Hampir semua sistem komputer memiliki komponen pengolah data yang didasarkan pada konsep bilangan biner, yaitu 1 dan 0. Kedua angka ini berfungsi sebagai dasar dari representasi data dalam komputer, disebut sebagai satu bit, unit terkecil dalam data digital. Sebuah bit hanya memiliki dua kemungkinan nilai, yaitu 1 atau 0, mengindikasikan keadaan aktif atau tidak aktif, atau bisa juga diartikan sebagai arus listrik tinggi atau rendah pada komponen fisik komputer. Kumpulan beberapa bit kemudian membentuk byte yang sama dengan 8 bit, dapat mewakili karakter, angka, atau simbol lainnya.

Komputer menggabungkan bilangan biner ini melalui komponen-komponen utama yang terbagi menjadi tiga kategori: perangkat keras (hardware), perangkat lunak (software), dan pengguna.

Refresher : Hardware and Software

Hardware atau perangkat keras ini contohnya seperti mouse, keyboard, monitor, printer dan sejenisnya yang memiliki bentuk fisik. Hardware terbagi berdasarkan fungsinya, seperti perangkat input-output, pemrosesan, dan penyimpanan. Perangkat input, itu keyboard dan mouse, memungkinkan pengguna untuk memberikan instruksi atau data kepada komputer melalui click tombol.

Perangkat output seperti monitor dan printer menampilkan hasil dari pengolahan data dalam bentuk gambar atau cetakkan. Komponen utama lainnya adalah prosesor, berfungsi sebagai otak dari komputer, melakukan perhitungan dan menjalankan suatu instruksi. Selain itu, ada juga memori penyimpanan seperti hard disk dan SSD (Solid State Drive), memiliki kapasitas dan performa lebih baik dibanding hard disk dapat menyimpan data secara permanen. Kemudian RAM (Random Access Memory), memori penyimpan data sementara untuk membantu prosesor memproses informasi secara cepat. Semua perangkat keras ini bekerja untuk memastikan komputer berfungsi sesuai dengan perintah yang diberi oleh perangkat lunak dan pengguna.

Perangkat lunak atau Software, adalah komponen penting mencakup aspek non-fisik dari komputer, dari sistem operasi hingga aplikasi yang menjalankan fungsi tertentu. Sistem operasi, seperti Windows, macOS, atau Linux, adalah jenis perangkat lunak yang berperan sebagai “penghubung” antara pengguna dan hardware, mengelola berbagai sumber daya komputer, dan memungkinkan aplikasi berjalan padanya.

Aplikasi seperti Notepad, MS Paint, atau Windows Media Player adalah contoh perangkat lunak yang spesifik, secara berurut berfungsi untuk pengolahan teks, gambar, atau suara. Selain kedua jenis software itu, ada juga firmware, sebuah perangkat lunak yang tertanam di perangkat keras, contohnya BIOS (Basic Output/Input System), memungkinkan hardware berinteraksi dan bekerja dengan perangkat lain. Kombinasi dari semua jenis perangkat lunak ini memungkinkan komputer berfungsi secara optimal dan fleksibel dalam menjalankan tugas-tugas yang diminta oleh pengguna.

How They Work

Dengan adanya kombinasi antara hardware dan software, komputer mampu mengolah, menyimpan, dan menampilkan data, semuanya berdasarkan konsep dasar biner yang hanya terdiri dari 1 dan 0.

Proses pengolahan data di komputer melibatkan beberapa tahap mulai dari penerimaan instruksi hingga output yang dihasilkan. Ketika pengguna memberi input, seperti menekan tombol pada keyboard, sinyal elektrik dari tombol yang ditekan diteruskan ke input controller, perangkat yang menerjemahkan sinyal tersebut ke dalam kode biner (1 dan 0). Input ini kemudian dikirimkan ke prosesor melalui sistem operasi, yang berfungsi sebagai pengatur alur data dan perintah di antara komponen-komponen komputer. Prosesor memanfaatkan RAM, memori utama sementara yang menyimpan data dan instruksi yang sedang diproses, untuk menyimpan dan mengakses data yang dibutuhkan secara cepat selama pemrosesan.

