Apa itu arsitektur komputer?

Di antara presentasi dari perusahaan teknologi seperti AMD, Apple, atau Intel dan lembar spesifikasi untuk perangkat tertentu dan produk lainnya, setidaknya Anda hampir pasti pernah mendengar kata arsitektur. Apple membual bahwa chip M1 dan M2-nya menggunakan LENGAN arsitektur, dan AMD menyoroti bahwa arsitektur Zen 4-nya lebih baik daripada arsitektur Intel Raptor Lake. Namun dalam semua pemasaran, tidak pernah dijelaskan apa sebenarnya "arsitektur" itu. Inilah semua yang perlu Anda ketahui tentang arsitektur dan mengapa itu penting.

Arsitektur: dasar dari sebuah prosesor

Arsitektur adalah kata yang tidak jelas dalam teknologi, tetapi saya berbicara di sini tentang arsitektur set instruksi (ISA) dan mikroarsitektur. Baik ISA dan mikroarsitektur disingkat arsitektur karena tidak biasa membuat ISA dan mikroarsitektur menjadi bingung. Selain itu, saya kebanyakan akan berbicara tentang arsitektur CPU, tetapi prosesor lain seperti GPU menggunakan ISA dan mikroarsitektur.

ISA adalah titik awal yang baik karena merupakan bagian paling dasar dari sebuah prosesor dan merupakan bagian yang paling mendasar aspek, seperti instruksi (seperti penjumlahan dan perkalian) dan fitur (seperti mampu menangani angka yang memiliki 32 desimal tempat). Prosesor yang menggunakan ISA tertentu hanya dapat menjalankan kode yang dirancang untuk ISA tersebut (walaupun emulasi adalah solusinya). Itulah mengapa menjadi masalah besar saat Apple mulai menjual Mac dengan silikon Apple karena macOS dibuat untuk CPU Intel yang menggunakan x86 ISA dan chip Apple menggunakan ARM ISA.

Mikroarsitektur dapat berdampak signifikan pada permainan, pekerjaan profesional, atau bahkan penggunaan komputer biasa.

Singkatnya, mikroarsitektur adalah yang menghubungkan berbagai bagian prosesor dan bagaimana mereka saling berhubungan dan beroperasi untuk mengimplementasikan ISA. Jadi jika ISA seperti bahasa yang berbeda, maka mikroarsitektur adalah dialek. Merancang chip baru tidak perlu membuang ISA, dan membuat prosesor baru tanpa mengubah ISA menghasilkan mikroarsitektur baru. Mikroarsitektur yang dibangun di atas ISA yang sama bisa sangat berbeda tetapi menjalankan kode yang sama, bahkan jika satu chip jelas berkinerja lebih baik daripada yang lain. Perusahaan cenderung membuat mikroarsitektur baru untuk meningkatkan kinerja, menambahkan instruksi baru (dikenal sebagai ekstensi karena tidak berada dalam ISA dasar), atau menargetkan aplikasi tertentu.

Saat ini, kami memiliki beberapa ISA, dengan yang utama adalah x86 (dimiliki bersama oleh Intel dan AMD), ARM (dimiliki oleh Arm tetapi dilisensikan ke perusahaan lain seperti Apple dan Samsung), RISC-V (ISA standar terbuka yang dapat digunakan siapa saja secara gratis), dan PowerPC (dimiliki oleh IBM dan sebagian besar digunakan untuk pusat data dan sebelumnya banyak konsol seperti PS3 dan Wii). Setidaknya ada ratusan, bahkan ribuan mikroarsitektur di luar sana, dengan beberapa yang terkenal termasuk seri Zen dari AMD, seri Lake dari Intel, dan seri Cortex dari Arm.

ISA telah menetapkan batasan dalam teknologi

Fakta bahwa pemrogram harus membuat kode khusus untuk ISA tertentu agar dapat berjalan secara asli (yaitu, tanpa perlu untuk menggunakan solusi seperti emulasi, yang seringkali berkinerja buruk) telah menciptakan banyak dinding ketika datang ke komputer. Pengembang cenderung berfokus hanya pada satu ISA, dan hubungan yang hampir tidak dapat dipecahkan antara perangkat keras dan perangkat lunak telah menentukan siapa yang membuat prosesor untuk jenis perangkat tertentu.

x86 hampir secara eksklusif digunakan di desktop, laptop, dan konsol game, dan perangkat tersebut pada gilirannya hampir secara eksklusif menggunakan x86. ARM, RISC-V, dan PowerPC semuanya mencoba-coba di area ini, tetapi x86 mendominasi semuanya. Bahkan tidak cukup itu Microsoft telah membuat Windows versi ARM karena pengembang perangkat lunak pihak ketiga perlu membuatnya Versi ARM dari aplikasi mereka, dan sangat sedikit dari mereka yang memilikinya. Di sisi lain, kepemilikan Apple atas macOS membuatnya lebih mudah (walaupun masih menantang) untuk beralih dari chip Intel x86 ke miliknya sendiri.

