lonelylontong
TS
lonelylontong
Mengenal Transistor Sebagai Komponen Paling Dasar Dari Sebuah Processor.

gbr diambil dr : computerhistory.org


Sebelum memulai tulisan ini lebih jauh, perlu saya jelaskan bahwa tulisan ini lebih merupakan sebuah perkenalan saja. Bagi yang ingin tahu lebih mendalam, silahkan google keywords seperti "CPU architecture", "aljabar logika", "sistem digital", dst.

Transistor bukan hanya digunakan dalam sebuah micro processor. Saya mengenal transistor untuk pertama kalinya, justru dari rangkaian untuk membuat sebuah penguat audio. Akan tetapi kebalikannya, sebuah micro processor tidak bisa lepas dari transistor, karena transistor bisa kita katakan sebagai komponen paling mendasar dari sebuah micro processor.

Dunia Biner

Dalam dunia digital, maka semua besaran dimensi yang ada, bisa diwakili oleh serangkaian angka 1 dan 0. Dengan mengombinasikan logika yang dibangun hanya dari dua kondisi 1 atau 0 inilah kemudian kita membangun sistem digital yang paling rumit sekalipun.

Misalkan anda ingin membangun sebuah sistem yang mengontrol perpindahan gigi dari motor anda, di mana ada 4 kondisi : N-1-2-3. Maka anda bisa menggunakan kombinasi dari 2 angka biner, untuk mendapatkan total 4 kombinasi yang anda butuhkan.



Jika anda ingin tahu apa arti angka 32 dan 64 yang masih sering anda jumpai di Windows anda, Windows 10 32bit, atau Windows 10 64bit, apa maksudnya? Bit di sini adalah jumlah angka biner yang menjadi basis proses komputasi mereka. Semakin tinggi artinya komputasi pun bisa dilakukan semakin cepat.

Sebagai gambaran kasar saja, kalau kita hanya memiliki 2 angka biner, artinya kita memiliki 4 kombinasi, bagaimana kalau situasi menuntut kemungkinan ke-5? Yang terjadi pada proses komputasi, anda harus menentukan dahulu, apakah situasi yang ada ini adalah antara 1-4, atau 5-8. Setelah itu baru pada langkah kedua anda bisa menentukan hasil akhirnya. Anda bisa mempersingkat waktu komputasi dengan menambahkan angka biner ke-3, sehingga pada satu waktu, anda bisa memiliki 8 kombinasi.

Aljabar Logika

Bayangkan sebuah sistem pengaturan yang mengontrol sebuah pemanas ruangan berdasarkan sebuah sensor suhu, dengan logika yang sederhana.

Jika suhu di bawah 20, nyalakan pemanas ruangan, dan matikan pemanas ruangan jika suhu berada di atas 20.

Maka dalam bentuk digital-nya kita bisa meng-ekspresi-kan kondisi suhu di atas 20 bernilai digital 1, dan suhu di bawah 20, bernilai digital 0. Dan pada keluaran hasil komputasi sistem, 1 = nyalakan pemanas, 0 = matikan pemanas.

Sehingga kita dapatkan logika, jika input = 0, maka output = 1, dan sebaliknya. Dalam aljabar logika, logika ini diberi nama NOT.

Aljabar logika adalah ekspresi matematis dari berbagai macam situasi seperti di atas, selain operasi NOT, beberapa operasi dasar yang lain adalah AND dan OR. Dengan menggunakan 3 operasi dasar ini, akan bisa dibangun operasi logika yang lebih rumit, mulai dari sebuah kalkulator sederhana, sampai CPU i7 yang wow, semuanya dibangun atas dasar logika-logika dasar ini.

AND adalah operasi di mana ketika kedua variabel sama-sama bernilai 1, barulah keluaran akan bernilai 1.

OR adalah operasi logika di mana cukup salah satu variabel sudah bernilai 1, keluaran akan bernilai 1.

Contoh untuk operasi logika AND dalam kehidupan sehari-hari misalnya :

Jika Sinta punya tubuh tinggi dan Sinta berwajah cantik, maka abang jatuh cinta. Artinya Sinta harus tinggi dan cantik, baru dia cinta. Kalau tinggi, tapi tidak cantik, abang tidak suka, demikian juga kalau cantik tapi tidak tinggi. Apalagi kalau sudah tidak tinggi, tidak cantik pula.

Operasi logika OR, dengan contoh yang sama : 

Jika Sinta punya tubuh tinggi atau Sinta berwajah cantik, maka abang jatuh cinta.

Tentu saja agan-agan harus mempelajari Aljabar Logika lebih mendalam kalau ingin membangun sebuah sistem yang kompleks. Membangun sebuah kalkulator sederhana dengan gerbang-gerbang logika dasar, bisa menjadi awal yang baik.

Transistor Sebagai Komponen Digital

Seperti di awal tulisan, transistor sebenarnya tidak hanya digunakan di dunia digital, namun ada karakteristik transistor yang sangat berguna bagi sebuah sistem digital. Berikut di bawah ini adalah sebuah gambar transistor dan lambangnya dalam rangkaian elektronika :

gbr diambil dari : electronicshub.org


Status biner 1 atau 0, dalam rangkaian elektronik di-ekspresi-kan dalam bentuk, apakah ada arus listrik yang mengalir > dari satu satuan tertentu? Jadi jika arus yang mengalir di bawah satu level tertentu dia bernilai 0, dan sebaliknya ketika ada arus listrik mengalir di atas level tersebut, dia bernilai 1.

Dalam sebuah sistem digital transistor dikenal sebagai gate/gerbang, karena karakteristik-nya di mana arus akan mengalir (nilai digital 1) atau tidak mengalir (nilai digital 0), dari kaki E ke C dan sebaliknya, tergantung dari status (0/1) di kaki B. 

Dengan menggunakan dan mengombinasikan transistor inilah kemudian dibangun gerbang-gerbang dasar dari aljabar logika seperti gerbang NOT, gerbang AND dan gerbang OR.

Gerbang NOT, artinya input yang masuk akan dibalik pada output-nya. Ketika input transistor dialiri arus listrik (1), pada bagian output-nya arus justru berhenti mengalir (0).

Gerbang AND, menggunakan kombinasi dua transistor yang diseri, artinya input dari kedua transistor harus sama-sama dialiri arus listrik (bernilai 1), sebelum keluaran dari rangkaian itu bisa mengalirkan listrik (bernilai 1).

Gerbang OR, menggunakan kombinasi dua transistor yang dirangkai paralel, artinya cukup salah satu dari transistor mendapatkan arus (bernilai 1), maka keluaran dari rangkaian akan mengalirkan arus (bernilai 1).

Jadi seperti agan-agan bisa lihat, sebuah CPU yang bisa melakukan perhitungan sangat rumit, ternyata dibangun dari sebuah komponen bernama transistor ini.

Itu sebabnya salah satu acuan yang menentukan seberapa canggih-nya sebuah processor, adalah dengan melihat ada berapa transistor/gerbang yang terdapat di dalam sebuah processor.


Sumber :
1. Pelajaran Aljabar Logika, Sistem Digital dan Arsitektur Komputer waktu kuliah.
Diubah oleh lonelylontong 08-09-2019 04:23
swiitdebby
swiitdebby memberi reputasi
1
1.6K
2
Guest
Tulis komentar menarik atau mention replykgpt untuk ngobrol seru
Urutan
Terbaru
Terlama
Guest
Tulis komentar menarik atau mention replykgpt untuk ngobrol seru
Komunitas Pilihan