Perangkat lunak komputer (bahasa Inggris: computer software) adalah data pada sebuah sistem komputer yang disimpan secara digital, termasuk program komputer dan berbagai informasi yang dapat dibaca dan ditulis oleh komputer. Berbeda dari perangkat keras yang berwujud fisik, perangkat lunak tidak memiliki wujud secara fisik. Perangkat lunak berisi instruksi yang membuat perangkat keras dapat menjalankan tugas tertentu. Tanpa adanya perangkat lunak, perangkat keras komputer tidak bisa dioperasikan.

Definisi

Perangkat lunak adalah suatu program yang digunakan dalam komputer berupa instruksi-instruksi (perintah) yang dapat dimengerti oleh komputer. Perangkat lunak inilah yang mengoperasikan perangkat keras. Dengan adanya perangkat lunak, pengguna dapat meminta komputer untuk melakukan berbagai pekerjaan, seperti mengetik, mendengar musik, dan menonton video.

Dalam struktur sistem komputer, sistem operasi adalah perangkat lunak lapisan pertama yang diletakkan pada media penyimpan (hard disk). Perangkat lunak lainnya berada pada lapisan kedua. Batas antara perangkat keras dan perangkat lunak kadang tidak tegas. Firmware, misalnya, adalah perangkat lunak yang ditanam ke dalam perangkat keras.

Klasifikasi

Perangkat lunak umumnya dibagi berdasarkan fungsinya.

Sistem operasi. Sistem operasi adalah program yang bertindak sebagai perantara antara pengguna dengan perangkat keras komputer. Sistem operasi bertugas mengatur dan mengendalikan perangkat keras serta memberikan kemudahan bagi pengguna. Tanpa sistem operasi, pengguna hanya bisa menjalankan program booting. Contoh sistem operasi modern adalah Linux, Android, iOS, Mac OS X, dan Microsoft Windows.

Sistem operasi keluarga Windows dikembangkan oleh Microsoft Corporation, yang didirikan oleh Bill Gates dan Paul Allen pada 4 April 1975. Varian Windows meliputi MS-DOS, Windows 9x, Windows NT, Windows 7, Windows 8, dan Windows Server. Windows adalah sistem operasi yang paling banyak digunakan di Indonesia, dipilih karena dianggap mudah digunakan. Windows bersifat berbayar, dan harga lisensinya dianggap mahal oleh sebagian pengguna, sehingga penggunaan versi bajakan cukup marak.

Linux adalah sistem operasi yang bersifat open source. Pengembangannya dapat dilakukan secara bebas dan didistribusikan tanpa lisensi. Beberapa distribusi Linux yang banyak digunakan adalah Debian GNU/Linux, Ubuntu, Linux Mint, Red Hat Enterprise Linux, Fedora, dan Arch Linux.

Utilitas. Utilitas adalah perangkat lunak yang didesain untuk membantu proses analisis, konfigurasi, optimasi, dan pengelolaan komputer. Fungsinya antara lain untuk backup data, pemulihan sistem, kompresi data, dan penanganan virus.

Program aplikasi. Program aplikasi adalah subkelas perangkat lunak yang memanfaatkan kemampuan komputer langsung untuk melakukan tugas yang diinginkan pengguna. Beberapa program aplikasi digabung menjadi suatu paket yang disebut application suite, contohnya Microsoft Office dan OpenOffice.org.

Contoh program aplikasi yang umum diinstal setelah pemasangan sistem operasi antara lain: WinRAR untuk mengarsip dan mengompres file; Microsoft Office untuk pengolahan dokumen, spreadsheet, dan presentasi; browser web seperti Google Chrome, Mozilla Firefox, dan Opera; antivirus seperti Avast Free Antivirus; serta pembaca PDF seperti Foxit Reader.

Untuk keperluan multimedia, terdapat aplikasi pemutar media seperti Windows Media Player, Winamp, dan VLC Media Player. VLC Media Player dapat memutar berbagai format video maupun audio, termasuk DVD dan VCD, dan tersedia secara gratis untuk Windows, Linux, Mac OS, dan beberapa sistem operasi lainnya. Di sisi pengolahan grafis, GIMP (GNU Image Manipulation Program) adalah aplikasi open source untuk mengolah grafis bitmap, yang dapat digunakan untuk membuat logo, mengubah resolusi gambar, dan mengedit foto.

Peran sistem operasi dalam sistem komputer

Sistem operasi punya beberapa peran dalam mengelola sumber daya komputer. Sebagai kernel, sistem operasi adalah program yang berjalan terus-menerus selama komputer dinyalakan. Sebagai guardian, sistem operasi menyediakan kontrol akses yang melindungi file dan mengawasi proses pembacaan, penulisan, atau eksekusi data. Sebagai gatekeeper, sistem operasi mengendalikan siapa saja yang berhak masuk ke dalam sistem.

Sistem operasi juga berfungsi sebagai penjadwal (optimizer) yang mengatur penggunaan CPU, memori, dan perangkat I/O. Sebagai interface, sistem operasi menjembatani pengguna dengan perangkat keras sehingga pengguna tidak perlu berurusan dengan bahasa mesin atau perangkat level bawah.

