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.