Teori Komputasi dan Komputasi Modern

 

 

1. Teori Komputasi

 

Komputasi diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Teknologi komputasi adalah aktivitas penggunaan dan pengembangan teknologi komputer, perangkat keras, dan perangkat lunak komputer. la merupakan bagian spesifik komputer dari teknologi informasi.    

 

Secara umum illmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains). Dalam penggunaan praktis, biasanya berupa penerapan simulasi komputer atau berbagai bentuk komputasi lainnya untuk menyelesaikan masalah-masalah dalam berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya digunakan juga untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar dalam ilmu.

 

Dalam rangka melakukan penelitian yang rinci mengenai komputasi, ilmuwan komputer bekerja dengan matematika abstrak komputer yang disebut dengan model komputasi. Terdapat beberapa model yang digunakan, namun yang paling umum dipelajari adalah : Mesin Turing. Mesin Turing dipelajari oleh para ilmuwan komputer karena sederhana untuk : diformulasi, dapat di analisis dan digunakan untuk membuktikan hasil, dan karena mewakili banyak anggapan model komputasi yang paling mungkin. Mungkin kemampuan kapasitas memori yang tidak terbatas merupakan sesuatu yang tidak dapat terwujud, namun setiap masalah yang mungkin dipecahkan yang diselesaikan oleh Mesin Turing akan selalu hanya memerlukan jumlah memori yang terbatas: Sehingga pada dasarnya, setiap masalah yang dapat diselesaikan (diputuskan) oleh Mesin Turing dapat diselesaikan oleh komputer yang memiliki jumlah memori yang terbatas.

 

Teori komputasi dapat dianggap sebagai model penciptaan dari seluruh cabang dalam bidang ilmu komputer (computer science). Maka dari itu, logika dan matematika digunakan dalam teori komputasi. Pada abad ini, teori komputasi menjadi disiplin akademik mandiri dan telah terpisah dari matematika. Beberapa pencetus dalam bidang teori komputasi adalah Alonzo Church, Kurt Godel, Alan Turing, Slephen Kleene, John von Neumann dan Claude Shannon.

 

Teori komputasi dibagi menjadi tiga ranting sebagai berikut.    

a. Teori Otomata (automata theory)

Teori otomata mengacu pada definisi dan sifat-sifat model komputasi. Di dalam teori komputasi, model komputasi yang sering dipakai adalah Mesin Turing. 

b. Teori Komputabilitas (computability theory)

Teori komputabilitas bertujuan untuk memeriksa apakah persoalan komputasi dapat -dipecahkan pada suatu model komputasi teoritis. Dengan kata lain, teori komputabilitas mengklasifikasikan persoalan sebagai dapat dipecahkan (solvable) atau persoalan yang tidak dapat dipecahkan (unsolvable). Teori komputabilitas memperkenalkan beberapa konsep yang digunakan di dalam teori kompleksitas.

c. Teori Kompleksitas (computational complexity theory)

Teori kompleksitas bertujuan untuk mengkaji kebutuhan waktu dan ruang untuk memecahkan persoalan yang diselesaikan dengan pendekatan yang berbeda-beda. Dengan kata lain, teori kompleksitas mengklasifikasikan persoalan sebagai persoalan mudah (easy) atau persoalan sulit (hard).

 

 

2. Komputasi Modern

 

Komputasi modern adalah sebuah konsep sistem yang menerima instruksi-instruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory, memory di sini bisa juga dari memory komputer. Oleh karena pada saat ini kita melakukan komputasi menggunakan komputer. maka bisa dikatakan komputer merupakan sebuah komputasi modern.

 

Dalam kerjanya, komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukan itu sebagai berikut.

 

a. Akurasi (bit, floating point)

Akurasi tentu merupakan masalah yang paling penting dalam memecahkan masalah. Karena itu pada komputasi modern dilakukan perhitungan bagaimana bisa menghasilkan suatu jawaban yang akurat dari sebuah masalah. Tentu kita pemah mendengar tipe data floating point yang biasa digunakan untuk menyimpan data numerik dalam bentuk pecahan. Tipe data tersebut memiliki range penyimpanan numerik yang besar. sehingga dapat digunakan oleh komputer untuk melakukan komputasi yang akurat.

 

b. Kecepatan (dalam satuan Hz)

Manusia pasti menginginkan sebuah masalah dapat diselesaikan dengan cepat. Oleh karena itu, perhitungan masalah kecepatan adalah suatu hal yang penting. Komputasi harus dapat dilakukan dalam waktu yang cepat ketika mengolah suatu data. Sehinga perlu metode kecepatan untuk mengolah perhitungan dalam waktu yang singkat.

 

c. Problem volume besar (down sizzing atau pararel)

 

d. Modeling (NN & GA)

Modeling merupakan suatu hal yang penting dalam melakukan suatu perhitungan yang rumit. Bayangkan saja jika kita dihadapkan dalam suatu masalah perhitungan yang banyak dan kompleks, tetapi tidak ada model matematika yang kita miliki. Perhitungan akan berjalan berantakan dan tidak akan mendapatkan hasil yang akurat. Maka dari itu, komputasi modern membutuhkan modeling sebelum melakukan perhitungan.