Arsitektur perangkat lunak sistem operasi

Arsitektur perangkat lunak adalah struktur yang menjadi landasan untuk menentukan keberadaan komponen perangkat lunak dan cara mengelola komponen tersebut agar saling berinteraksi. Beberapa model arsitektur sistem operasi modern antara lain: sistem monolitik, sistem berlapis, sistem client/server, sistem virtual machine, dan sistem berorientasi objek.

Pada sistem monolitik, struktur sistem operasi bersifat sederhana dan dilengkapi dengan operasi pelayanan (system call). Model ini bekerja dengan mengambil parameter pada tempat yang telah ditentukan, seperti register atau stack, lalu mengeksekusi instruksi trap pada mode monitor.

Mesin virtual

Mesin virtual sistem adalah perangkat berupa platform sistem yang lengkap dan dapat menjalankan sebuah sistem operasi secara utuh. Mesin virtual proses, sebaliknya, didesain untuk menjalankan satu program komputer tertentu. Perangkat lunak yang berjalan di dalam mesin virtual dibatasi sumber dayanya dan tidak dapat mengakses ke luar batasan dunia maya tersebut.

Virtual Machine Monitor (VMM) atau hypervisor adalah bagian perangkat lunak yang membuat atau mensimulasikan mesin virtual. Mesin virtual dibedakan menjadi dua: VM Type I yang tidak menggunakan host operating system, dan VM Type II yang menggunakannya. Type II juga disebut paravirtual machine, dan kinerjanya lebih rendah dibanding Type I karena bergantung pada host OS.

Aplikasi yang menyediakan sistem mesin virtual antara lain VMware, VirtualBox, dan Virtual PC. Oracle VM VirtualBox adalah perangkat lunak yang dapat digunakan untuk membangun sistem virtualisasi, yaitu mengeksekusi sistem operasi tambahan di dalam sistem operasi utama.

Masalah pada perangkat lunak

Masalah pada perangkat lunak diklasifikasikan menjadi tiga kategori: perangkat lunak BIOS, sistem operasi, dan program aplikasi.

Pada tingkat BIOS, masalah yang terjadi antara lain komputer mati total, layar blank tanpa aktivitas, atau pengaturan hardware yang kacau karena POST tidak berjalan. Pada tingkat sistem operasi, gejala yang muncul bisa berupa kegagalan booting, kinerja booting yang lambat, Windows Explorer tidak bisa dijalankan, Start Menu tidak berfungsi, atau prosedur shutdown yang gagal. Pada program aplikasi, masalah yang muncul antara lain program tidak ditemukan di Start Menu, program tidak bisa dijalankan, kinerja lambat, atau file data tidak ditemukan karena ekstensinya berubah.

Ancaman keamanan perangkat lunak

Ancaman keamanan informasi bisa berupa serangan pada perangkat lunak, pencurian kekayaan intelektual, pencurian identitas, sabotase, dan pemerasan informasi.

Malware adalah perangkat lunak yang sengaja dirancang untuk menyebabkan kerusakan pada komputer, server, pengguna, atau jaringan komputer. Jenis-jenis malware termasuk virus komputer, worms, Trojan horses, ransomware, spyware, adware, rogue software, wiper, dan scareware. Tidak semua masalah pada perangkat lunak disebabkan malware; perlu identifikasi lebih lanjut apakah masalah tersebut berasal dari malware atau dari bug perangkat lunak.

Antivirus digunakan untuk mendeteksi dan membersihkan virus dari komputer. Keamanan jaringan lokal dapat dikelola dengan menginstal perangkat lunak antivirus atau anti-malware, selain penggunaan firewall dan protokol keamanan seperti WPA atau WPA2.

Perkembangan sistem operasi

Perkembangan sistem operasi dibagi ke dalam beberapa generasi. Generasi kedua (1955-1965) memperkenalkan Batch Processing System, yaitu pekerjaan yang dikerjakan dalam satu rangkaian dan dieksekusi secara berurutan. Generasi ketiga (1965-1980) dikembangkan untuk melayani banyak pengguna melalui terminal secara online. Sistem operasi menjadi multi-user, multi-programming, dan multi-tasking.

Generasi keempat (1980-2000-an) menggunakan Graphical User Interface (GUI), yaitu antarmuka berbasis grafis. Pada masa ini dimulai era komputasi tersebar (distributed computing), di mana komputasi dipecah ke banyak komputer.

Generasi selanjutnya memperkenalkan sistem operasi bergerak (mobile) pada perangkat seperti PDA, laptop, dan notebook. Sistem operasi jaringan virtual juga berkembang, sehingga dalam satu jaringan hanya perlu satu sistem operasi di server. Generasi ini merupakan awal tren mobile computing, yang didominasi oleh Android, iOS, Blackberry OS, Windows Mobile, Windows Phone, dan Symbian.

Perangkat keras komputer (bahasa Inggris: computer hardware) adalah komponen fisik yang menyusun sebuah sistem komputer. Perangkat keras dapat dilihat dan diraba secara fisik, berbeda dari perangkat lunak yang berupa instruksi-instruksi program. Berdasarkan fungsinya, perangkat keras dibagi menjadi lima kelompok: perangkat masukan (input device), perangkat pemrosesan (process device), perangkat keluaran (output device), unit penyimpanan (backing storage), dan periferal (unit tambahan).

Perangkat masukan

Perangkat masukan digunakan untuk memasukkan data ke dalam komputer untuk diolah lebih lanjut. Contoh perangkat masukan antara lain mouse, keyboard, scanner, trackball, dan joystick.

