Komputasi Modern

Komputasi adalah cara untuk menyelesaikan sebuah masalah dari inputan data dengan menggunakan algoritma. Secara umum ilmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains). Bidang ini berbeda dengan ilmu komputer (computer science), yang mengkaji komputasi, komputer dan pemrosesan informasi. Dalam ilmu alam, pendekatan ilmu komputasi dapat memberikan berbagai pemahaman baru, melalui penerapan model-model matematika dalam program komputer berdasarkan landasan teori yang telah berkembang, untuk menyelesaikan masalah-masalah nyata dalam ilmu tersebut. 

Komputasi Modern merupakan sebuah sistem yang akan menyelesaikan masalah matematis menggunakan komputer dengan cara menyusun algoritma yang dapat dimengerti oleh komputer yang berguna untuk menyelesaikan suatu masalah. Komputasi modern bisa disebut sebuah konsep sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory, memory disini bisa juga dari memory komputer. Oleh karena pada saat ini kita melakukan komputasi menggunakan komputer maka bisa dibilang komputer merupakan sebuah komputasi modern. Komputasi modern dapat menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukannya meliputi:

1. Akurasi (big, Floating point)
2. Kecepatan (dalam satuan Hz)
3. Problem Volume Besar (Downsizzing atau pararel) 
4. Modeling (NN & GA) 
5. Kompleksitas (Menggunakan Teori big O)

Awal mula dari komputasi yaitu adanya perhitungan-perhitungan angka yang dilakukan manusia. Manusia telah mengenal angka dan perhitungan sejak berabad-abad yang lalu. Bangsa romawi pun telah dapat menghitung sistem kalender dan rasi bintang. Seiring dengan perkembangan zaman manusia pun melakukan perhitungan-perhitungan yang lebih kompleks. Otak manusia juga mengalami keterbatasan dalam menghitung angka yang jumlahnya bisa berdigit-digit, kemudian diciptakan alat sempoa untuk menghitung, dan kemudian dikembangkan menjadi kalkulator, Karena semakin berkembangnya alat dan kebutuhan semakin banyak pula data-data yang ingin dihitung, dan mulailah ide pembuatan untuk membuat komputer sebagai alat hitung dengan konsep komputasi modern. Tidak hanya itu, komputer yang diciptakan hingga sekarang ini bukan menjadi sebuah alat yang digunakan untuk perhitungan, tapi juga untuk mengolah data, membuat atau  menyimpan data baik itu teks, gambar atau suara.

Dampak dari adanya komputasi modern adalah dapat membantu manusia untuk menyelesaikan masalah-masalah yang kompleks dengan menggunakan computer. Salah satu implementasi komputasi modern adalah biometric. Secara garis besar biometric merupakan pengukuran dari statistic analisa data biologi yang mengacu pada teknologi untuk menganalisa karakteristik suatu tubuh (individu). Sehingga dari penjelasan tersebut sudah jelas bahwa Biometric menggambarkan pendeteksian dan pengklasifikasian dari atribut fisik. Terdapat banyak teknik biometric yang berbeda, diantaranya:

• Pembacaan sidik jari / telapak tangan
• Geometri tangan
• Pembacaan retina / iris
• Pengenalan suara
• Dinamika tanda tangan.

PROTOKOL (Komunikasi Data)

Protokol merupakan himpunan aturan yang mengatur komunikasi data. Secara umum mendefinisikan, 

1)  apa yang dikomunikasikan

2)  kapan dikomunikasikan

3)  bagaimana dikomunikasikan.

Hirarki Protokol

Untuk mengurangi kerumitan rancangan, sebagian besar jaringan diorganisasi sebagai tumpukan layer atau level, yang setiap layernya berada di atas layer yang berada dibawahnya. Jumlah, nama, isi, dan fungsi setiap layer dapat berbeda dari jaringan yang satu dengan jaringan lainnya. Pada semua jaringan, tujuan suatu layer adalah untuk memberikan layanan kepada layer yang berada diatasnya.

