Perangkat Keras Komputer

kibrispdr.org

Tulisan ini di buat sebagai tugas mata kuliah Sistem dan Teknologi Informasi 

Nama                         : Nahla Najah

Pembimbing Tugas    : Rinda Cahyana, S.T., M.T..

PEMBAHASAN

Dalam ekosistem Sistem Informasi (SI), perangkat keras (hardware) berfungsi sebagai fondasi fisik yang tak tergantikan, menyediakan mesin dan peralatan untuk melaksanakan seluruh siklus pengolahan informasi, mulai dari masukan, pemrosesan, penyimpanan, hingga keluaran. Perangkat keras meliputi komputer dari berbagai ukuran dan bentuk, perangkat input/output, perangkat penyimpanan, dan perangkat telekomunikasi yang menghubungkan semua unit ini. Komponen fisik ini bekerja di bawah kendali ketat dari perangkat lunak (software).

Keputusan mengenai perangkat keras bersifat strategis dan didasarkan pada tiga faktor utama: kesesuaian untuk tugas, kecepatan, dan biaya. Perangkat keras terus mengalami tren menjadi lebih kecil, lebih cepat, lebih murah, dan lebih kuat seiring berjalannya waktu, sebuah laju inovasi yang luar biasa cepat sehingga membuat keputusan pembelian atau upgrade menjadi tantangan tersendiri bagi organisasi. Oleh karena itu, memahami arsitektur internal dan tren evolusioner perangkat keras sangat penting untuk memanfaatkan potensi penuh dari teknologi komputasi modern.

I. Fondasi Fisik Sistem Komputer

Perangkat keras secara umum didefinisikan sebagai semua permesinan dan peralatan fisik dalam sistem komputer. Semua komputer menjalankan empat operasi dasar: input, processing, storage, dan output, ditambah operasi kelima yaitu communications.

A. Unit Sistem dan Papan Induk

Pusat dari perangkat keras mikrokomputer adalah Unit Sistem (System Unit), yang juga dikenal sebagai case atau system cabinet. Kotak ini menampung komponen pemrosesan dan memori, motherboard, dan power supply. Unit sistem dapat hadir dalam berbagai ukuran, seperti 4-bay mini-tower case atau 8-bay mid-tower case.

Motherboard (disebut juga system board atau papan induk) adalah papan sirkuit utama di dalam unit sistem. Papan ini menampung processor chip dan memory chips, dan menjadi tempat semua periferal terpasang melalui koneksi yang disebut ports.

Motherboard dilengkapi dengan slot ekspansi (expansion slots) yang bertindak sebagai "colokan" internal untuk meningkatkan kemampuan PC. Ekspansi (Expansion) adalah cara meningkatkan kemampuan komputer dengan menambahkan perangkat keras baru untuk menjalankan tugas di luar cakupan sistem dasar. Sementara itu, peningkatan (upgrading) berarti mengganti komponen yang ada ke versi yang lebih baru, biasanya lebih kuat, seperti mikroprosesor atau memory chips yang lebih canggih.

Power supply adalah perangkat yang diperlukan yang mengubah arus listrik AC (arus bolak-balik) dari stop kontak menjadi DC (arus searah) untuk mengoperasikan komputer. Selain itu, perangkat Uninterruptible Power Supply (UPS) menyediakan listrik saat terjadi kegagalan daya.

II. Jantung Pemrosesan: CPU dan Arsitektur Internal

A. Mikroprosesor dan Siklus Mesin

Unit Pemrosesan Sentral (CPU) adalah komponen perangkat keras yang melakukan perhitungan aktual atau "pengolah angka" di dalam komputer. CPU sering disebut mikroprosesor dalam konteks mikrokomputer, yaitu sirkuit miniatur dari prosesor komputer pada chip silikon. CPU mengikuti instruksi program (software) untuk memanipulasi data menjadi informasi.