 

e. Kompleksitas (menggunakan teori big O)

Komputasi modern dirancang untuk menangani masalah yang kompleks, sehingga diterapkan pada komputer. Dengan menggunakan teori big O, maka komputasi modern dapat melakukan perhitungan untuk memecahkan masalah kompleksitas yang sering dihadapi.

 

Karakteristik komputasi modern ada tiga macam sebagai berikut.

a. Komputer-komputer penyedia sumber daya bersifat heterogenous karena terdiri dari berbagai jenis perangkat keras, sistem operasi, serta aplikasi yang terpasang.

b. Komputer-komputer terhubung ke jaringan yang luas dengan kapasitas bandwidth yang beragam.

c. Komputer maupun jaringan tidak terdedikasi, bisa hidup atau mati sewaktu-waktu tanpa jadwal yang jelas.

 

 

3. Sejar4h Komputasi Modern

 

Komputasi modern ini pertama kalinya dipikirkan oleh seorang ilmuwan yang bernama John Von Neumann. Dialah orang yang pertama kali memikirkan konsep sebuah sistem yang menerima instruksi-instruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory. Konsep inilah yang menjadi dasar arsitektur komputer modern. John Von Neumann memberikan berbagai bantuannya dalam bidang matematika, teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer. Selain itu, Von Neumann juga merupakan seorang ilmuwan yang sangat berperan penting dalam pembuatan bom atom di Los Alamos pada Perang Dunia II silam. Dan berkat kepiawaian Neumann di bidang teori game inilah ia bisa melahirkan konsep automata, teknologi bom atom dan komputasi modern.yang akhimya melahirkan sebuah komputer.

 

Sebenarnya kata -komputer- tersebut pertama kali dipergunakan secara umum pada tahun 1613. Arti kata komputer itu sendiri mengacu kepada perhitungan aritmatika dan kata tersebut masih dipergunakan hingga pertengahan abad ke-20. Dan seiring dengan perkembangan zaman dari akhir abad ke-19 hingga seterusnya, komputer menjadi berubah makna jadi sebuah mesin yang melakukan komputasi.

 

Kemudian sekitar tahun 1920an, kata "mesin komputasi" mulai dikenal. Setiap mesin yang dapat membantu melakukan pekerjaan manusia yaitu menghitung dengan metode yang efektif disebut dengan mesin komputasi. Pada tahun 1940-1950 dengan munculnya mesin komputasi elektronik, kata "mesin komputasi" mulai berubah menjadi "komputer" yang biasanya diawali dengan "elektronik" atau "digital".

 

Sejak saat itu, Von Neumann menjadi seorang konsultan pada pengembangan komputer ENIAC. Dia merancang konsep arsitektur komputer yang masih dipakai sampai sekarang. Arsitektur Von Neumann adalah seperangkat komputer dengan program yang tersimpan (program dan data disimpan pada memori) dengan pengendali pusat, I/O, dan memori. Konsep dasar arsitektur komputer modern sendiri ialah konsep sebuah sistem yang menerima instruksi-instruksi dan menyimpannya dalam sebuah memori.

 

Berikut ini beberapa contoh komputasi modern sampai dengan lahirnya ENIAC.

 

a Konrad Zuse's Electromechanical "Z Mesin" Z3 (1941)

Sebuah mesin pertama menampilkan biner aritmatika, termasuk aritmatika floating point dan ukuran programmability. Pada tahun 1998, Z3 operasional pertama di dunia komputer itu di anggap sebagai Turing lengkap.

 

b Non-programmable Atanasoff-Berry Computer

Ditemukan pada tahun 1941, alat ini menggunakan tabung hampa berdasarkan perhitungan, angka biner, dan regeneratif memori kapasitor. Penggunaan memori regeneratif diperbolehkan untuk menjadi jauh lebih seragam (berukuran meja besar atau meja kerja).

 

c. Komputer Colossus

Ditemukan pada tahun 1943, berkemampuan untuk membatasi kemampuan program pada alat ini menunjukkan bahwa perangkat menggunakan ribuan tabung dapat digunakan lebih baik dan elektronik reprogrammable. Komputer ini digunakan untuk memecahkan kode perang Jerman.

 

d The Harvard Mark 1

Ditemukan pada tahun 1944, mempunyai skala besar, merupakan komputer elektromekanis dengan programmability terbatas.

 

e. US Army's Ballistic Research Laboratory ENIAC

Ditemukan pada tahun 1946, komputer ini digunakan untuk menghitung desimal aritmatika dan biasanya disebut sebagai tujuan umum pertama komputer elektronik (ENIAC merupakan generasi yang sudah sangat berkembang di zamannya sejak komputer pertama Konrad Zuse's Z3 yang ditemukan pada tahun 1941).

 

Secara kasar, kita dapat membagi sejarah komputasi modern ke dalam era berikut.

• 1970-an: Timesharing (1 komputer dengan banyak pengguna)

• 1980-an: Personal komputer (1 komputer per user)

• 1990-an: Komputasi paralel (banyak komputer per user)

Share this post