Demikian juga, ARM memiliki cengkeraman pada ponsel dan tablet, dan itu sudah berlaku selama sekitar dua dekade. Pada saat Intel mulai membuat chip x86 untuk ponsel pada akhir tahun 2000-an, hampir seluruh pasar telah menggunakan ARM selama bertahun-tahun, dan Intel kesulitan meyakinkan perusahaan untuk beralih.

Saat ini, tampaknya batasan yang dibuat ISA sebagian besar telah dipadatkan. Sangat tidak mungkin chip ARM akan menyalip x86 di desktop dan laptop (walaupun Apple membuat kemajuan yang signifikan di sini), dan sudah pasti smartphone akan selalu digunakan LENGAN. Namun, ada persaingan yang signifikan di pasar negara berkembang seperti pusat data dan perangkat Internet of Things (IoT). RISC-V juga membuat argumen yang meyakinkan bahwa banyak perusahaan lebih suka membuat chip RISC-V mereka sendiri untuk aplikasi yang tidak memerlukan kompatibilitas di seluruh ekosistem yang luas. Mungkin di masa depan yang jauh, beberapa ISA ini tidak akan digunakan lagi, tetapi tampaknya hanya beberapa ISA utama yang akan relevan pada satu saat.

Mikroarsitektur dapat membuat atau menghancurkan pengalaman Anda di perangkat

Meskipun Anda tidak dapat mengambil pemasaran perusahaan tanpa sebutir garam, memang benar bahwa mikroarsitektur dapat berdampak signifikan pada permainan, pekerjaan profesional, atau bahkan penggunaan komputer biasa. Jika Anda bertanya-tanya apakah Anda memerlukan mikroarsitektur terbaru di perangkat Anda atau tidak, berikut adalah beberapa hal yang perlu dipertimbangkan.

Gim sering kali tidak mendapat manfaat dari semua yang ditawarkan mikroarsitektur CPU baru, seperti peningkatan instruksi per jam (IPC), karena gim sebenarnya tidak menggunakan banyak sumber daya mentah. Namun, arsitektur mikro dapat hadir dengan peningkatan kecepatan jam, cache tambahan, dan karakteristik lain yang mungkin lebih baik untuk bermain game. Jika Anda bermain video game dengan frekuensi gambar tinggi, pengalaman Anda mungkin ditingkatkan secara signifikan dengan menggunakan prosesor terbaru. Mungkin sudah waktunya untuk mempertimbangkan peningkatan jika CPU Anda berusia lebih dari lima tahun.

Memutakhirkan ke GPU baru dengan mikroarsitektur baru mungkin juga merupakan ide bagus. Kartu grafis baru terkadang memperkenalkan fitur baru seperti DLSS Nvidia (yang hanya tersedia di kartu bermerek RTX, dan DLSS 3 hanya di seri RTX 40) dan enkode AV1 hanya ada pada GPU RTX 40, RX 7000, dan Arc Alchemist terbaru. Selain itu, kinerja game bergantung pada kartu grafis, dan mikroarsitektur baru sering dipasangkan dengan kartu yang memiliki lebih banyak tenaga kuda dan VRAM daripada yang lama satu.

Haruskah Anda meningkatkan ke CPU dengan arsitektur baru?

Dalam hal pekerjaan profesional dan kreatif seperti rendering, pengeditan video, dan tugas lainnya, mendapatkan CPU atau GPU baru seringkali sepadan untuk fitur baru dan performa yang umumnya lebih tinggi. Instruksi CPU tambahan seperti AVX terkadang berguna, misalnya. Namun, peningkatan kinerja potensial dapat sangat bervariasi tergantung pada aplikasinya, dan Anda harus meneliti perangkat lunak Anda untuk melihat apakah itu dapat memperoleh manfaat dari perangkat keras yang lebih baru.

Untuk pengguna biasa, manfaat perangkat keras yang lebih baru tidak terlalu terlihat karena aplikasi dasar dapat berjalan di hampir semua hal yang dibuat dalam dekade terakhir. Untuk pengguna laptop khususnya, mikroarsitektur sering membawa peningkatan efisiensi, dan efisiensi yang lebih baik biasanya berarti konsumsi daya yang lebih rendah, yang pada gilirannya berarti masa pakai baterai yang lebih baik.