Mouse adalah perangkat genggam yang mengontrol kursor pada antarmuka grafis dan digunakan untuk memilih teks, ikon, file, serta folder. Touchpad memiliki fungsi yang sama dengan mouse, tetapi umumnya hanya terdapat pada laptop.

Keyboard digunakan untuk memasukkan karakter dan perintah fungsi ke dalam sistem komputer dengan cara menekan tombol. Keyboard berisi tombol untuk huruf, angka, karakter khusus, dan fungsi tertentu. Koneksinya bisa melalui kabel atau nirkabel.

Perangkat pemrosesan

Perangkat pemrosesan bertugas memproses dan mengolah data pada komputer. Kelompok ini mencakup CPU, RAM, VGA, dan motherboard.

Prosesor (CPU). CPU berupa sirkuit tunggal terintegrasi (mikroprosesor) yang terpasang pada motherboard. Di dalamnya terdapat dua komponen dasar: Unit Kontrol dan ALU (Arithmetic/Logical Unit). Unit Kontrol memberikan instruksi pada sistem komputer berdasarkan instruksi dari program yang sedang dijalankan. Merek prosesor yang umum dipakai adalah Intel dan AMD; parameter utama pemilihannya adalah kecepatan prosesor.

RAM (Random Access Memory). RAM adalah tempat penyimpanan sementara bagi sistem operasi, program aplikasi, dan data yang sedang dijalankan, agar prosesor dapat mengaksesnya lebih cepat. Data dalam RAM hilang saat komputer dimatikan. Kapasitas dan tipe RAM berpengaruh terhadap kinerja sistem. Tidak semua komputer mendukung tipe RAM yang sama, sehingga perlu diperiksa kesesuaiannya sebelum pemasangan.

Selain RAM, terdapat jenis memori lain dalam hierarki memori komputer. ROM (Read Only Memory) hanya dapat dibaca dan tidak bisa dihapus; PROM dapat diprogram sekali; EPROM dapat dihapus dengan listrik; EEPROM dapat ditulis ulang secara elektrik dan isinya tetap tersimpan meskipun daya listrik terputus. Cache memory adalah memori berkapasitas kecil tetapi berkecepatan tinggi yang dipasang di antara prosesor dan memori utama, digunakan untuk menyimpan instruksi dan data yang sering diakses.

VGA (Video Graphics Array). VGA, yang juga disebut video card atau graphics card, berfungsi menerjemahkan output tampilan komputer ke monitor. Untuk keperluan desain grafis atau permainan video, diperlukan VGA berdaya tinggi. ATI dan nVidia adalah dua produsen VGA yang umum dikenal.

Motherboard. Motherboard adalah papan utama dalam sistem komputer yang menghubungkan dan mengendalikan komunikasi antar perangkat lain seperti prosesor, RAM, dan hard drive. Firmware pada motherboard mengkoordinasikan semua fungsi dasar untuk menjalankan PC. Tidak semua perangkat kompatibel dengan semua jenis motherboard, sehingga perlu analisis kebutuhan terlebih dahulu.

Perangkat keluaran

Perangkat keluaran berfungsi menampilkan atau mencetak hasil pemrosesan data. Contohnya adalah monitor, speaker, dan printer.

Monitor adalah adaptor layar yang menampilkan informasi yang telah diolah oleh kartu grafis dari data biner menjadi gambar. Jenis monitor meliputi CRT (Cathode Ray Tube) dan LCD (Liquid Crystal Display). Speaker berfungsi mengeluarkan pemrosesan sinyal elektrik berupa suara, digunakan untuk suara notifikasi, musik, dan data audio lainnya.

Proyektor juga termasuk perangkat keluaran. Proyektor dihubungkan dari komputer melalui kabel VGA atau HDMI untuk menampilkan isi layar monitor ke layar atau dinding, biasanya untuk keperluan presentasi.

Penyimpanan data

Backing storage atau unit penyimpanan adalah media untuk menyimpan program dan file berukuran besar yang tidak sedang dioperasikan, tetapi siap dipindahkan ke memori utama saat diperlukan. Jenis penyimpanan sekunder yang umum digunakan antara lain harddisk, flashdisk, floppy disk, CD-ROM, dan DVD-ROM.

Harddisk (HDD). Harddisk adalah komponen berbentuk kotak yang di dalamnya terdapat platter (piringan), head, motor penggerak, dan papan elektronik yang dibungkus casing. Harddisk berfungsi sebagai media booting, penyimpanan sistem operasi, dan penyimpanan data umum. Industri HDD didominasi oleh tiga pemasok utama: Seagate, Western Digital, dan Toshiba, dengan kapasitas pengiriman jutaan unit per tahun. Teknologi HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording) diperkirakan mampu mendorong kapasitas HDD menuju 100 TB per unit.

Terdapat tiga jenis antarmuka harddisk: PATA (Parallel Advanced Technology Attachment), SATA (Serial Advanced Technology Attachment), dan SSD (Solid State Drive). SSD tidak memiliki komponen bergerak, sehingga kecepatan transfer datanya lebih tinggi dan operasinya tanpa suara. Harga SSD lebih mahal dibanding HDD, tetapi performanya lebih baik. Dalam perbandingan kecepatan, SSD mampu mencapai kecepatan baca-tulis dalam satuan multi-gigabyte per detik, sedangkan HDD berkisar 100-200 MB/s.

