Artikel utama: Sejarah perangkat keras komputer
The Jacquard tenun, dipamerkan di Museum Sains dan Industri di Manchester, Inggris, adalah salah satu perangkat programmable pertama.

Penggunaan pertama dari kata "komputer" direkam pada 1613, mengacu pada seseorang yang melakukan perhitungan, atau perhitungan, dan kata terus digunakan dalam pengertian itu sampai pertengahan abad ke-20. Dari akhir abad ke-19 dan seterusnya Namun, kata mulai mengambil makna yang lebih akrab, menggambarkan sebuah mesin yang melakukan komputasi.

Sejarah komputer modern dimulai dengan dua teknologi yang terpisah-otomatis perhitungan dan programmability-tapi tidak ada satu perangkat dapat diidentifikasi sebagai komputer yang paling awal, sebagian karena penerapan yang tidak konsisten istilah tersebut. Contoh awal perangkat penghitung mekanis termasuk sempoa, slide aturan dan diperdebatkan astrolabe dan mekanisme Antikythera (yang berasal dari sekitar 150-100 SM). Hero dari Alexandria (sekitar 10-70 AD) membangun sebuah teater mekanis yang digelar sebuah drama yang berlangsung 10 menit dan dioperasikan oleh sebuah sistem yang kompleks tali dan drum yang mungkin dianggap sebagai sarana untuk memutuskan bagian mana dari mekanisme yang dilakukan tindakan dan kapan. Ini adalah esensi dari programmability.

The "benteng Jam", sebuah jam astronomi yang ditemukan oleh Al-Jazari pada 1206, dianggap paling awal komputer analog dapat diprogram. ditampilkan zodiak, matahari dan bulan mengorbit, yang berbentuk bulan sabit pointer untuk melakukan perjalanan di sebuah menyebabkan gerbang pintu otomatis untuk membuka setiap jam, dan lima robot musisi yang memainkan musik ketika diserang oleh tuas yang dioperasikan oleh camshaft menempel pada roda air. Panjang siang dan malam bisa kembali diprogram untuk mengimbangi perubahan panjang siang dan malam sepanjang tahun.

Renaisans melihat kembali Eropa invigoration matematika dan teknik. 1623 Wilhelm Schickard's perangkat merupakan yang pertama dari sejumlah kalkulator mekanik dibangun oleh insinyur Eropa, tetapi tidak ada yang sesuai dengan definisi modern dari sebuah komputer, karena mereka tidak bisa diprogram.

Pada 1801, Joseph Marie Jacquard membuat perbaikan untuk tekstil alat tenun dengan memperkenalkan serangkaian menekan kartu kertas sebagai template yang membiarkan alat tenun menenun secara otomatis pola-pola rumit. Alat tenun Jacquard yang dihasilkan merupakan langkah penting dalam pengembangan komputer karena penggunaan kartu menekan untuk menentukan pola-pola anyaman dapat dilihat sebagai suatu awal, meskipun terbatas, bentuk programmability.

Itu adalah perpaduan dari perhitungan otomatis dengan programmability yang memproduksi komputer pertama yang dikenali. Pada 1837, Charles Babbage adalah orang pertama yang konsep dan desain mekanis yang dapat diprogram penuh komputer, mesin analitis. Limited Babbage keuangan dan ketidakmampuan untuk menolak mengotak-atik desain berarti bahwa perangkat tidak pernah selesai.

Pada akhir 1880-an, Herman Hollerith menciptakan rekaman data pada mesin yang dapat dibaca medium. Sebelum menggunakan mesin yang dapat dibaca dari media, di atas, telah untuk kontrol, bukan data. "Setelah beberapa uji coba awal dengan kertas pita, ia menetap di kartu menekan ..." Untuk memproses kartu menekan ini ia menemukan tabulator, dan mesin keypunch. Ketiga penemuannya dasar dari industri pengolahan informasi modern. Skala besar pengolahan data otomatis dari kartu menekan dilakukan untuk tahun 1890 Sensus Amerika Serikat oleh perusahaan Hollerith, yang kemudian menjadi inti dari IBM. Pada akhir abad ke-19 sejumlah teknologi yang nantinya akan berguna dalam realisasi praktis komputer telah mulai muncul: yang menekan kartu, Aljabar Boolean, tabung vakum (thermionic valve) dan teleprinter.

Selama paruh pertama abad ke-20, banyak kebutuhan komputasi ilmiah bertemu dengan semakin canggih komputer analog, yang menggunakan mekanis atau listrik langsung model masalah sebagai dasar perhitungan. Namun, ini tidak dapat diprogram dan umumnya tidak memiliki fleksibilitas dan keakuratan komputer digital modern.

Alan Turing secara luas dianggap sebagai bapak ilmu komputer modern. Turing pada tahun 1936 memberikan formalisasi berpengaruh konsep algoritma dan perhitungan dengan mesin Turing. Dari perannya dalam komputer modern, Time Magazine dalam Turing penamaan salah satu dari 100 orang paling berpengaruh dari abad ke-20, menyatakan: "Fakta tetap bahwa setiap orang yang keran di keyboard, membuka spreadsheet atau program pengolah kata, adalah bekerja pada inkarnasi mesin Turing. "

Penemu program komputer yang dikendalikan Konrad Zuse, yang membangun komputer kerja pertama pada tahun 1941 dan kemudian pada tahun 1955 komputer pertama yang didasarkan pada penyimpan yang bersifat magnetis.

