Komputer memang perangkat yang sangat spesial, terutama di zaman era digital seperti sekarang. Kita menggunakan komputer untuk melakukan hal-hal produktif, seperti bikin dokumen, bikin gambar, cari info, atau bahkan untuk keperluan entertainment seperti nonton film, dengerin musik dan sebagainya.
(Yang terakhir kok kayaknya ga perlu yak...)
Saking spesialnya, pernah ga sih, ngerasa kalau komputer itu lebih dari sekedar perangkat elektronik biasa? Elektronik biasa itu misalnya perangkat elektronik macam walkman, pompa air, TV, radio, loudspeaker, vakum kliner, magic com/jar, dan sebangsanya.
Entah kenapa, komputer itu rasanya beda banget, jauh lebih smart dibanding perangkat lain dan ga bisa dianggap segolongan.
Tapi nggak.
Komputer itu cuma perangkat elektronik biasa. Dan dia jadi spesial, cuma karena bagaimana dia dirangkai.
Elektronika, Fondasi dari Komputasi Modern
Coba kita lihat bagaimana elektronika bangkit dan berevolusi.
Sejak kebangkitan teknologi listrik di akhir 1800an - awal 1900an, kita mengalami revolusi yang sangat pesat dalam cara kita menjalani hidup. Dua temuan yang sangat berperan besar di sini adalah:
- pengiriman tenaga listrik jarak jauh, dan
- telepon.
Dua ini.
Listrik sebagai bentuk energi, mudah banget digonta-ganti wujudnya.
Pengen dapet energi panas? Tinggal alirkan listrik ke filamen panas. Pengen dapat energi gerak? Tinggal alirkan listrik ke motor listrik. Pengen dapet energi suara, masukin ke loudspeaker. Dan kebanyakan dari perubahan wujud ini juga dengan gampang dibalik dengan peralatan yang tepat (buat contoh di atas: thermocouple, dinamo, mikrofon).
Tapi selain untuk keperluan transfer energi, ada satu lagi peranan penting yang bisa dia lakukan. Yaitu adalah sebagai medium untuk transfer informasi (kami orang elektro biasa nyebutnya sebagai sinyal).
Di sini telepon masuk ke panggung.
Telepon, (dan telegram juga sih sebenarnya), bikin komunikasi jarak jauh jadi lebih gampang. Ubah energi suara jadi listrik, dikirim ke tempat lain, lalu dibalikin lagi jadi suara pakai peralatan yang tadi disebutin. Voilala, terjadi transfer informasi dari satu tempat ke tempat lain. Luar biasa.
Telekomunikasi adalah langkah pertama menuju komputasi dalam elektronika. Karena di situ terjadi dua kegiatan yang sangat penting. Yaitu Coding dan Decoding. Atau disingkat Codec. (CCCP intensifies).
Informasi tentang seberapa kerasnya bunyi suara itu diubah menjadi informasi dalam bentuk lain, di sini berupa tegangan listrik. Proses ini disebut koding (yang maknanya adalah "mengubah menjadi kode"). Di sini, tegangan listrik adalah kode yang dipakai untuk mewakili volume suara tersebut.
Informasi yang sudah dijadikan kode itu sekarang dapat dengan gampang dikirim secara jarak jauh. Lalu di penerima, kita perlu menerjemahkan kode tadi kembali ke wujud asalnya menjadi suara kembali.
Komputasi Pada Dasarnya Cuma Manipulasi Sinyal
Ga cuma ngirim informasi ke tempat jauh, listrik bisa dipakai untuk mengubah-ubah isi informasi tersebut.
Ambillah contoh pengeras suara.
Setelah dikoding jadi tegangan listrik, kita bisa besarkan sinyal itu, lalu kemudian diubah jadi suara lagi. Jadilah kita bisa bikin suara kita mencapai seluruh pelosok desa.
Di sini sudah terjadi komputasi.
Suara masuk kita kalikan sepuluh, lalu kita keluarkan lewat speaker. Di sini sudah terjadi proses komputasi berupa perkalian.
Menggunakan sirkuit elektronik kita bisa melakukan perkalian/pembagian dengan proses penguatan/ pelemahan sinyal seperti di atas. Kita juga bisa melakukan pertambahan/ pengurangan dengan menggunakan rangkaian bias. Bahkan kalau niat, bisa juga lho melakukan turunan dan integral pakai yang namanya rangkaian filter (Ga saya bahas detil di sini, buat artikel lain aja).