Optical drive. Optical drive menggunakan sinar laser atau gelombang elektromagnetik untuk membaca atau menulis data dari dan ke cakram optik seperti CD, DVD, dan Blu-ray. Penyimpanan optik pertama kali dikembangkan oleh IBM pada akhir 1950-an dan awal 1960-an, dan mulai digunakan secara luas oleh konsumen sejak peluncuran CD-ROM pada 1985. Perannya menurun seiring peralihan industri musik dan video ke layanan streaming.

USB flash memory. USB flash memory menggunakan memori kilat tipe NAND dengan konektor USB terintegrasi, berukuran kecil dan ringan. Kapasitas yang tersedia saat ini mulai dari 8 GB hingga 512 GB. Dibandingkan CD-ROM atau disket, USB flash drive lebih cepat dan berkapasitas lebih besar, tetapi ketahanan datanya rata-rata sekitar 5 tahun.

Pada skala yang lebih besar, pita magnetik (magnetic tape) masih digunakan untuk keperluan arsip. Untuk aplikasi arsip, pita magnetik 50 kali lebih tahan lama dibanding sistem disk jika dirawat dengan benar, dan dapat bertahan setidaknya 30 tahun dalam kondisi lingkungan yang sesuai.

Periferal

Periferal adalah komponen tambahan yang mendukung kerja komputer. Periferal dibagi menjadi dua jenis berdasarkan fungsinya.

Periferal utama adalah perangkat yang harus ada saat mengoperasikan komputer, misalnya mouse, keyboard, dan monitor. Periferal pendukung adalah perangkat yang tidak wajib ada tetapi memaksimalkan fungsi komputer, misalnya sound card, printer, scanner, dan modem.

Sound card adalah komponen berupa chipset pada motherboard yang dipasang pada slot PCI. Sound card mengolah data audio, menghubungkan output audio ke speaker, dan menghubungkan input suara dari mikrofon.

Klasifikasi komputer berdasarkan ukuran

Komputer tidak hanya berwujud PC desktop. Berdasarkan skala dan kapasitasnya, komputer diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis.

Personal computer (PC) atau mikrokomputer adalah komputer tujuan umum yang dibuat untuk penggunaan individual, biasanya dilengkapi satu CPU, memori, penyimpanan, dan perangkat periferal. PC tersedia dalam bentuk desktop, laptop, dan tablet.

Minikomputer adalah sistem berukuran sedang dengan lebih dari satu prosesor yang mampu mendukung ratusan pengguna sekaligus. Minikomputer biasanya dikhususkan untuk satu aplikasi tertentu, seperti sistem kendali industri atau pemrosesan transaksi bisnis.

Server adalah komputer khusus yang mengirimkan informasi dan memproses permintaan dari komputer “klien” lain dalam satu jaringan. Server menyimpan data dan aplikasi secara terpusat dan dapat menangani banyak permintaan secara bersamaan.

Workstation adalah sistem komputasi berperforma tinggi yang dirancang untuk aplikasi teknis atau ilmiah, seperti pemodelan 3D, simulasi, dan analisis data. Workstation biasanya dilengkapi CPU, RAM, dan GPU yang lebih kuat dari PC biasa, serta sering terhubung ke dua monitor atau lebih.

Mainframe adalah sistem komputasi berskala besar yang dirancang untuk memproses data dalam volume besar dan melayani ratusan ribu pengguna sekaligus. Mainframe digunakan oleh organisasi besar untuk aplikasi bisnis yang perlu keandalan tinggi.

Superkomputer menyelesaikan komputasi kompleks dengan membagi tugas menjadi bagian-bagian kecil dan memprosesnya secara paralel. Superkomputer adalah jenis komputer tercepat, digunakan untuk simulasi iklim, evolusi kosmos, senjata nuklir, dan pemecahan pesan kriptografi.

BIOS

BIOS (Basic Input/Output System) adalah program yang ditulis dalam bahasa assembly dan bertugas mengatur fungsi perangkat keras pada komputer. Berbeda dengan sistem operasi yang tersimpan di harddisk, BIOS terletak pada chip memori flash atau ROM berbahan CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor).

BIOS bertugas memuat sistem operasi (proses booting) dan menyediakan instruksi pada mikroprosesor untuk menyalakan komputer. Salah satu instruksi utama BIOS adalah Power On Self Test (POST), yang menguji status operasional semua perangkat keras saat komputer dinyalakan.

Produsen BIOS antara lain Award Software, Phoenix Technologies (yang kemudian bergabung dengan Award), American Megatrends Incorporated (AMI), serta produsen OEM seperti Hewlett-Packard/Compaq, IBM/Lenovo, dan Dell Computer.

Perkembangan teknologi penyimpanan

Teknologi penyimpanan data terus berubah. Pada 1956, harddisk pertama buatan IBM (RAMAC 305) hanya mampu menyimpan 5 MB dengan bobot lebih dari satu ton. Saat ini, kartu microSD yang lebih kecil dari kuku ibu jari dapat menyimpan 1 TB.

Penyimpanan awan (cloud storage) memungkinkan data diakses secara global dan direplikasi di beberapa wilayah geografis secara otomatis. Layanan seperti AWS S3 menawarkan beberapa kelas penyimpanan yang dioptimalkan berdasarkan biaya dan waktu pengambilan data.