CPU terdiri dari dua subunit utama:

1. Unit Kontrol (Control Unit / CU): Bertanggung jawab mengarahkan pergerakan sinyal elektronik antara memori utama, unit aritmatika/logika, dan periferal. CU melaksanakan siklus mesin (machine cycle) untuk setiap instruksi, yang terdiri dari empat operasi dasar: (1) mengambil instruksi, (2) decode instruksi, (3) menjalankan instruksi, dan (4) menyimpan hasilnya.
2. Unit Aritmatika/Logika (Arithmetic Logic Unit / ALU): Melakukan operasi aritmatika (penambahan, pengurangan, perkalian, pembagian) dan operasi logis (perbandingan seperti "sama dengan" atau "lebih besar dari").

CU dan ALU menggunakan area penyimpanan kecepatan tinggi yang disebut register untuk menyimpan data dan instruksi sementara selama pemrosesan.

B. Representasi Biner dan Kecepatan Komputasi

Semua data dan instruksi program harus masuk ke komputer dalam bentuk angka-angka biner. Sistem biner hanya menggunakan dua digit atau bit (binary digit), yaitu 0 (arus listrik mati) dan 1 (arus listrik menyala). Sekelompok 8 bit disebut byte, yang mewakili satu karakter, digit, atau nilai lainnya.

Skema pengkodean biner yang digunakan untuk merepresentasikan karakter meliputi:

• ASCII (American Standard Code for Information Interchange): Kode biner yang paling banyak digunakan oleh mikrokomputer, menggunakan 7 atau 8 bit per karakter.
• EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code): Kode biner 8-bit yang digunakan oleh komputer besar, seperti mainframe.
• Unicode: Menggunakan 2 byte (16 bit) per karakter, memungkinkan penanganan 65.536 kombinasi karakter, yang mendukung hampir semua bahasa tertulis di dunia.

Kecepatan operasi diatur oleh jam sistem (system clock) yang menggunakan getaran kristal kuarsa untuk menghasilkan aliran pulsa digital atau tick/cycles ke CPU. Kecepatan clock ini diukur dalam Megahertz (MHz) (juta siklus per detik) atau Gigahertz (GHz) (miliar siklus per detik). Kecepatan prosesor juga dapat diukur dalam MIPS (million instructions per second).

III. Hirarki Memori: Penyimpanan Primer dan Sekunder

Memori komputer terbagi menjadi dua kategori: penyimpanan primer (memori utama) dan penyimpanan sekunder, yang memiliki hubungan kecepatan, kapasitas, dan biaya yang saling bertentangan.

A. Penyimpanan Primer (Primary Storage)

Penyimpanan primer, atau memori utama, secara sementara menyimpan data yang akan diproses oleh CPU, instruksi program tentang cara memproses data tersebut, dan program sistem operasi.

1. RAM (Random Access Memory): Bersifat volatile (mudah menguap), yang berarti isinya hilang ketika listrik dimatikan. RAM adalah memori kerja komputer. Memiliki RAM yang cukup adalah hal yang sangat penting karena memengaruhi efisiensi operasi dan performa perangkat lunak.
2. ROM (Read-Only Memory): Bersifat nonvolatile; chip ini tidak dapat ditulis atau dihapus oleh pengguna dan berisi instruksi start-up yang tetap (firmware).
3. Cache Memory: Penyimpanan kecepatan tinggi khusus di dalam atau dekat CPU yang menyimpan instruksi dan data yang kemungkinan besar akan sering digunakan, sehingga mempercepat pemrosesan.
4. Memori Virtual (Virtual Memory): Sebagian ruang hard disk yang digunakan untuk memperluas kapasitas RAM.

B. Penyimpanan Sekunder (Secondary Storage)

Penyimpanan sekunder (disebut juga storage atau permanent storage) menyimpan data dan program secara permanen.

