cinta kardus: TUGAS 1 PENGANTAR KOMPUTASI MODERN

TUGAS 1 PENGANTAR KOMPUTASI MODERN

1. Pengertian Teori Komputasi dan Komputasi Modern

1.1 Teori komputasi

Adalah cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas apakah dan bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model komputasi, menggunakan algoritma. Bidang ini dibagi menjadi dua cabang: teori komputabilitas dan teori kompleksitas, namun kedua cabang berurusan dengan model formal komputasi.

Untuk melakukan studi komputasi dengan ketat, ilmuwan komputer bekerja dengan abstraksi matematika dari komputer yang dinamakan model komputasi. Ada beberapa model yang digunakan, namun yang paling umum dipelajari adalah mesin Turing. Sebuah mesin Turing dapat dipikirkan sebagai komputer pribadi meja dengan kapasitas memori yang tak terhingga, namun hanya dapat diakses dalam bagian-bagian terpisah dan diskret.

Ilmuwan komputer mempelajari mesin Turing karena mudah dirumuskan, dianalisis dan digunakan untuk pembuktian, dan karena mesin ini mewakili model komputasi yang dianggap sebagai model paling masuk akal yang paling ampuh yang dimungkinkan. Kapasitas memori tidak terbatas mungkin terlihat sebagai sifat yang tidak mungkin terwujudkan, namun setiap permasalahan yang “terputuskan” (decidable) yang dipecahkan oleh mesin Turing selalu hanya akan memerlukan jumlah memori terhingga. Jadi pada dasarnya setiap masalah yang dapat dipecahkan (diputuskan) oleh meisn Turing dapat dipecahkan oleh komputer yang memiliki jumlah memori terbatas.

1.2 Komputasi Modern

Komputasi modern adalah sebuah konsep sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory. 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.

Dalam komputasi modern terdapat perhitungan dan pencarian solusi dari masalah. Perhitungan dari komputasi modern adalah akurasi, kecepatan, problem, volume dan besar kompleksitas. Jenis-jenis komputasi modern :

a. Mobile computing

Mobile computing atau komputasi bergerak memiliki beberapa penjelasan, salah satunya komputasi bergerak merupakan kemajuan teknologi komputer sehingga dapat berkomunikasi menggunakan jaringan tanpa menggunakan kabel dan mudah dibawa atau berpindah tempat, tetapi berbeda dengan komputasi nirkabel.

b. Grid computing

Komputasi grid menggunakan komputer yang terpisah oleh geografis, didistibusikan dan terhubung oleh jaringan untuk menyelasaikan masalah komputasi skala besar.

c. Cloud computing

Komputasi cloud merupakan gaya komputasi yang terukur dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan layanan melalui internet.

2. Sejarah Komputasi Modern (John Von Neumann)

John Von Neumann (1903-1957) adalah salah satu tokoh yang paling berpengaruh terhadap perkembangan komputasi modern. John menggagas sebuah konsep yang menjadi dasar dari arsitektur komputer yaitu dimana sebuah sistem yang menerima instruksi-instruksi dan menyimpannya dalam sebuah memori.

Von Neumann dilahirkan di Budapest, Hungaria pada 28 Desember 1903 dengan nama Neumann Janos. Dia adalah anak pertama dari pasangan Neumann Miksa dan Kann Margit. Di sana, nama keluarga diletakkan di depan nama asli. Sehingga dalam bahasa Inggris, nama orang tuanya menjadi Max Neumann. Pada saat Max Neumann memperoleh gelar, maka namanya berubah menjadi Von Neumann. Setelah bergelar doktor dalam ilmu hukum, dia menjadi pengacara untuk sebuah bank. Pada tahun 1903, Budapest terkenal sebagai tempat lahirnya para manusia genius dari bidang sains, penulis, seniman dan musisi.

Keahlian Von Neumann terletak pada bidang teori game yang melahirkan konsep seluler automata, teknologi bom atom, dan komputasi modern yang kemudian melahirkan komputer. Kegeniusannya dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.

Setelah mengajar di Berlin dan Hamburg, Von Neumann pindah ke Amerika pada tahun 1930 dan bekerja di Universitas Princeton serta menjadi salah satu pendiri Institute for Advanced Studies. Dipicu ketertarikannya pada hidrodinamika dan kesulitan penyelesaian persamaan diferensial parsial nonlinier yang digunakan, Von Neumann kemudian beralih dalam bidang komputasi. Sebagai konsultan pada pengembangan ENIAC, dia merancang konsep arsitektur komputer yang masih dipakai sampai sekarang. Arsitektur Von Nuemann adalah komputer dengan program yang tersimpan (program dan data disimpan pada memori) dengan pengendali pusat, I/O, dan memori.