Beberapa teknologi penyimpanan yang sedang dikembangkan antara lain penyimpanan DNA dan penyimpanan holografik. DNA menggunakan empat basa (A, T, C, G) untuk menyandikan data biner, disintesis menjadi molekul DNA, dan dapat dibaca kembali melalui proses sekuensing. Menurut estimasi, penyimpanan DNA diperkirakan tersedia secara komersial pada 2030-an, sementara penyimpanan holografik pada 2028-an, dan penyimpanan kuantum pada 2035-an.

Sistem komputer adalah sekumpulan perangkat yang bekerja bersama untuk menerima, memproses, menyimpan, dan mengeluarkan data. Sebuah komputer membutuhkan tiga komponen utama agar dapat beroperasi: perangkat keras (hardware), perangkat lunak (software), dan pengguna (brainware). Jika salah satu dari ketiganya tidak ada, komputer tidak dapat dijalankan.

Perangkat keras

Hardware adalah komponen sistem komputer yang secara fisik dapat dilihat dan diraba. Perangkat keras terdiri atas perangkat input, perangkat output, perangkat pemroses, dan perangkat penyimpanan. Contohnya antara lain keyboard, mouse, monitor, hard disk, RAM, dan CPU.

Berdasarkan fungsinya, perangkat keras komputer dibagi menjadi lima bagian: unit masukan (input device), unit pemrosesan (process device), unit keluaran (output device), unit penyimpanan (backing storage), dan unit tambahan (peripheral).

Perangkat input

Perangkat input adalah perangkat yang digunakan untuk memasukkan data dan memberikan perintah pada komputer untuk diproses lebih lanjut.

Keyboard adalah perangkat masukan yang paling umum. Keyboard berfungsi untuk memasukkan huruf, angka, karakter khusus, serta menjalankan perintah-perintah tertentu seperti menyimpan, membuka, atau menghapus berkas. Jenis keyboard yang umum digunakan adalah tipe QWERTY, yang tata letaknya sama dengan mesin tik.

Mouse berfungsi untuk memindahkan pointer atau kursor di layar. Mouse juga digunakan untuk melakukan perintah secara lebih cepat dibanding keyboard, misalnya klik kiri, klik kanan, dan scroll. Pada laptop, fungsi mouse digantikan oleh touchpad yang tertanam di badan laptop.

Scanner berfungsi untuk menduplikasi gambar atau teks, yang kemudian disimpan ke dalam memori komputer. Cara kerjanya mirip mesin fotokopi, tapi hasilnya berupa berkas digital yang bisa diedit di layar sebelum disimpan.

Perangkat output

Perangkat output adalah perangkat keras yang digunakan untuk menyajikan hasil pengolahan data dari sistem komputer kepada pengguna.

Monitor adalah perangkat output yang menampilkan hasil gambar atau tampilan pada layar. Spesifikasi monitor bisa berbeda tergantung kebutuhan: monitor untuk keperluan kantor dan monitor untuk multimedia atau game punya karakteristik yang berlainan, misalnya soal refresh rate dan resolusi.

Printer digunakan untuk menampilkan data berupa teks, gambar, atau grafik dalam bentuk cetakan pada kertas. Ada tiga jenis printer yang umum: dot matrix (menggunakan pita tinta), inkjet (tinta cair), dan laser printer (tinta serbuk). Kualitas cetakan diukur dalam satuan dpi (dot per inch).

Proyektor digunakan untuk presentasi, dihubungkan dari komputer lewat kabel VGA atau HDMI untuk menampilkan isi layar monitor ke dinding atau layar proyeksi.

Speaker adalah perangkat keras untuk menghasilkan suara dari komputer. Varian lainnya adalah headset atau earphone yang hanya didengar satu orang.

Perangkat pemroses

Perangkat proses bertugas menjalankan operasi data, aritmatik, dan logika. Pemrosesan data dalam komputer dikerjakan oleh CPU (Central Processing Unit).

CPU adalah otak dari komputer. Di dalam motherboard terdapat sirkuit tunggal terintegrasi (single integrated circuit) yang disebut mikroprosesor. CPU punya dua komponen dasar: Unit Kontrol dan ALU (Arithmetic/Logical Unit). Unit Kontrol mengatur instruksi dari program, sedangkan ALU mengerjakan operasi perhitungan dan logika. Merek prosesor yang umum digunakan adalah Intel dan AMD.

RAM (Random Access Memory) adalah tempat komputer menyimpan sistem operasi, program, dan data yang sedang dipakai agar prosesor bisa mengaksesnya dengan cepat. RAM bersifat sementara: data di dalamnya hilang saat komputer dimatikan. Makin besar kapasitas RAM, makin banyak program berukuran besar yang bisa dijalankan bersamaan.

VGA (Video Graphics Array), atau sering disebut kartu grafis, bertugas menerjemahkan output tampilan komputer ke monitor. Untuk pekerjaan desain grafis atau permainan video, dibutuhkan kartu VGA berdaya tinggi.

Motherboard adalah papan utama dalam sistem komputer. Semua perangkat yang terhubung dalam komputer dikontrol dan dikendalikan oleh motherboard untuk berkomunikasi satu sama lain. Tidak semua perangkat cocok dengan semua jenis motherboard, sehingga perlu analisis kebutuhan sebelum memilih komponen.

