Sejarah alat hitung

Sejarah alat hitungberhubungan dengan peristiwa yang terjadi pada perkembangan media yang dipergunakan untuk menghitung pada masa lampau. Alat hitung berkembang sejak manusia membutuhkan sebuah media untuk membantu aktivitasnya dalam mempraktikkan fungsiaritmatikadasar seperti penjumlahan, pengurangan, pembagian, dan perkalian segala benda ataupun yang dapat dihitung. Perangkat hitung paling awal yang dipergunakan oleh manusia di dalam sejarah ialahsempoa. Dengan mempergunakan sempoa, manusia tidak perlu mencoret-coret kertas dalam menghitung. Sempoa biasanya dipergunakan untuk bilangan dasar apapun (biasanya dalam per sepuluh). Dalam sejarahnya, sempoa yang pernah ada dan berkembang ialah sempoa yang menggunakan alat bantu pada papan dengan tanda khusus dan sempoa yang menggunakan manik-manik yang dirangkai pada kawat serta dipasang pada sebuah bingkai.
Seiring dengan perkembangan otak manusia, manusia terus memaksimalkan potensinya untuk mengembangkan alat-alat hitung untuk mempermudah aktivitasnya sehari-hari. Berikut merupakan contoh-contoh bentuk alat hitung yang dikembangkan oleh manusia.
Sebelum menggunakan peralatan, manusia primitif berkembang dengan menghitung menggunakanjari. Selain itu, manusia primitif juga mempergunakan media-media atau benda yang ditemuinya di sekitar mereka tinggal, seperti biji-bijian, batu-batu kecil, atau menggores di dinding gua yang kemungkinan besar juga masih dilakukan pada masa ini.Alat hitung pertama yang tercatat sejarah kemungkinan besar berupatongkat hitungan. Tongkat hitungan itu bernama Tulang Lebombo. Tulang Lebombo yang terletak diantaraSwazilanddanAfrika Selatanmungkin menjadi artefak matematika tertua.Tulang tersebut diperkirakan bertanggal 35.000 SM dan terbuat dari 29 goresan berbeda yang secara sengajar diukirkan ketulang fibulaseekorbaboon.Pada masa selanjutnya, alat bantu perhitungan dan pencatatan sepanjangHilal Subur, termasuk batu (bola tanah liat, biji tumbuhan runjung (conifer), dan sebagainya) yang disimpan dalam tanah liat mentah, digunakan untuk merepresentasikan banyak barang-barang yang kemungkinan besar merupakan jumlah ternak atau biji-bijian.
Penggunaantongkat hitungansebagai alat bantu hitung dan pencatatan juga berkembang pada masa kuno dan pertengahan.Sempoa, yang memiliki arti permukaan datar atau tabel perhitungan, merupakan alat hitung kayu kuno yang berisi biji-bijian atau manik-manik yang dapat digeser.Sempoa diperkirakan telah diciptakan oleh bangsaBabiloniadan dipergunakan sejak 2.400 SM. Papan penghitung atau sempoa yang paling tua dan dapat diselamatkan ialahTablet SalamisYunani dari tahun 1899. Pemanfaatan sempoa menyebar ke Yunani, Roma, Cina, Jepang, dan Rusia. Di Cina, pengoperasian sempoa sebagai alat hitung muncul pada abad ke-13. Pada negara tersebut, sempoa disebut dengan kata Suanpan. Suanpan Cina dipisahkan menjadi dua kolom, yakni kolom atas dan kolom bawah yang biasanya dibingkai oleh kayu.Perkembangan sempoa memunculkan banyak bentuk tablet dan papan perhitungan lainnya. Pada abad pertengahan di Eropa, perhitungan akutansi juga dibantu oleh penggunan kain kotak-kotak, dengan penanda-penanda diletakkan diatasnya dengan aturan tertentu.
Beberapakomputer analogdibuat pada masa kuno dan pertengahan untuk melakukan perhitungan astronomi. Alat yang termasuk kelompok ini adalahastrolabedanmekanisme Antikytheradariperiode Helenistik(sekitar 150–100 SM).DiRoma Mesir,Heron dari Aleksandria(sekitar 10–70 M) membuat peralatan mekanik termasuk didalamnya,automatadanprogrammable cart.Beberapa atronom dan ahli teknik Muslim juga membuat beberapa peralatan mekanik untuk tipe kalkulasi yang lain:Abu Rayhan al-Biruni(c. 1000 M) membuatplanisphere;Abū Ishāq Ibrāhīm al-Zarqālī(c. 1015 M) membuatequatoriumdanuniversal latitude-independent astrolabe.Su Song(1094) selama masadinasti Songmembuat menarajam astronomi. Menara jam astronomi mekanik bertenaga air, yang diciptakan olehIsmail al-Jazaripada 1206, adalah komputer analog pertama yang dapatdiprogram.Ramon LlullmenciptakanLullian Circle: mesin dengan notasi-notasi tertentu, untuk menghitung jawaban pertanyaan-pertanyaan filosofis (dalam hal ini berkaitan dengan Kekristenan) lewat logika kombinatorika. Ide ini selanjutnya digunakan beberapa abad kemudian olehLeibniz, dan menjadi salah satu elemen dasar dalam komputasi danilmu informasi.