  

Peer adalah entity-entity yang berisi layer yang bersesuaian pada mesin yang berlainan. Sehingga peer-lah yang melakkomunikasi dengan menggunakan protokol. Tidak ada data yang dipindahkan secara langsung dari layer n sebuah mesin ke layer n mesin lainnya. Melainkan setiap layer melewatkan data dan mengontrol informasi ke layer yang berada dibawahnya, hingga ke layar yang paling atas. Dibawah layar 1 terdapat medium fisik tempat terjadinya komunikasi. Antara setiap pasangan layer yang berdekatan terdapat sebuah interface. Interface menentukan operasi-operasi primitive dan layanan layer yang dibawah kepada layer yang berada diatasnya. Pertimbangan yang sangat penting menentukan interface yang bersih yang akan ditempatkan di antara dua layer yang bersangkutan. Setiap layer membentuk kumpulan fungsi-fungsi yang secara spesifik dapat dimengerti dengan baik. Untuk mengurangi jumlah informasi yang akan dilewatkan ke antara dua buah layer (clean-cut interface).

Sebuah himpunan layer dan protokol disebut arsitektur jaringan. Sebuah arsitektur harus terdiri dari informasi yang cukup untuk memungkinkan suatu implementasi menulis suatu program atau membentuk perangkat keras bagi setiap layernya, sehingga jaringan dapat mentaati sepenuhnya protokol yang cocok. Daftar protokol yang digunakan oleh suatu sistem, satu protokol perlayar disebut protocol stack.

Masalah-masalah dalam Desain Layer : 

1. Setiap layer memerlukan mekanisme pengiden-tifikasian pengirim dan penerima. Karena sebuah jaringan melibatkan komputer dalam jumlah banyak, ini berarti diperlukan proses tertentu pada sebuah mesin untuk menentukan dengan siapa proses itu akan berbicara. Sebagai akibat dari tempat tujuan yang banyak, diperlukan bermacam-macam bentuk pengalamatan supaya dapat mencapai tempat tujuan tertentu.

2. Keputusan  desain  berhubungan  dengan peraturan transfer data. Sebagian sistem, data hanya bergerak dalam satu arah (simplex communication), sebagian bergerak pada kedua arahnya, tapi tidak bisa secara simultan (half-duplex communication), sebagian data berpindah pada kedua arahnya pada saat yang sama (full-duplex communication). Protokol harus dapat mementukan dengan berapa logical channel jaringan yang bersangkutan akan berhubungan, dan juga jenis prioritasnya. Umumnya jaringan memiliki sedikitnya dua buah logical channel untuk setiap koneksinya. Satu untuk keperluan data yang biasa, dan satu channel  lainnya untuk data yang penting.

3. Pengendalian error merupakan masalah yang penting yang disebabkan tidak sempurnanya sirkuit komunikasi fisik. Terdapat banyak kode-kode deteksi error dan koreksi error. Kedua pihak yang berkomunikasi harus mencapai kesepakatan tentang yang mana yang akan digunakan. Selain itu, si penerima harus mempunyai berbagai cara untuk memberitahukan si pengirim bahwa data mana yang telah diterima dengan benar dan mana yang tidak. Tidak semua channel komunikasi menjaga urutan pesan yang dikirim kepadanya. Untuk mengatasi kesalahan yang mungkin terjadi pada pengurutan paket, protokol harus membuat ketentuan secara eksplisit bagi si penerima mengurutkan kembali potongan-potongan paket yang diterimanya.

4. Bila pengiriman data jauh lebih cepat dibanding dengan kecepatan penerima, Sehingga melibatkan umpan balik (feedback) dari penerima ke pengirim, baik secara langsung maupun tidak langsung. Umpan balik ini berisi tentang keadaan si penerima pada saat itu. Umpan balik lainnya berisi pembatasan laju transmisi bagi pengirim.

5. Ketidakmampuan  semua   proses   untuk menerima pesan yang berukuran besar. Hal ini mengharuskan adanya mekanisme untuk keperluan pemisahan, pengiriman, dan penggabungan kembali pesan-pesan.

6. Proses mengirimkan data yang terlalu kecil. Hal tersebut menyebabkan inefisiensi. Untuk mengatasinya adalah dengan cara mengga-bungkan pesan-pesan berukuran kecil itu menjadi sebuah data yang besar.