Perangkat penyimpanan

Perangkat media penyimpanan berfungsi untuk menyimpan aplikasi, berkas, dan data.

Hard disk adalah media penyimpanan utama pada komputer. Ada beberapa tipe koneksi hard disk: PATA (Parallel Advanced Technology Attachment), SATA (Serial Advanced Technology Attachment), dan SSD (Solid State Drive). SSD lebih cepat dan kecil dibanding hard disk konvensional, tapi harganya lebih mahal.

USB flash drive juga digunakan sebagai media penyimpanan portabel, dengan ukuran kecil dan kapasitas yang bervariasi. Rata-rata ketahanan data pada USB flash drive sekitar lima tahun karena memori kilat yang digunakannya tidak bertahan lama.

Perangkat lunak

Software adalah program berupa instruksi-instruksi yang dapat dimengerti oleh komputer. Software yang mengoperasikan perangkat keras. Tanpa software, perangkat keras komputer tidak bisa dipakai.

Perangkat lunak dibagi menjadi dua bagian utama: sistem operasi dan program aplikasi.

Sistem operasi

Sistem operasi (operating system, OS) adalah perangkat lunak yang bertugas mengatur dan mengendalikan perangkat keras serta memberikan kemudahan bagi pengguna dalam mengoperasikan komputer. Dalam struktur sistem komputer, sistem operasi adalah perangkat lunak lapisan pertama yang diletakkan pada hard disk. Perangkat lunak lainnya berada di lapisan kedua.

Tanpa sistem operasi, pengguna tidak dapat menjalankan program aplikasi, kecuali program booting. Contoh sistem operasi yang umum dipakai: Windows, Linux, Android, iOS, dan macOS.

Sistem operasi punya banyak fungsi. Di antaranya: sebagai kernel yang terus berjalan selama komputer menyala, sebagai guardian yang melindungi berkas dan mengawasi proses baca-tulis data, serta sebagai gatekeeper yang mengendalikan akses masuk ke sistem. Sistem operasi juga berfungsi sebagai interface yang menjembatani pengguna dengan perangkat keras, sehingga pengguna tidak perlu berurusan langsung dengan bahasa mesin.

Program aplikasi

Program aplikasi adalah perangkat lunak yang memanfaatkan kemampuan komputer untuk melakukan tugas tertentu sesuai kebutuhan pengguna. Contoh program aplikasi: pengolah kata, lembar kerja (spreadsheet), dan pemutar media.

Selain itu ada juga utilitas, yaitu perangkat lunak yang membantu proses analisis, konfigurasi, optimasi, dan pengelolaan komputer. Fungsinya antara lain backup data, pemulihan sistem, kompresi data, dan penanganan virus.

Pengguna (brainware)

Brainware adalah orang yang menggunakan atau mengoperasikan perangkat komputer. Pengguna komputer dibagi ke beberapa kategori.

Programmer adalah seseorang yang menguasai satu atau lebih bahasa pemrograman dan bertugas membuat program yang mendukung sistem komputer. Selain programmer, ada juga operator yang menjalankan program sehari-hari, administrator yang mengelola sistem dan jaringan, serta analis yang merancang solusi berbasis komputer.

BIOS

BIOS (Basic Input/Output System) adalah program yang ditulis dalam bahasa assembly dan bertugas mengatur fungsi perangkat keras komputer.

BIOS punya tiga tugas utama. Pertama, menjalankan POST (Power-On Self-Test) saat komputer dinyalakan, yaitu pengecekan terhadap perangkat keras seperti RAM, hard disk, dan kartu VGA. Kedua, mengatur konfigurasi dasar perangkat keras. Ketiga, mencari lokasi booting untuk memuat sistem operasi yang sudah terpasang.

BIOS punya beberapa komponen pendukung: program BIOS setup untuk mengubah konfigurasi komputer, driver untuk perangkat keras dasar, dan program bootstrapper yang bertugas memulai proses booting ke sistem operasi. Produsen BIOS yang umum dijumpai adalah American Megatrends Inc. (AMI).

Kedudukan sistem operasi dalam struktur sistem komputer

Secara berlapis, struktur sistem komputer bisa digambarkan dari bawah ke atas: perangkat keras di paling bawah, lalu firmware/BIOS, kemudian sistem operasi, utilitas, dan program aplikasi di paling atas. Pengguna berinteraksi lewat program aplikasi, yang kemudian meneruskan perintah ke sistem operasi, dan sistem operasi yang mengelola perangkat keras.

Arsitektur sistem operasi adalah susunan komponen-komponen perangkat lunak yang membentuk OS. Sistem pemanggilan program untuk mendapatkan layanan dari sistem operasi disebut System Call atau API (Application Programming Interface). Ragam arsitektur sistem operasi modern meliputi sistem monolitik, sistem berlapis, sistem client/server, sistem virtual machine, dan sistem berorientasi objek.

Komputer adalah perangkat atau alat yang digunakan untuk mengolah data menurut prosedur yang telah dirumuskan. Kata “komputer” berasal dari kata compute yang berarti menghitung. Istilah ini awalnya merujuk pada orang yang pekerjaannya melakukan perhitungan aritmetika, dengan atau tanpa alat bantu, tetapi kemudian digunakan untuk menyebut mesin penghitung itu sendiri. Komputer modern dipakai untuk banyak tugas yang tidak hanya berhubungan dengan matematika.