George Stibitz secara internasional diakui sebagai ayah dari komputer digital modern. Ketika bekerja di Bell Labs pada bulan November 1937, Stibitz menciptakan dan membangun sebuah relay berbasis kalkulator ia dijuluki sebagai "Model K" (untuk "meja dapur", di mana dia telah berkumpul itu), yang adalah orang pertama yang menggunakan sirkuit biner untuk melakukan operasi aritmatika. Kemudian model menambahkan kecanggihan yang lebih besar termasuk aritmatika dan programmability kompleks.

Cache memory adalah memory berukuran kecil berkecepatan tinggi yang berfungsi untuk menyimpan sementara instruksi dan/atau data (informasi) yang diperlukan oleh prosesor. Boleh dikatakan bahwa cache memory ini adalah memory internal prosesor. Cache memory ini berbasis SRAM yang secara fisik berukuran kecil dan kapasitas tampung datanya juga kecil atau sedikit. Pada saat ini, cache memory ada 3 jenis, yaitu L1 cache, L2 cache, dan L3 cache.

Letak cache memory

L1 cache terintegrasi dengan chip prosesor, artinya letak L1 cache sudah menyatu dengan chip prosesor (berada di dalam keping prosesor). Sedangkan letak L2 cache, ada yang menyatu dengan chip prosesor, ada pula yang terletak di luar chip prosesor, yaitu di motherboard dekat dengan posisi dudukan prosesor. Pada era prosesor intel 80486 atau sebelumnya, letak L2 cache kebanyakan berada di luar chip prosesor. Chip cache terpisah dari prosesor, berdiri mandiri dekat chip prosesor. Sejak era prosesor Intel Pentium, letak L2 cache ini sudah terintegrasi dengan chip prosesor (menyatu dengan keping prosesor). Posisi L2 cache selalu terletak antara L1 cache dengan memori utama (RAM). Sedangkan L3 cache belum diimplementasikan secara umum pada semua jenis prosesor. Hanya prosesor-prosesor tertentu yang memiliki L3 cache.

Cache memory yang letaknya terpisah dengan prosesor disebut cache memory non integrated atau diskrit (diskrit artinya putus atau terpisah). Cache memory yang letaknya menyatu dengan prosesor disebut cache memory integrated, on-chip, atau on-die (integrated artinya bersatu/menyatu/ tergabung, on-chip artinya ada pada chip).

L1 cache (Level 1 cache) disebut pula dengan istilah primary cache, first cache, atau level one cache. L2 cache disebut dengan istilah secondary cache, second level cache, atau level two cache.



Kecepatan cache memory

Transfer data dari L1 cache ke prosesor terjadi paling cepat dibandingkan L2 cache maupun L3 cache (bila ada). Kecepatannya mendekati kecepatan register. L1 cache ini dikunci pada kecepatan yang sama pada prosesor. Secara fisik L1 cache tidak bisa dilihat dengan mata telanjang. L1 cache adalah lokasi pertama yang diakses oleh prosesor ketika mencari pasokan data. Kapasitas simpan datanya paling kecil, antara puluhan hingga ribuan byte tergantung jenis prosesor. Pada beberapa jenis prosesor pentium kapasitasnya 16 KB yang terbagi menjadi dua bagian, yaitu 8 KB untuk menyimpan instruksi, dan 8 KB untuk menyimpan data.

Transfer data tercepat kedua setelah L1 cache adalah L2 cache. Prosesor dapat mengambil data dari cache L2 yang terintegrasi (on-chip) lebih cepat dari pada cache L2 yang tidak terintegrasi. Kapasitas simpan datanya lebih besar dibandingkan L1 cache, antara ratusan ribu byte hingga jutaan byte, ada yang 128 KB, 256 KB, 512 KB, 1 MB, 2 MB, bahkan 8 MB, tergantung jenis prosesornya. Kapasitas simpan data untuk L3 cache lebih besar lagi, bisa ratusan juta byte (ratusan mega byte).

Prioritas penyimpanan dan pengambilan data

Dalam mekanisme kerjanya, data yang akan diproses oleh prosesor, pertama kali dicari di L1 cache, bila tidak ada maka akan diambil dari L2 cache, kemudian dicari di L3 cache (bila ada). Jika tetap tidak ada, maka akan dicari di memori utama. Pengambilan data di L2 cache hanya dilakukan bila di L1 cahe tidak ada.

Lebih jelasnya proses baca tulis data yang dilakukan oleh prosesor ke memori utama dapat dijelaskan sebagai berikut:

Ketika data dibaca/ditulis di memori utama (RAM) oleh prosesor, salinan data beserta address-nya (yang diambil/ditulis di memori utama) disimpan juga di cache. Sewaktu prosesor memerlukan kembali data tersebut, prosesor akan mencari ke cache, tidak perlu lagi mencari di memori utama.

Jika isi cache penuh, data yang paling lama akan dibuang dan digantikan oleh data yang baru diproses oleh prosesor. Proses ini dapat menghemat waktu dalam proses mengakses data yang sama, dibandingkan jika prosesor berulang-ulang harus mencari data ke memori utama.

Secara logika, kapasitas cache memory yang lebih besar dapat membantu memperbaiki kinerja prosesor, setidak-tidaknya mempersingkat waktu yang diperlukan dalam proses mengakses data.