Tahun 1617,John Napierdari Skotlandia menemukan cara untuk menghitung perkalian dan pembagian bilangan dengan menggunakan, secara berurutan, operasi penjumlahan dan pengurangan. Hal ini dilakukan dengan mengambillogaritmadari bilangan tersebut. Ketika sedang membuat tabel logaritma pertamanya, Napier memerlukan banyak perkalian yang melelahkan. Pada saat ini dia menciptakanTulang Napier, alat mirip sempoa berbentuk bujur sangkar ukuran 9 x 9 kolom, yang sangat memudahkan perhitungan terkait perkalian dan pembagian. Alat ini berisi angka 1 hingga angka 9, yang disusun dalam bentuk kolom-kolom yang bentuknya menyerupai potongan tulang terpisah.
Mistar hitungdiciptakan tahun 1620-an, didasarkan oleh faktabilangan realdapat dinyatakan sebagai jarak dua titik pada sebuah garis. Penemuan ini terjadi tidak lama setelah ciptaan Napier, dan sangat mempersingkat pengerjaan operasi perkalian dan pembagian dari apa yang dapat dilakukan sebelumnya.Edmund Guntermembuat alat hitung dengan sebuah skala logaritma diUniversity of Oxford. Alatnya sangat mempermudah perhitungan aritmetika, termasuk perkalian dan pembagian.William Oughtredmemperbaiki alat tersebut pada tahun 1630 dengan membuat mistar hitung yang melingkar. Dia memperbarui ciptaannya dengan mistar hitung modern pada tahun 1632, yang pada dasarnya adalah gabungan dua mistar Gunter yang dipegang oleh tangan. Mistar hitung digunakan oleh banyak generasi ahli teknik dan profesi pekerjaan lainnya yang melibatkan matematika, sampai pada penemuan kalkulator genggam.
Wilhelm Schickard, seorangpolimatikasal Jerman, menciptakan mesin penghitung pada tahun 1623 yang merupakan kombinasi Tulang Napier dengan mesin operasi penjumlahan mekanik pertama di dunia. Namun karena bentuk gerigi yang digunakan, terkadang ada keadaan mesin tersebut macet.Sebuah kebakaran tahun pada tahun 1624 menghancurkan setidaknya satu mesin ciptaannya, dan diyakini Schickard terlalu kecewa untuk membuat kembali mesinnya.
Pada tahun 1642, ketika masih remaja,Blaise Pascalmenjadi pionir dalam membuat mesin penghitung, untuk membantu ayahnya menghitung pajak. Setelah tiga tahun kerja keras dan 50 prototipedia berhasil menciptakankalkulator mekanik.Sama seperti mesin Schickard, mesin ciptaan Pascal hanya dapat melakukan operasi penjumlahan saja.Ia membuat dua puluh mesin ini (disebut dengankalkulator Pascalatau Pascaline) dalam waktu sepuluh tahun kemudian.Sembilan Pascaline berhasil selamat, sebagian besar dari mereka dipamerkan di museum Eropa.Perdebatan yang belum selesai tentang siapa diantara Schickard dan Pascal yang perlu dianggap sebagai "penemu kalkulator mekanik" dan isu-isu lain dibahas di tempat lain.
Pada tahun 1672,Gottfried Wilhelm von LeibnizmenciptakanStepped Reckonerdan mekanismeroda Leibnizterkenalnya. Ia mencoba membuat mesin yang selain melakukan penjumlahan dan pengurangan, juga memiliki mekanismecarriageuntuk melakukan perkalian dan pembagian bilangan besar. Leibniz pernah berkata "[terj.] Tidaklah layak bagi orang hebat untuk kehilangan jam kerja seperti budak dalam pekerjaan menghitung yang dapat dengan aman diserahkan kepada orang lain jika mesin digunakan [oleh orang lain tersebut]".Malangnya, Leibniz tidak berhasil menerapkan mekanismecarriagetersebut. Leibniz juga menjelaskan konsepsistem bilangan biner,salah satu komponen penting bagi semua komputer modern. Namun sampai pada tahun 1940-an, banyak perkembangan desain kalkulator (termasuk mesinCharles Babbagetahun 1822 dan bahkanENIACtahun 1945) didasarkan pada sistem bilangan desimal.