Sebuah sistem komputer terdiri dari tiga komponen utama: perangkat keras (hardware), perangkat lunak (software), dan pengguna (brainware). Ketiganya harus ada agar komputer dapat beroperasi.

Komponen sistem

Perangkat keras

Perangkat keras adalah komponen fisik komputer yang dapat dilihat dan diraba. Berdasarkan fungsinya, perangkat keras dibagi menjadi lima bagian: perangkat masukan (input device), perangkat pemroses (process device), perangkat keluaran (output device), perangkat penyimpanan (backing storage), dan perangkat tambahan (periferal).

Perangkat masukan digunakan untuk memasukkan data ke dalam komputer. Contohnya adalah keyboard, mouse, touchpad, scanner, dan joystick. Keyboard berfungsi memasukkan huruf, angka, dan karakter khusus. Mouse mengontrol kursor pada antarmuka grafis.

Perangkat pemroses terdiri dari CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), dan VGA (Video Graphics Array). CPU memiliki dua komponen dasar: unit kontrol dan ALU (Arithmetic/Logical Unit). Unit kontrol memberikan instruksi ke sistem komputer, sedangkan ALU menangani operasi aritmetika dan logika. RAM menyimpan data dan program yang sedang berjalan secara sementara; data di RAM hilang saat komputer dimatikan. Merek prosesor yang umum dipakai adalah Intel dan AMD.

Perangkat keluaran menampilkan atau mencetak hasil pengolahan data. Contohnya adalah monitor, printer, proyektor, dan speaker. Monitor menampilkan informasi secara visual, printer mencetak dokumen, proyektor menampilkan gambar ke layar besar, dan speaker mengeluarkan suara.

Perangkat penyimpanan menyimpan data dalam kapasitas besar untuk digunakan kemudian. Contohnya adalah hard disk (HDD), solid state drive (SSD), optical drive (CD/DVD), dan USB flash drive. HDD menggunakan piringan magnetis (platter) dan lebih murah per kapasitasnya. SSD tidak punya komponen bergerak sehingga lebih cepat, tapi harganya lebih mahal. USB flash drive menggunakan memori kilat tipe NAND, berukuran kecil, dan kapasitasnya berkisar antara 8 GB hingga 512 GB, tetapi ketahanan datanya rata-rata hanya lima tahun.

Periferal adalah komponen tambahan. Periferal utama (mouse, keyboard, monitor) harus ada saat komputer dioperasikan. Periferal pendukung (sound card, printer, scanner, modem) bersifat opsional.

Perangkat lunak

Perangkat lunak adalah program berupa instruksi yang dapat dipahami komputer. Tanpa perangkat lunak, perangkat keras tidak bisa dioperasikan.

Perangkat lunak dibagi menjadi dua jenis. Pertama, sistem operasi: program yang menjadi perantara antara pengguna dan perangkat keras. Contoh sistem operasi modern adalah Windows, Linux, Android, iOS, dan macOS. Kedua, program aplikasi: perangkat lunak yang digunakan langsung untuk menyelesaikan tugas tertentu, misalnya pengolah kata, lembar kerja, dan pemutar media.

Pengguna

Brainware adalah orang yang mengoperasikan komputer. Pengguna dibagi menjadi beberapa jenis berdasarkan perannya: programmer (pembuat program), operator komputer (pengoperasi sistem), teknisi (perawat dan perbaikan perangkat), konsultan, trainer, project manager, graphic designer, sistem analis, spesialis jaringan, dan database administrator.

Klasifikasi komputer

Komputer diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis berdasarkan ukuran dan kapasitasnya.

Komputer pribadi (personal computer/PC) adalah mikrokomputer untuk penggunaan individu. PC punya satu CPU, memori, penyimpanan, dan perangkat periferal seperti keyboard, mouse, dan monitor. Bentuknya bermacam-macam: desktop, laptop, tablet, dan smartphone. Desktop dirancang untuk digunakan di satu lokasi (biasanya meja). Laptop bersifat portabel dengan layar, keyboard, dan perangkat keras tergabung dalam satu unit lipat. Tablet dan smartphone menggunakan layar sentuh dan sistem operasi mobile.

Minikomputer adalah sistem komputasi berukuran menengah yang memiliki lebih dari satu prosesor. Minikomputer dapat melayani ratusan pengguna sekaligus dan biasanya digunakan untuk satu aplikasi tertentu, misalnya sistem kontrol industri atau pemrosesan transaksi bisnis.

Server adalah komputer khusus yang mengirim informasi dan memproses permintaan dari komputer “klien” dalam jaringan bersama. Server menyimpan data dan aplikasi secara terpusat dan dapat menangani banyak permintaan bersamaan. Perannya antara lain sebagai web hosting, manajemen database, layanan email, dan penyimpanan file.

Workstation adalah sistem komputasi berperforma tinggi untuk aplikasi teknis atau ilmiah, misalnya pemodelan 3D, simulasi, dan analisis data. Workstation punya CPU yang kuat, RAM besar, dan GPU khusus. Biasanya terhubung ke dua monitor atau lebih. Hanya bisa digunakan oleh satu pengguna pada satu waktu.

