Alat Hitung Tradisional dan
Kalkulator Mekanik

Abacus,
yang muncul sekitar 5000 tahun yang lalu di Asia kecil dan masih digunakan di
beberapa tempat hingga saat ini dapat dianggap sebagai awal mula mesin
komputasi.Alat ini memungkinkan penggunanya untuk melakukan perhitungan
menggunakan biji-bijian geser yang diatur pada sebuah rak. Para pedagang di
masa itu menggunakan abacus untuk menghitung transaksi perdagangan. Seiring
dengan munculnya pensil dan kertas, terutama di Eropa, abacus kehilangan
popularitasnya. Setelah hampir 12 abad, muncul penemuan lain dalam hal mesin
komputasi.
Pada tahun 1642, Blaise
Pascal (1623-1662), yang pada waktu itu berumur 18 tahun, menemukan apa yang ia
sebut sebagai kalkulator roda numerik (numerical wheel calculator) untuk
membantu ayahnya melakukan perhitungan pajak. Kotak persegi kuningan ini yang
dinamakan Pascaline, menggunakan
delapan roda putar bergerigi untuk menjumlahkan bilangan hingga delapan digit.
Alat ini merupakan alat penghitung bilangan berbasis sepuluh. Kelemahan alat
ini adalah hanya terbatas untuk melakukan penjumlahan.
Tahun 1694, seorang
matematikawan dan filsuf Jerman, Gottfred Wilhem von Leibniz (1646-1716)
memperbaiki Pascaline dengan membuat mesin yang dapat mengalikan. Sama seperti
pendahulunya, alat mekanik ini bekerja dengan menggunakan roda-roda gerigi.
Dengan mempelajari catatan dan gambar-gambar yang dibuat oleh Pascal, Leibniz
dapat menyempurnakan alatnya.
Barulah pada tahun
1820, kalkulator mekanik mulai populer. Charles Xavier Thomas de Colmar
menemukan mesin yang dapat melakukan empat fungsi aritmatik dasar. Kalkulator
mekanik Colmar, arithometer, mempresentasikan pendekatan yang lebih praktis
dalam kalkulasi karena alat tersebut dapat melakukan penjumlahan, pengurangan, perkalian,
dan pembagian. Dengan kemampuannya, arithometer banyak dipergunakan hingga masa
Perang Dunia I. Bersama-sama dengan Pascal dan Leibniz, Colmar membantu membangun
era komputasi mekanikal.
Awal mula komputer yang
sebenarnya dibentuk oleh seorang profesor matematika Inggris, Charles Babbage
(1791-1871). Tahun 1812, Babbage memperhatikan kesesuaian alam antara mesin
mekanik dan matematika yaitu mesin mekanik sangat baik dalam mengerjakan tugas
yang sama berulangkali tanpa kesalahan; sedang matematika membutuhkan repetisi
sederhana dari suatu langkah-langkah tertenu. Masalah tersebut kemudain
berkembang hingga menempatkan mesin mekanik sebagai alat untuk menjawab
kebutuhan mekanik. Usaha Babbage yang pertama untuk menjawab masalah ini muncul
pada tahun 1822 ketika ia mengusulkan suatu mesin untuk melakukanperhitungan
persamaan differensial. Mesin tersebut dinamakan Mesin Differensial. Dengan menggunakan tenaga uap, mesin tersebut
dapat menyimpan program dan dapat melakukan kalkulasi serta mencetak hasilnya
secara otomatis.
Setelah bekerja dengan Mesin Differensial selama sepuluh tahun, Babbage tiba-tiba terinspirasi untuk memulai membuat komputer general-purpose yang pertama, yang disebut Analytical Engine. Asisten Babbage, Augusta Ada King (1815-1842) memiliki peran penting dalam pembuatan mesin ini. Ia membantu merevisi rencana, mencari pendanaan dari pemerintah Inggris, dan mengkomunikasikan spesifikasi Analytical Engine kepada publik. Selain itu, pemahaman Augusta yang baik tentang mesin ini memungkinkannya membuat instruksi untuk dimasukkan ke dalam mesin dan juga membuatnya menjadi programmer wanita yang pertama. Pada tahun 1980, Departemen Pertahanan Amerika Serikat menamakan sebuah bahasa pemrograman dengan nama ADA sebagai penghormatan kepadanya.