Tapi komputasi langsung dengan sinyal (analog) begini punya banyak kelemahan. Di antaranya:
- Rentan noise.
- Keakuratan hasil hitungnya terbatas dengan rentang tegangan maksimumnya.
- Seringnya sistemnya terbatas kali bagi tambah kurang (karena sistemnya linier, pembahasan lebih lanjut buat lain waktu)
Kalau mau perhitungan yang lebih kompleks, kita perlu sesuatu yang lebih bisa diandalkan.
Transistor dan Era Digital
Satu cara memecahkan masalah itu adalah dengan beralih dari komputasi analog ke komputasi digital/diskrit. Alih-alih melakukan komputasi langsung terhadap sinyal listrik, kita kodekan lagi sinyal listrik itu jadi sinyal digital.
Orang sering dengar kata "digital", tapi artinya mungkin sedikit ga jelas. Yang dimaksud dengan digital di sini adalah keadaan yang tidak ambigu. Ya atau tidak, ga ada ragu-ragu. Satu atau Nol, ga ada setengah-setengah. Ini yang bikin dia kuat walaupun kena noise sedikit. Manipulasi sinyal secara digital jadi lebih dapat diandalkan. (Tentang dua permasalahan lain kita bahas lain kali ya, kepanjangan ntar)
Ditambah lagi sejak diciptakannya transistor di tahun 1950an oleh tim di Bell Labs, teknik komputasi digital menjadi lebih mudah dan murah. Sekarang komputer bisa jadi Core i7 Ryzen dll gitu karena penemuan transistor ini. (Bahas lain kali juga mungkin ya, bisa panjang banget)
By the way, Telepon ditemukan oleh Alexander Graham Bell, transistor ditemukan di Bell labs. Kebetulan yang luar biasa wkwkw, ohoho sungguh sangat kebetulan wink wink.
Oke, sekarang kita tahu kenapa perhitungan komputer jaman sekarang jadi bisa diandalkan.
Tapi ada satu lagi yang belum dibahas. Dari mana datangnya kepintaran komputer? Sejak kapan dia berubah dari sekedar kalkulator yang cuma memuntahkan hasil perhitungan jadi sesuatu yang cerdas?
Turing dan Neumann
Dua orang ini sering dianggap sebagai ibu dan bapak dari komputer modern. Walaupun dua-duanya cowok wkwwkw.
Alan Turing menggagas sebuah konsep tentang mesin yang bisa melakukan hampir segala jens perhitungan. Dia menemukan kalau yang diperlukan oleh mesin ini agar bisa jadi cerdas, adalah kemampuan membuat keputusan berdasarkan ingatan keadaan mesin tersebut di masa lalu. Ini kuncinya. Jadi intinya, kecerdasan berawal dari kemampuan mengingat dan membuat keputusan.
Berdasarkan itu (secara langsung maupun ga), Von Neumann lalu menggagas sebuah gambaran dasar yang praktis untuk mesin komputer. Satu bagian untuk perhitungan, satu bagian untuk mencatat/mengingat hasil perhitungan, satu bagian untuk masukkan dan keluarkan hasil perhitungan.
Semua bagian itu saling bertukar informasi layaknya hubungan telepon, dan bersama-sama melakukan tugas yang lebih besar dari sekedar tugas masing-masing. Mengolah data yang dimasukkan dan menghitung, lalu memuntahkan data hasil hitungan sesuai dengan denah perintah yang kita masukkan. Di jaman sekarang kita menyebut kegiatan merangkai denah perintah ini sebagai kegiatan pemrograman.
Ini adalah fondasi dari kecerdasan komputer modern.
Ujung-Ujungnya Komputer Cuma Seonggok Rangkaian Listrik Raksasa
Udah jelas sih ya. Tapi bisa kita simpulkan kalau komputer itu isinya cuma segerombolan sirkuit elektronik yang bahu-membahu, gotong-royong untuk menyelesaikan tugasnya.
Kita juga harus mencontoh mereka dan bahu-membahu menjadi satu, melancarkan komunikasi walaupun jarak hati sangat jauh. Ufufu...