Perangkat keras untuk komunikasi data :

Peralatan yang digunakan untuk melakukan interaksi dengan jalur telepon untuk menerima dan menyalurkan data ke dan dari komputer yang letaknya berjauhan sekali dan dibedakan :

1.   DCE = Data Communication Equipment

Peralatan digunakan untuk menyalurkan informasi antar lokasi

2.   DTE = Data Terminal Equipment

Peralatan tempat informasi masuk dan keluar diatur bagi pemakai maupun komputer

DCCU = Data Communication Controller Unit

Sistem yang mengatur hubungan dengan peralatan komunikasi data. Dan merupakan bagian integral yang baku dari sistem komunikasi data sehingga tidak dapat diidentifikasi secara terpisah.Bertugas :

1.    Membentuk antarmuka antara system I/O bus dan modem

2.  Mengendalikan sinyal antarmuka modem dan konversi level sandi sinyal agar sesuai dengan antarmuka

3.   Mengubah data yang akan dikirimkan menjadi sinyal serial dan sebaliknya

4.   Melakukan pengujian kesalahan (parity, longitudinal / BCC)

5.   Mengatur error recovery dengan mekanisme retry

6.   Melakukan sinkronisasi karakter baik dengan cara start / stop maupun dengan karakter SYN

7.   Melakukan bit sinkronisasi untuk controller asinkron

8.   Mengendalikan prosedur dengan melacak karakteer transmision control

Contoh DCCU antara lain, I/O Controller dan pengendali terminal.

Beberapa macam terminal yang umum :

· Keyboard - printer

· Keyboard - video display        

· Line Printer

  

Metode akses :

Suatu cara yang digunakan oleh jaringan untuk mengakses data yang diperolehnya karena dalam berkomunikasi perlu adanya pengaturan jalur jaringan agar data tidak bertabrakan, sehingga data dapat sampai tujuan dengan benar.

•  Protokol LLC = Logical Link Control

Dibuat oleh IEEE 802 standar and Committee. Protokol hubungan data yang digunakan untuk jaringan area lokal yang berorientasi pada bit.

    

•  Protokol CSMA/ CD = Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

Menggunakan teknologi yang memungkinkan node dalam LAN memperoleh kontrol sirkuit komunikasi. Dan menggunakan frame sebagai format data dasar, banyak digunakan pada topologi bus yaitu untuk mendeteksi apakah terjadi tabrakan data, jika ya maka terminal pengirim yang mendeteksi tadi akan menghentikan pengiriman dan menginsyaratkan waktu tunda. Pengirimannya secara acak, sehingga meminimumkan terjadi kembali tabrakan. Jika waktu tunda sudah habis, terminal mencoba kembali untuk mengirimkan datanya.

Setiap akan mengirimkan data, harus dilihat dahulu jalurnya, apakah jalur tersebut kosong ataukah penuh. Dan jika terjadi tabrakan, maka seluruh data harus mundur kembali pada tempatnya.

• Token passing protokol

Didasarkan pada pesan yang ditempatkan pada sirkuit komunikasi LAN yang bersikulasi sampai ia dibutuhkan oleh stasiun yang menghendaki-nya untuk mengirim pesan. Stasiun mengubah status token dari bebas menjadi sibuk dan memasukkan pesan ke token.

Terdiri dari :

1. Free token yaitu paket token yang siap untuk digunakan oleh terminal dalam mengirimkan data ke terminal lainnya.
2. Busy token yaitu paket token yang sedang digunakan oleh suatu terminal dalam mengirimkan data ke terminal lainnya.
   

Jenis-jenis standar :

1.   standar X.25 dari CCITT

menggunakan model OSI sebagai dasar kerjanya, dikenal sebagai “interface between data terminals operating in the packet mode on public network” dan mencakup 3 layer pertama dari model OSI.

2.   standar X.21 dan X.21 bus atau standar ANSI X3.69 dan ANSI X.21

hubungan secara fisik point to point antar peralatan yang menggunakan teknik digital dlam pengiriman / pertukaran data dan untuk interface sinkron bagi jaringan umum.

3.   standar HDLC untuk X.25

ketentuan untuk pelaksanaan kendali hubungan data, yaitu pemisahan antara data dengan derau, melacak adanya error pada pengiriman data, memungkinkan pengulangan pengiriman data yang error dan pelaksanaan secara transparan / tidak disadari pemakai.