Mesin uap Babbage, walaupun tidak pernah selesai dikerjakan, tampak sangat primitif apabila dibandingkan dengan standar masa kini. Bagaimanapun juga, alat tersebut menggambarkan elemen dasar dari sebuah komputer modern dan juga mengungkapkan sebuah konsep penting. Terdiri dari sekitar 50.000 komponen, disain dasar dari Analytical Engine menggunakan kartu-kartu perforasi (berlubang-lubang) yang berisi instruksi operasi bagi mesin tersebut.
Setelah bekerja dengan Mesin Differensial selama sepuluh tahun, Babbage tiba-tiba terinspirasi untuk memulai membuat komputer general-purpose yang pertama, yang disebut Analytical Engine. Asisten Babbage, Augusta Ada King (1815-1842) memiliki peran penting dalam pembuatan mesin ini. Ia membantu merevisi rencana, mencari pendanaan dari pemerintah Inggris, dan mengkomunikasikan spesifikasi Analytical Engine kepada publik. Selain itu, pemahaman Augusta yang baik tentang mesin ini memungkinkannya membuat instruksi untuk dimasukkan ke dalam mesin dan juga membuatnya menjadi programmer wanita yang pertama. Pada tahun 1980, Departemen Pertahanan Amerika Serikat menamakan sebuah bahasa pemrograman dengan nama ADA sebagai penghormatan kepadanya.
Mesin uap Babbage, walaupun tidak pernah selesai dikerjakan, tampak sangat primitif apabila dibandingkan dengan standar masa kini. Bagaimanapun juga, alat tersebut menggambarkan elemen dasar dari sebuah komputer modern dan juga mengungkapkan sebuah konsep penting. Terdiri dari sekitar 50.000 komponen, disain dasar dari Analytical Engine menggunakan kartu-kartu perforasi (berlubang-lubang) yang berisi instruksi operasi bagi mesin tersebut.
Pada 1889, Herman
Hollerith (1860-1929) juga menerapkan prinsip kartu perforasi untuk melakukan penghitungan. Tugas pertamanya
adalah menemukan cara yang lebih cepat untuk melakukan perhitungan bagi Biro
Sensus Amerika Serikat. Sensus sebelumnya yang dilakukan di tahun 1880
membutuhkan waktu tujuh tahun untuk menyelesaikan perhitungan. Dengan
berkembangnya populasi, Biro tersebut memperkirakan bahwa dibutuhkan waktu
sepuluh tahun untuk menyelesaikan perhitungan sensus.
Hollerith menggunakan
kartu perforasi untuk memasukkan data sensus yang kemudian diolah oleh alat
tersebut secara mekanik. Sebuah kartu dapat menyimpan hingga 80 variabel.
Dengan menggunakan alat tersebut, hasil sensus dapat diselesaikan dalam waktu
enam minggu. Selain memiliki keuntungan dalam bidang kecepatan, kartu tersebut
berfungsi sebagai media penyimpan data. Tingkat kesalahan perhitungan juga
dapat ditekan secara drastis. Hollerith kemudian mengembangkan alat tersebut
dan menjualnya ke masyarakat luas. Ia mendirikan Tabulating Machine Company
pada tahun 1896 yang kemudian menjadi International Business Machine (1924)
setelah mengalami beberapa kali merger. Perusahaan lain seperti Remington Rand
and Burroghs juga memproduksi alat pembaca kartu perforasi untuk usaha bisnis.
Kartu perforasi digunakan oleh kalangan bisnis dn pemerintahan untuk permrosesan
data hingga tahun 1960.
Pada masa berikutnya,
beberapa insinyur membuat penemuan baru lainnya. Vannevar Bush (18901974)
membuat sebuah kalkulator untuk menyelesaikan persamaan differensial di tahun
1931. Mesin tersebut dapat menyelesaikan persamaan differensial kompleks yang
selama ini dianggap rumit oleh kalangan akademisi. Mesin tersebut sangat besar
dan berat karena ratusan gerigi dan poros yang dibutuhkan untuk melakukan
perhitungan. Pada tahun 1903, John V. Atanasoff dan Clifford Berry mencoba membuat
komputer elektrik yang menerapkan aljabar Boolean pada sirkuit elektrik.
Pendekatan ini didasarkan pada hasil kerja George Boole (1815-1864) berupa
sistem biner aljabar, yang menyatakan bahwa setiap persamaan matematik dapat
dinyatakan sebagai benar atau salah. Dengan mengaplikasikan kondisi benar-salah
ke dalam sirkuit listrik dalam bentuk terhubung-terputus, Atanasoff dan Berry
membuat komputer elektrik pertama di tahun 1940. Namun proyek mereka terhenti
karena kehilangan sumber pendanaan.