Setiap huruf yang diketik, misalnya, diterjemahkan menjadi serangkaian 1 dan 0, yang mewakili karakter ASCII tertentu.

ASCII (American Standard Code for Information Interchange) adalah standar pengkodean karakter. Digunakan untuk merepresentasikan teks dalam komputer dan perangkat digital lain. ASCII merepresentasikan 128 karakter, termasuk huruf alfabet (baik huruf besar maupun kecil), angka, tanda baca, dan karakter kontrol serperti Tab atau Space. Contohnya, huruf “A” direpresentasikan dengan angka desimal 65 (atau biner 1000001), sedangkan “a” direpresentasikan dengan angka desimal 97 (atau biner 1100001).

Setelah proses selesai, hasilnya ditampilkan pada layar, dengan bantuan kartu grafis yang menerjemahkan data digital (yaitu 0 dan 1) menjadi sinyal yang dapat diproyeksikan dalam bentuk teks atau gambar. Kartu grafis menerima data biner dari prosesor yang memerintahkan layar untuk menampilkan karakter. Data biner ini diolah kartu grafis menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh monitor, yaitu dengan menerjemahkannya ke dalam piksel dan warna. Monitor menginterpretasikan sinyal ini untuk menampilkan bentuk visual huruf “A” sesuai lokasi pada layar.

Layar terdiri dari jutaan piksel kecil yang bekerja bersama untuk membentuk gambar. Setiap piksel dapat menampilkan berbagai warna dan kecerahan, bergantung pada kombinasi data biner yang dikirim ke layar. Setiap warna pada layar direpresentasikan oleh kombinasi biner untuk tiga warna dasar: Merah, Hijau, dan Biru (Red Green & Blue disingkat RGB). Sebagai contoh:

Kombinasi RGB secara berurut, “11111111 00000000 00000000” berarti warna dominan adalah merah. (karena “1” dominan nilainya berada di biner Red), sedangkan “00000000 11111111 00000000” menghasilkan warna hijau.

Untuk setiap piksel, 24 bit (8 bit untuk merah, 8 bit untuk hijau, dan 8 bit untuk biru) digabungkan untuk membentuk warna akhir. Dengan kombinasi 24 bit ini, sebuah piksel dapat memiliki sekitar 16,7 juta warna berbeda. Misalnya:

• Kode biner “11111111 11111111 11111111” akan menghasilkan warna putih, sedangkan
• Kode “00000000 00000000 00000000” menghasilkan warna hitam.

Kartu grafis menerima data biner dari prosesor tentang warna dan posisi setiap piksel di layar. Kemudian, kartu grafis mengubah data ini menjadi sinyal listrik yang mengontrol setiap piksel di layar untuk menampilkan warna sesuai dengan nilai biner RGB-nya. Karena gambar di layar mesti diperbarui terus-menerus.

Kartu grafis mengirimkan informasi biner secara berkala dengan kecepatan yang disebut Refresh Rate (misalnya, 60 Hz, berarti layar diperbarui 60 kali per detik), istilah ini sering dikaitkan dengan Video Game, karena ia membutuhkan perubahan yang cepat disetiap detiknya, sehingga pemain dapat nyaman dan bermain dengan mudah. Maka dari itu Refresh Rate menjaga tampilan tetap stabil dan mengalir sesuai input.

“The Processor”

Di dalam prosesor, setiap angka biner ini merepresentasikan sinyal listrik “1” untuk “Nyala” atau sinyal aktif, dan 0 untuk “mati” atau sinyal nonaktif. Kombinasi dari sinyal-sinyal ini membentuk perintah yang dikenal sebagai bahasa mesin (Bahasa Assembly), yang dimengerti oleh prosesor untuk melakukan tugas-tugas tertentu.