3. Teori Automata dan Bahasa Formal

3.1 Teori Bahasa

Teori bahasa membicarakan bahasa formal (formal language), terutama untuk kepentingan perancangan kompilator (compiler) dan pemroses naskah (text processor). Bahasa formal adalah kumpulan kalimat. Semua kalimat dalam sebuah bahasa dibangkitkan oleh sebuah tata bahasa (grammar) yang sama. Sebuah bahasa formal bisa dibangkitkan oleh dua atau lebih tata bahasa berbeda. Dikatakan bahasa formal karena grammar diciptakan mendahului pembangkitan setiap kalimatnya. Tata bahasa (grammar) adalah kaidah/aturan pembentukan kata/kalimat. Pada pembahasannya, bahasa formal hanya disebut bahasa saja.

3.2 Teori Automata

Automata berasal dari bahasa Yunani automatos, yang berarti sesuatu yang bekerja secara otomatis (mesin). Istilah automata merupakan bentuk tunggal, sedangkan bentuk jamaknya adalah automaton. Teori automata adalah teori tentang mesin abstrak yang bekerja secara sekuensial yang menerima dan mengeluarkan output dalam bentuk diskrit. Automata berkaitan erat dengan teori bahasa formal. ada beberapa hal yang berkaitan dengan Otomata, yaitu Grammar. Grammar adalah bentuk abstrak yang dapat diterima (accept) untuk membangkitkan suatu kalimat otomata berdasarkan suatu aturan tertentu.

4. Finite State Machine

FSM adalah sebuah metodologi perancangan sistem kontrol yang menggambarkan tingkah laku atau prinsip kerja sistem dengan menggunakan tiga hal berikut: State (Keadaan), Event (kejadian) dan action (aksi). Pada satu saat dalam periode waktu yang cukup signifikan, sistem akan berada pada salah satu state yang aktif. Sistem dapat beralih atau bertransisi menuju state lain jika mendapatkan masukan atau event tertentu, baik yang berasal dari perangkat luar atau komponen dalam sistemnya itu sendiri. Transisi keadaan ini umumnya juga disertai oleh aksi yang dilakukan oleh sistem ketika menanggapi masukan yang terjadi. Aksi yang dilakukan tersebut dapat berupa aksi yang sederhana atau melibatkan rangkaian proses yang relatif kompleks

Secara formal FSM dinyatakan oleh 5 tupel atau M=(Q, ∑, δ, S, F),

(Utdirartama, 2001) dimana :

Q = himpunan state/kedudukan

∑ = himpunan symbol input/masukan/abjad

δ = fungsi transisi

S = state awal/ kedudukan awal (initial state), S Q

F = himpunan state akhir, F Q

5. Mesin Turing

Alan Turing pada tahun 1936 telah mengeluarkan gagasannya berupa model mesin abstrak sebagai alat mekanik untuk mengerjakan prosedur yang efektif. Model ini disebut Mesin Turing. Mesin turing dapat diadaptasi untuk mensimulasi logika dari setiap algoritma oleh karena itu cara kerja mesin turing adalah ekivalen dengan cara kerja komputer sekarang ini dan mesin turing juga ekivalen dengan problema komputasi matematika. Mesin turing tidak ditujukan sebagai teknologi komputasi praktis tetapi lebih sebagai eksperimen pemikiran yang mewakili sebuah mesin komputasi. Mesin turing membantu para ilmuan komputer memahami batas-batas komputasi mekanis. Sebagai input dari mesin turing adalah kata atau untai atas suatu alfabet T. Mesin turing berhenti dengan keadaan menerima atau menolak untai. Kadang-kadang terjadi pula perulangan atau looping tak terhingga.

Keterangan :
a. Tape

Tempat diletakannya inputan yang berupa kata/untai.

b. Head

Membaca dan menulisi sel pita mesin turing, bisa bergerak ke kiri atau ke kanan.
·

c. Finite StateControl (FSC)

Otak dari TM, diimplementasikan dari algoritma pengenalan kalimat.

1.1 Notasi formal Mesin Turing

Mesin Turing dijelaskan oleh 7-tuple:

M = (Q, S, G, d, q₀, B, F)

Komponen-komponennya adalah:

Q: Himpunan berhingga dari state dari finite control.
S: himpunan berhingga dari simbol-simbol input.
G: Himpunan dari tape symbol. S merupakan subset dari G.
d: Fungsi transisi. Argumen d(q, X) adalah sebuah state q dan sebuah tape symbol X. Nilai dari d(q, X), jika nilai tersebut didefinisikan, adalah triple (p, Y, D), dimana p adalah next state dalam Q, Y adalah simbol, dalam G, ditulis dalam sel yang sedang di-scan, menggantikan simbol apapun yang ada dalam sel tersebut. D adalah arah, berupa L atau R, berturut-turut menyatakan left atau right, dan menyatakan arah dimana head bergerak.
q₀: start state, sebuah anggota dari Q, dimana pada saat awal finite control ditemukan.
B: simbol blank. Simbol ini ada dalam G tapi tidak dalam S, yaitu B bukan sebuah simbol input.
F: himpunan dari final state, subset dari Q.