4.   standar V.24 dari CCITT atau RS-232-C dari EIA

ketentuan untuk layer fisik saja, tetapi jarak antar peralatan tidak boleh terlalu jauh terutama untuk pengiriman data berkecepatan tinggi.

5.   standar 20 ma current loop dari perusahaan Teletype Corporation

ketentuan untuk layer fisik saja, tetapi jarak antar peralatan tidak boleh terlalu jauh terutama untuk pengiriman data berkecepatan tinggi.

6.   standar RS-422A dari EIA atau V11-X.27 dari CCITT

memungkinkan jarak antar peralatan yang cukup jauh tetapi kecepatan pengiriman data tidak terlalu tinggi.

7.   standar IEEE 802 dari IEEE untuk CON

perkembangan dengan ethernet yang hanya memuat ketentuan untuk layer fisik dan data link saja.

a.   IEEE 802.1

Mendefinisikan semua dokumen kontrol arsitektur dari standar 802 yang mencakup banyak penginterfacean dari jaringan lain.

b.   IEEE 802.2 / Protokol LLC

Mendefinisikan lapisan data link yang dilengkapi dengan kontrol link point to point antara peralatan pada tingkat protokol.

c.   IEEE 802.3 CSMA/CD Baseband Bus / Ethernet 802.3

Menggunakan metode akses CSMA/CD yang menentukan teknik yang digunakan pada peralatan pada bus agar dapat bertransmisi ketika interface media menentukan bahwa tidak ada peralatan lain yang siap ditransmisikan. Merupakan standar perkabelan jaringan.

d.   IEEE 802.4 Token Passing Bus

Menggunakan akses token bus yang menentukan metode operasi dimana tiap peralatan pada topologi bus hanya bertransmisi jika ia menerima pesan.

e.   IEEE 802.5 Token Passing Ring

Menggunakan akses token ring untuk melewatkan pesan diantara workstation.

f.    IEE 802.6 MAN

Menggunakan teknik jaringan MAN sebagai standar untuk jaringan yang jarak antar stationnya lebih dari 5 km dan meliputi standar untuk transmisi data, suara dan gambar / video.

g.   IEEE 802.11

Standar perkabelan jaringan yang menggunakan wireless

8.   ANSI/EIA/Tia 568-1991

Tentang commercial building telecommunications cabling standard / structured cabling.

Pada TCP/IP terdapat beberapa protokol sub yang menangani masalah komunikasi antar komputer. TCP/IP mengimplementasikan arsitektur berlapis yang terdiri atas empat lapis, diantaranya adalah :

• Protokol lapisan aplikasi, bertanggung jawab untuk menyediakan akses kepada aplikasi terhadap layanan jaringan TCP/IP. Protokol ini mencakup protokol Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP), Domain Name System (DNS), Hypertext Transfer Protocol (HTTP), File Transfer Protocol (FTP), Telnet, Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), Simple Network Management Protocol (SNMP), dan masih banyak protokol lainnya.
• Protokol lapisan antar-host, berguna untuk membuat komunikasi menggunakan sesi koneksi yang bersifat connection-oriented atau broadcast yang bersifat connectionless. Protokol dalam lapisan ini adalah Transmission Control Protocol (TCP) dan User Datagram Protocol (UDP).
• Protokol lapisan internetwork, bertanggung jawab untuk melakukan pemetaan (routing) dan enkapsulasi paket-paket data jaringan menjadi paket-paket IP. Protokol yang bekerja dalam lapisan ini adalah Internet Protocol (IP), Address Resolution Protocol (ARP), Internet Control Message Protocol (ICMP), dan Internet Group Management Protocol (IGMP).
• Protokol lapisan antarmuka jaringan, bertanggung jawab untuk meletakkan frame-frame jaringan di atas media jaringan yang digunakan. TCP/IP dapat bekerja dengan banyak teknologi transport, mulai dari teknologi transport dalam LAN (seperti halnya Ethernet dan Token Ring), MAN dan WAN (seperti halnya dial-up modem yang berjalan di atas Public Switched Telephone Network (PSTN), Integrated Services Digital Network (ISDN), serta Asynchronous Transfer Mode (ATM)).