Pada dasarnya, semua data dan instruksi yang diterima oleh prosesor dikonversi menjadi kode biner. Melalui rangkaian gerbang logika, prosesor melakukan operasi dasar seperti penjumlahan, pengurangan, pembandingan, dan perulangan, semuanya dalam bentuk 1 dan 0. Misalnya, sebuah instruksi untuk menambahkan dua angka dikodekan dalam urutan bit biner yang memerintahkan prosesor untuk menjalankan operasi tersebut.

Dengan memanfaatkan pola-pola biner ini, prosesor mampu mengeksekusi miliaran instruksi per detik, memungkinkan komputer untuk menjalankan tugas-tugas kompleks dengan cepat.

“The Storage”

Penyimpanan data di komputer bekerja melalui representasi biner ini, digunakan untuk merekam, mengelola, dan mengakses informasi secara digital. Setiap data yang disimpan baik itu teks, gambar, suara, atau video diubah menjadi bilangan biner sebelum disimpan. Semua data diubah menjadi bit (1 dan 0), yang merupakan unit data terkecil. Misalnya, karakter huruf “A” dikodekan dalam ASCII sebagai angka biner 01000001. Setiap bit mewakili satu dari dua kondisi, aktif (1) atau tidak aktif (0), yang akan disimpan di perangkat penyimpanan.

RAM menyimpan data sementara untuk akses cepat. Di dalam RAM, data disimpan sebagai muatan listrik. Muatan yang tinggi (terisi) mewakili bit 1, sedangkan muatan rendah (kosong) mewakili bit 0. Namun, karena sifatnya sementara, data di RAM akan hilang ketika komputer dimatikan. maka solusi atas permasahalan ini tentunya dengan menggunakan perangkat penyimpanan permanen yaitu Hard Disk atau SSD.

Hard Disk menyimpan data pada lapisan magnetik sebuah piringan. Setiap area pada disk dapat dimagnetisasi untuk menyimpan bit; magnetisasi dalam satu arah mungkin mewakili bit 1, dan arah sebaliknya mewakili bit 0. Data ini akan tetap ada meskipun komputer dimatikan, menjadikannya penyimpanan permanen. Sedangkan SSD menyimpan data dalam chip memori flash yang terdiri dari banyak sel penyimpanan. Setiap sel ini memiliki muatan listrik untuk merepresentasikan bit 1 atau bit 0. Karena SSD menggunakan listrik untuk menyimpan bit secara langsung tanpa bagian yang bergerak, SSD lebih cepat dan tahan lama daripada HDD.

Data biner diatur dalam bentuk byte (8 bit) dan kemudian disusun dalam blok atau sektor yang lebih besar. Misalnya, setiap file di komputer sebenarnya adalah kumpulan dari ribuan atau bahkan jutaan byte yang membentuk struktur data yang lebih besar. Saat data diminta, perangkat penyimpanan menerjemahkan pola biner 0 dan 1 yang tersimpan di dalamnya. Hard Disk menggunakan lengan baca yang mendeteksi medan magnet di piringan, sedangkan SSD membaca muatan listrik di sel memori. Data biner ini dikirimkan kembali ke prosesor untuk diolah atau ditampilkan.

A Library!

Untuk pemahaman yang lebih sederhana, bayangkan penyimpanan data di komputer seperti rak buku di perpus yang rapih dan teratur, di mana tiap buku adalah kumpulan halaman yang berisi informasi. Di sini, bit (0 dan 1) dianalogikan sebagai huruf dalam buku.

Sama seperti huruf-huruf yang membentuk kata di dalam buku, bit (0 dan 1) adalah unit terkecil yang membentuk informasi. Setiap huruf, atau dalam komputer setiap bit, memiliki posisi dan makna tertentu, tetapi individuali, huruf atau bit mungkin tidak memberi informasi yang jelas. Dalam buku, huruf-huruf digabungkan menjadi kata, lalu kalimat. Demikian pula, bit dikumpulkan menjadi satuan yang lebih besar, yaitu byte (8 bit) atau kelompok lainnya, yang bisa diibaratkan sebagai kata atau kalimat yang punya arti tertentu. Misalnya, kombinasi bit untuk huruf “A” adalah seperti kata yang mewakili satu hal spesifik.

