video, dan berbagai macam informasi. Informasi yang bisa disimpan dalam satu sell dinamakan sebuah byte.

Secara umum, memori bisa ditulis kembali lebih jutaan kali - memori dapat diumpamakan sebagai papan tulis dan kapur yang dapat ditulis dan dihapus kembali, daripada buku tulis dengan pena yang tidak dapat dihapus.

• pemrosesan (CPU)

Unit Pengolah Pusat atau CPU berperanan untuk memproses arahan, melaksanakan pengiraan dan menguruskan laluan informasi menerusi system komputer. Unit atau peranti pemprosesan juga akan berkomunikasi dengan peranti input , output dan storan bagi melaksanakan arahan-arahan berkaitan.

Contoh sebuah CPU dalam kemasan Ball Grid Array (BGA) ditampilkan terbalik dengan menunjukkan kaki-kakinya.

Dalam arsitektur von Neumann yang asli, ia menjelaskan sebuah Unit Aritmatika dan Logika, dan sebuah Unit Kontrol. Dalam komputer-komputer modern, kedua unit ini terletak dalam satu sirkuit terpadu (IC - Integrated Circuit), yang biasanya disebut CPU (Central Processing Unit).

Unit Aritmatika dan Logika, atau Arithmetic Logic Unit (ALU), adalah alat yang melakukan pelaksanaan dasar seperti pelaksanaan aritmatika (tambahan, pengurangan, dan semacamnya), pelaksanaan logis (AND, OR, NOT), dan pelaksanaan perbandingan (misalnya, membandingkan isi sebanyak dua slot untuk kesetaraan). Pada unit inilah dilakukan "kerja" yang nyata.

 

• input dan hasil

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.

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. Alat output, men-decode data ke dalam informasi yang bisa dimengerti oleh pemakai komputer. Dalam pengertian ini, sistem komputer digital adalah contoh sistem pengolah data.

•  instruksi

Perintah yang dibicarakan di atas bukan perintah seperti bahasa manusiawi. Komputer hanya mempunyai dalam jumlah terbatas perintah sederhana yang dirumuskan dengan baik. Perintah biasa yang dipahami kebanyakan komputer ialah "menyalin isi sel 123, dan tempat tiruan di sel 456", "menambahkan isi sel 666 ke sel 042, dan tempat akibat di sel 013", dan "jika isi sel 999 adalah 0, perintah berikutnya anda di sel 345".

Instruksi diwakili dalam komputer sebagai nomor - kode untuk "menyalin" mungkin menjadi 001, misalnya. Suatu himpunan perintah khusus yang didukung oleh komputer tertentu diketahui sebagai bahasa mesin komputer. Dalam praktiknya, orang biasanya tidak menulis perintah untuk komputer secara langsung di bahasa mesin tetapi memakai bahasa pemrograman "tingkat tinggi" yang kemudian diterjemahkan ke dalam bahasa mesin secara otomatis oleh program komputer khusus (interpreter dan kompiler). Beberapa bahasa pemrograman berhubungan erat dengan bahasa mesin, seperti assembler (bahasa tingkat rendah); di sisi lain, bahasa seperti Prolog didasarkan pada prinsip abstrak yang jauh dari detail pelaksanaan sebenarnya oleh mesin (bahasa tingkat tinggi)

• arsitektur

Komputer kontemporer menaruh ALU dan unit kontrol ke dalam satu sirkuit terpadu yang dikenal sebagai Central Processing Unit atau CPU. Biasanya, memori komputer ditempatkan di atas beberapa sirkuit terpadu yang kecil dekat CPU. Alat yang menempati sebagian besar ruangan dalam komputer adalah ancilliary sistem (misalnya, untuk menyediakan tenaga listrik) atau alat I/O.

Beberapa komputer yang lebih besar berbeda dari model di atas di satu hal utama - mereka mempunyai beberapa CPU dan unit kontrol yang bekerja secara bersamaan. Terlebih lagi, beberapa komputer, yang dipakai sebagian besar untuk maksud penelitian dan perkomputeran ilmiah, sudah berbeda secara signifikan dari model di atas, tetapi mereka sudah menemukan sedikit penggunaan komersial.

• program

Program komputer adalah daftar besar perintah untuk dilakukan oleh komputer, barangkali dengan data di dalam tabel. Banyak program komputer berisi jutaan perintah, dan banyak dari perintah itu dilakukan berulang kali. Sebuah komputer pribadi modern yang umum (pada tahun 2003) bisa melakukan sekitar 2-3 milyar perintah dalam sedetik. Komputer tidak mendapat kemampuan luar biasa mereka lewat kemampuan untuk melakukan perintah kompleks. Tetapi, mereka melakukan jutaan perintah sederhana yang diatur oleh orang pandai, "programmer." "Programmer Baik memperkembangkan set-set perintah untuk melakukan tugas biasa (misalnya, menggambar titik di layar) dan lalu membuat set-set perintah itu tersedia kepada programmer lain." Dewasa ini, kebanyakan komputer kelihatannya melakukan beberapa program sekaligus. Ini biasanya diserahkan ke sebagai multitasking. Pada kenyataannya, CPU melakukan perintah dari satu program, kemudian setelah beberapa saat, CPU beralih ke program kedua dan melakukan beberapa perintahnya. Jarak waktu yang kecil ini sering diserahkan ke sebagai irisan waktu (time-slice). Ini menimbulkan khayal program lipat ganda yang dilakukan secara bersamaan dengan memberikan waktu CPU di antara program. Ini mirip bagaimana film adalah rangkaian kilat saja masih membingkaikan. Sistem operasi adalah program yang biasanya menguasai kali ini membagikan.

• sistem opersi

Sistem operasi ialah semacam gabungan dari potongan kode yang berguna. Ketika semacam kode komputer dapat dipakai secara bersama oleh beraneka-macam program komputer, setelah bertahun-tahun, programer akhirnya menmindahkannya ke dalam sistem operasi.

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.

  Kecepatan proses :

–        Clock : Hertz

–        Siklus mesin :Fetch, decode, execute

–        MIPS (Millions of Instructions Per Second)

–        MFLOATS (Millions of Floating point Per Second)

  Faktor yang mempengaruhi kecepatan proses

1.      -Register

 menyimpan instruksi selama proses berjalan, ukuran sesuai dengan jumlah data yang dapat diproses dalam saty waktu (Reg ukuran 32 bit berarti dapat memproses 4 byte data dalam satuan waktu

2.      -RAM

 semakin besar RAM maka semakin banyak data yang disimpan sehingga akses ke data lebih cepat (dibandingkan dengan mengakses ke Secondary Storage). Jika ukuran aplikasi besar dan tidak cukup untuk diload sekalian ke dalam memori maka dilakukan proses segmentasi dan swapping (pemindahan data dari memory ke storage)

3.      -CPU clock

 semakin tinggi clock CPU maka semakin cepat / semakin banyak perintah yang dapat dieksekusi

4.      -Bus / datapath

 menentukan besarnya data yang dapat ditransmisikan antara CPU dan device yang lain. ( seperti jalan raya)

5.      -Cache memory

semakin cepat, dan besar cache maka proses akan menjadi lebih cepat