Mainframe adalah sistem komputasi berperforma tinggi yang dirancang untuk memproses data dalam jumlah besar secara cepat. Mainframe dapat melayani ratusan ribu pengguna sekaligus. Ukurannya sebesar lemari pendingin, dan hampir semua transaksi kartu kredit di dunia diproses oleh mainframe.

Superkomputer adalah sistem tercepat di dunia. Superkomputer menyelesaikan perhitungan kompleks dengan membagi tugas menjadi beberapa bagian dan memprosesnya secara paralel. Superkomputer punya banyak CPU, kapasitas penyimpanan besar, dan kemampuan input-output yang cepat. Kecepatannya mencapai satu kuintiliun perhitungan per detik. Superkomputer digunakan untuk simulasi iklim, pemodelan kosmologi, dan kriptografi.

Perkembangan sistem operasi

Menurut Tanenbaum, perkembangan sistem operasi dibagi ke dalam beberapa generasi.

Generasi awal (1945-1955) adalah masa awal komputasi elektronik sebagai pengganti komputasi mekanik. Pada masa ini belum ada sistem operasi. Pengguna memberi instruksi langsung ke komputer.

Generasi kedua (1955-1965) memperkenalkan Batch Processing System. Pekerjaan (job) dikerjakan dalam satu rangkaian dan dieksekusi berurutan. Belum ada sistem operasi utuh, tapi beberapa fungsinya sudah ada, contohnya FMS dan IBSYS.

Generasi ketiga (1965-1980) mengembangkan sistem operasi yang melayani banyak pengguna. Pengguna berkomunikasi lewat terminal secara online ke komputer. Sistem operasi menjadi multi-user, multi-programming, dan multi-tasking.

Generasi keempat (1980-2000an) mulai menggunakan Graphical User Interface (GUI), yaitu antarmuka berbasis grafis. Pada masa ini juga dimulai era komputasi tersebar (distributed computing), di mana komputasi tidak lagi terpusat di satu titik tetapi dipecah ke banyak komputer.

Generasi selanjutnya memperkenalkan sistem operasi mobile pada perangkat bergerak seperti PDA, laptop, dan netbook. Perangkat mobile didominasi oleh Android, iOS, BlackBerry OS, Windows Phone, dan Symbian. Pada masa ini juga berkembang virtualisasi (satu komputer fisik bisa menjalankan beberapa sistem operasi secara virtual) dan layanan komputasi awan (cloud). Apple memperkenalkan iCloud pada 6 Juni 2011, yang memungkinkan sinkronisasi data antar perangkat secara otomatis.

Microsoft Windows sendiri berkembang dari MS-DOS (dirilis pertama kali tahun 1981) ke Windows 1.0 (10 November 1985), lalu ke Windows 3.0, Windows 95 (14 Agustus 1995), Windows 98 (25 Juni 1998), Windows 2000, Windows XP (25 Oktober 2001), Windows Vista, Windows 7 (2009), dan Windows 8 (Oktober 2012).

Penyimpanan data

Teknologi penyimpanan data telah berkembang jauh. Pada 1956, hard drive pertama buatan IBM (RAMAC 305) mampu menyimpan 5 MB dan beratnya lebih dari satu ton. Saat ini, kartu microSD yang lebih kecil dari kuku jempol mampu menyimpan 1 TB.

Penyimpanan awan (cloud storage) memungkinkan data diakses dari mana saja dan direplikasi secara otomatis di beberapa lokasi geografis. Contohnya adalah AWS S3, Google Drive, dan Snowflake. Google Drive diluncurkan pada 24 April 2012 dan memberi kapasitas gratis 15 GB untuk setiap akun Google baru.

Teknologi penyimpanan yang masih dalam pengembangan antara lain penyimpanan DNA, penyimpanan holografis, dan penyimpanan kuantum. Penyimpanan DNA menyandikan data biner ke dalam empat basa nukleotida (A, T, C, G), lalu menyintesisnya menjadi untai DNA asli. Data diambil kembali dengan sekuensing DNA. Kepadatan datanya sangat tinggi dan daya tahannya bisa mencapai ratusan tahun. Penyimpanan kuantum memanfaatkan superposisi dan keterkaitan kubit (qubit) untuk pemrosesan data. IBM menargetkan komputer kuantum toleran-kesalahan pertama pada 2029, dengan kapasitas hingga 2.000 qubit dan kemampuan menjalankan 1 miliar gerbang logika.

Penyimpanan DNA diperkirakan tersedia secara komersial setelah 2030, penyimpanan holografis setelah 2028, dan penyimpanan kuantum setelah 2035.

Jaringan komputer

Jaringan komputer adalah jaringan telekomunikasi yang digunakan untuk bertukar data antar komputer. Setiap bagian dari jaringan dapat meminta dan memberikan layanan: pihak yang meminta layanan disebut klien (client), pihak yang memberikan layanan disebut peladen (server). Desain ini dikenal sebagai sistem client-server.

Jaringan sederhana terbentuk dari dua komputer atau lebih yang masing-masing punya kartu jaringan, dihubungkan melalui kabel atau nirkabel, dan menjalankan perangkat lunak sistem operasi jaringan. Untuk jaringan yang lebih luas, dibutuhkan peralatan tambahan seperti hub, bridge, switch, router, dan gateway.