Data dalam komputer disimpan dalam blok atau sektor di perangkat penyimpanan, mirip dengan halaman-halaman dalam buku. Setiap halaman menyimpan sejumlah kata, kalimat, atau paragraf, sedangkan blok data menyimpan sekumpulan byte. Buku penuh halaman, begitu juga komputer yang penuh blok data.

Saat kita membuka halaman untuk membaca informasi, komputer juga “membaca” data dari blok penyimpanan. Di perpustakaan, seseorang menggunakan buku referensi untuk menemukan informasi tertentu; demikian juga komputer mencari di lokasi penyimpanan untuk memuat data spesifik sesuai instruksi yang diberikan.

Di perpustakaan, tinta di atas kertas memungkinkan kita melihat huruf dan kata di halaman. Dalam penyimpanan komputer, tinta digantikan oleh pola magnetik atau muatan listrik, yang mewakili bit-bit dalam format 0 dan 1. Misalnya, dalam hard disk, magnetisasi dalam satu arah mungkin mewakili 1, dan arah sebaliknya 0 seperti tinta yang menunjukkan huruf berbeda.

Where They Came

Ide penggunaan angka 0 dan 1 dalam sistem komputer berasal dari konsep logika biner, yang pertama kali dijelaskan oleh matematikawan dan filsuf George Boole pada abad ke-19. Boole mengembangkan sistem aljabar yang dikenal sebagai “aljabar Boolean,” yang mendasari logika dasar komputer hingga saat ini. Dalam aljabar Boolean, pernyataan logika dapat direpresentasikan sebagai benar atau salah, yang di dalam komputer diwakili oleh “1” (benar/True/aktif) dan “0” (salah/False/nonaktif).

Gagasan ini diintegrasi ke dalam sirkuit elektronik oleh ilmuwan seperti Claude Shannon pada abad ke-20. Shannon menunjukkan bahwa logika biner dapat diterapkan dalam sirkuit digital untuk mengontrol aliran listrik, membuka jalan bagi pengembangan komputer modern. Melalui pengaplikasian “0” dan “1” dalam sistem logika dan sirkuit listrik, konsep ini memungkinkan perangkat keras komputer untuk mengenali dan mengeksekusi perintah dengan cepat dan akurat. Disinilah sistem komputer dibangun atas fondasi sederhana, angka 0 dan 1, yang mendukung seluruh operasi digital. Komputer saat ini telah berkembang jauh dari konsep awalnya sebagai mesin pemrosesan dasar berbasis biner.

How Far They Become

Komputer modern didukung oleh prosesor dengan kecepatan tinggi, memori yang besar, dan kemampuan pemrosesan grafis yang kuat, memungkinkan mereka menjalankan berbagai aplikasi yang kompleks dan beragam. Komponen seperti Prosesor (CPU, Central Processsing Units), GPU (Graphic Processing Units), RAM (Random Access Memory), SSD (Solid State Drive) bekerja cepat dan efisien.

Selain perangkat keras yang semakin canggih, komputer modern juga didukung oleh perangkat lunak yang kompleks, seperti sistem operasi, aplikasi, perangkat lunak desain, serta aplikasi kecerdasan buatan (AI) yang kini sering diintegrasikan untuk analisis data atau interaksi dengan pengguna.

Keberadaan jaringan internet juga memperluas kemampuan komputer, memungkinkan pertukaran data secara global dalam hitungan detik, serta membuka akses ke Cloud computing, di mana data dan aplikasi dapat disimpan dan dijalankan secara virtual tanpa bergantung pada perangkat keras lokal.