1. Hard Disk Drive (Hard Drives): Menyimpan miliaran karakter data pada piringan disk yang tidak dapat dilepas (nonremovable). Kapasitasnya terus meningkat hingga mencapai satuan Terabyte (TB) (sekitar 1 triliun byte).
2. RAID (Redundant Arrays of Independent Disks): Sistem penyimpanan perusahaan yang menghubungkan kelompok hard drive standar untuk bekerja bersama sebagai satu logical drive.
3. Penyimpanan Optik (Optical Storage Devices): Seperti CD dan DVD, yang menggunakan teknologi laser untuk membaca data. DVD-ROM memiliki kapasitas yang sangat tinggi (4.7 GB atau lebih).
4. Memori Flash: Chip memori yang dapat dihapus dan diprogram kembali. Ini termasuk flash memory drive (sering disebut USB flash drive atau keychain drive) yang sangat berguna untuk penyimpanan portabel.

IV. Antarmuka Dunia: Perangkat Periferal

Periferal (peripheral devices) adalah perangkat keras input, output, dan penyimpanan sekunder yang merupakan bagian dari sistem komputer tetapi bukan bagian dari CPU.

A. Perangkat Masukan (Input Hardware)

Perangkat masukan berfungsi menerjemahkan data ke dalam bentuk biner yang dapat diproses komputer.

• Keyboard: Perangkat input utama yang mengubah karakter menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca prosesor.
• Perangkat Penunjuk (Pointing Devices): Seperti mouse, yang digunakan untuk memanipulasi objek di layar. Varian lain termasuk trackball dan touchpad.
• Layar Sentuh (Touch Screen): Kombinasi perangkat input dan output yang memungkinkan pengguna berinteraksi langsung dengan menyentuh layar.
• Perangkat Input Sumber Data (Source Data-Entry Devices): Termasuk scanner, microphone, dan digital camera. Optical Scanning digunakan untuk menangkap data dengan memproses cahaya yang dipantulkan dari gambar. Speech recognition systems memungkinkan input melalui suara, yang diprediksi menjadi cara komunikasi paling alami dengan komputer.

B. Perangkat Keluaran (Output Hardware)

Perangkat keluaran menerjemahkan informasi yang telah diproses menjadi bentuk yang dapat dipahami manusia.

• Layar Monitor (Display Screens): Menampilkan output lunak (softcopy). Teknologi saat ini mencakup Liquid Crystal Displays (LCDs) dan Organic Light-Emitting Diodes (OLEDs) yang lebih cerah dan tipis. Kualitas tampilan ditentukan oleh dot pitch dan resolution (diukur dalam pixels).
• Printer: Menghasilkan output keras (hardcopy) berupa teks dan grafik di atas kertas. Kualitas cetak diukur dalam dots per inch (dpi). Jenis printer meliputi Laser dan Ink-jet.
• Kartu Video (Video Card) dan Kartu Suara (Sound Card): Kartu sirkuit yang mengubah informasi digital prosesor menjadi sinyal video (untuk monitor) dan sinyal audio (untuk speaker).

C. Konektivitas Periferal (Ports)

Periferal terhubung ke unit sistem melalui port, yaitu soket penghubung di luar unit sistem.

• USB (Universal Serial Bus) Port: Port serbaguna yang sangat umum, secara teoritis dapat menghubungkan hingga 127 perangkat periferal dalam rantai.
• Serial Ports: Mengirim bit satu per satu, digunakan untuk perangkat yang tidak memerlukan transmisi data cepat.
• Parallel Ports: Mengirimkan 8 bit (satu byte) secara simultan, umumnya digunakan untuk menghubungkan printer.

V. Tren dan Evolusi Strategis Perangkat Keras

A. Hierarki Komputer

Komputer diklasifikasikan berdasarkan daya pemrosesannya:

1. Supercomputer Systems: Komputer tercepat dengan kapasitas tertinggi, sering menggunakan ribuan prosesor, untuk perhitungan ilmiah dan tugas komputasi intensif lainnya.
2. Mainframe Systems: Komputer besar, digunakan untuk aplikasi komputasi ekstensif di perusahaan besar yang diakses oleh ribuan pengguna.
3. Midrange Systems: Kategori antara mikrokomputer dan mainframe, termasuk minicomputers dan servers. Server adalah komputer yang mendukung jaringan, memungkinkan berbagi file dan perangkat.
4. Workstations: Komputer desktop yang kuat untuk aplikasi ilmiah, rekayasa, atau keuangan yang intensif komputasi.
5. Microcomputers (PC): Komputer terkecil dan termurah, termasuk desktop, laptop, notebook, dan netbook. Netbooks adalah PC yang sangat kecil, ringan, dan murah, dioptimalkan untuk layanan berbasis Internet.

B. Inovasi Pemanfaatan Perangkat Keras

Sejumlah tren kontemporer dalam perangkat keras menunjukkan inovasi yang signifikan:

• Hukum Moore (Moore’s Law): Prediksi terkenal bahwa kompleksitas mikroprosesor (jumlah transistor) akan berlipat ganda kira-kira setiap dua tahun, sementara harganya tetap sama.
• Prosesor Multicore (Multicore Processors): Mikroprosesor dengan dua atau lebih "inti" pemrosesan pada satu chip silikon, memungkinkan pengerjaan beberapa tugas secara bersamaan untuk kinerja yang ditingkatkan.
• Komputasi Grid (Grid Computing): Pemanfaatan sumber daya pemrosesan yang tidak terpakai dari banyak komputer yang tersebar secara geografis, dihubungkan melalui jaringan, untuk memecahkan masalah komputasi yang besar.
• Virtualisasi (Virtualization): Penggunaan perangkat lunak untuk mempartisi satu server fisik menjadi beberapa mesin virtual yang beroperasi secara terpisah.
• Komputasi Awan (Cloud Computing): Konsep menyimpan perangkat lunak dan/atau data bukan di PC sendiri, melainkan di server di Internet.
• Komputasi Autonomik (Autonomic Computing): Sistem komputer yang dirancang untuk mengelola dan memperbaiki dirinya sendiri tanpa campur tangan manusia, yang bertujuan untuk meningkatkan keandalan dan mengurangi biaya operasional.
• Nanotechnology: Penciptaan material, perangkat, dan sistem pada skala 1 hingga 100 nanometer, yang berpotensi menghasilkan kekuatan komputasi yang luar biasa pada perangkat berukuran molekul.

KESIMPULAN

Perangkat keras merupakan kerangka fisik yang mendefinisikan kemampuan sistem komputasi. Inti dari perangkat keras adalah mikroprosesor (CPU) yang didukung oleh memori hirarki mulai dari RAM yang cepat dan volatile hingga hard disk dan flash memory yang permanen untuk menjalankan siklus masukan, pemrosesan, dan keluaran. Didorong oleh Hukum Moore, perangkat keras terus berevolusi menuju miniaturisasi, kecepatan tinggi (Gigahertz), dan konektivitas yang meluas. Adopsi tren seperti komputasi multicore, grid, dan cloud menunjukkan bahwa batas kemampuan fisik perangkat keras terus didorong, memberikan landasan yang kuat bagi transformasi digital di semua tingkatan organisasi. Memahami komponen-komponen ini memungkinkan pengguna dan manajer mengambil keputusan investasi yang cerdas dan memanfaatkan teknologi secara strategis untuk keunggulan kompetitif.

DAFTAR PUSTAKA

Cahyana, R. (2020). 03 Perangkat Keras Komputer (Slide Presentasi).

Cahyana, R. (2013). Aktivitas dan Kompetensi Relawan Teknologi Informasi dan Komunikasi. CV Insan Akademika.

Laudon, K. C. (2011). Management Information System: Managing the Digital Firm. Pearson Education, Inc.

O’Brien, J. A., & Marakas, G. M. (2005). Management Information System (8th ed.). McGraw Hill.

O’Brien, J. A., & Marakas, G. M. (2007). Introduction to Information Systems.

Rainer, R. K., & Cegielski, C. G. (2008). Introduction to Information System (3rd ed.). John Wiley & Sons, Inc.

Rainer, R. K., & Cegielski, C. G. (2011). Introduction to Information Systems. John Wiley & Sons, Inc.

Williams, B. K., & Sawyer, S. C. (2011). Using information technology: a practical introduction to computers & communications (9th ed.). McGraw-Hill.