Sekitar tahun 1820,Charles Xavier Thomas de Colmarmenciptakan ThomasArithmometer. Benda itu dianggap sebagai kalkulator pertama yang sukses diproduksi dalam skala besar. Kalkulator tersebut dapat digunakan untuk operasi penjumlahan dan pengurangan; dan dengancarriageyang dapat digerakkan, juga dapat melakukan perkalian dan pembagian bilangan yang besar.Kalkulator tersebut menggunakan sebuahstepped drumyang secara konsep mirip dengan penemuan Leibniz. Kalkulator mekanik tetap digunakan sampai pada sekitar tahun 1970-an.
Pada tahun 1804, penenun asal PrancisJoseph Marie Jacquardmengembangkanalat tenunyang dapat menghasilkan pola tenunan darikartu pons(kertas dengan lubang pada bagian-bagian tertentu, bahasa Inggris:punch card). Kartu pons dapat diganti tanpa perlu mengubah desain mekanik dari alat tenun. Hal ini merupakan pencapaian penting dalam kemampuan memrogram alat hitung. Alat tersebut merupakan pengembangan dari sebuah alat tenun yang mirip. Kartu pons selanjutnya digantikan oleh pita pons (bahasa Inggris:punch bands), contohnya pada mesin yang diciptakan olehBasile Bouchon. Pita ini selanjutnya menginspirasi ide penyimpan informasi untuk musik piano otomatis dan baru-baru inikomputer kontrol numerik(mesin CNC).
Pada akhir tahun 1880-an,Herman Hollerithmenciptakan bentuk penyimpanan data pada kartu pons yang dapat dibaca oleh sebuah mesin.Untuk memroses kartu pons tersebut, dia menciptakantabulatordan mesinkeypunch. Mesin ciptaannya menggunakanrelaidanpencacahelektromekanik.Metode penyimpanan data Hollerith digunakan dalam Sensus Amerika Serikat tahun 1890. Sensus tersebut berhasil diproses dua tahun lebih cepat daripada sensus sebelumnya.Perusahaan milik Hollerith pada masa selanjutnya menjadi inti dari perusahaanIBM. Pada tahun 1920, mesin tabulasi elektromekanik dapat menjumlahkan, mengurangi, dan mencetak total hasil perhitungan.Fungsi dari mesin diatur dengan mencolokkan lusinan kabel ke dalampanel kontrol. Ketika Amerika Serikat menciptakanSocial Securitypada tahun 1935, sistem kartu pons IBM digunakan untuk memroses data 26 juta pekerja.Kartu berlubang menjadi umum di industri dan pemerintahan untuk hal terkait akuntansi dan administrasi.
Artikel tulisanLeslie Comrietentang metode pada kartu pons dan publikasiW. J. EckertdiPunched Card Methods in Scientific Computationtahun 1940, menjelaskan teknik pada kartu pons danunit record machinessudah cukup maju untuk menyelesaikan beberapa persamaan diferensialatau untuk melakukan perkalian dan pembagian bilangan dengan representasifloating point. Mesin-mesin tersebut digunakan selamaPerang Dunia IIuntuk pemrosesan kriptografi dengan statistika, dan untuk berbagai kegunaan administrasi.
Pada abad ke-20, kalkulator mekanik masa awal, mesin kasir, mesin akunting, dan sebagainya, didesain ulang untuk dapat menggunakan motor listrik, dengan posisi gerigi-gerigi menandakan status/nilai dari suatu variabel. Kata "komputer" adalah nama pekerjaan yang diberikan kepada kebanyakan perempuan yang menggunakan mesin-mesin tersebut untuk melakukan perhitungan matematika.Sekitar tahun 1920-an, ilmuwan InggrisLewis Fry Richardsonyang tertarik dalam prakiraan cuaca mengusulkan pegunaankomputer manusiadananalisis numerikuntuk memodelkan cuaca; saat ini, komputer terkuat diBumidiperlukan untuk dapat memodelkan cuaca berdasarkanpersamaan Navier–Stokes.
Kemampuan kalkulator analog mencapai puncaknya saat mesin penganalisis persamaan diferensial umumberhasil dibangun oleh H. L. Hazen danVannevar BushdiMITpada tahun 1928-1931.Tujuan mesin tersebut adalah menyelesaikanpersamaan diferensialdengan menggunakanoperasi integral, semua dilakukan dengan mekanisme menggunakan roda gerigi dan cakram.Namun, mesin penganalisis ini berhenti dibuat ketika keusangan metode mekanik terlihat jelas. Mesin penganalisis terkuat dibangun diMoore School of Electrical Engineering,University of Pennsylvania, tempat yang sama dengan tempat konstruksiENIAC.
Sejak tahun 1930-an, perusahaan sepertiFriden,Marchant Calculator, danMonroe, membuat kalkulator mekanik untuk kerja yang dapat melakukan operasi tambah, kurang, kali, dan bagi.Pada tahun 1948,Curtadiperkenalkan oleh pencipta asal AustriaCurt Herzstark. Kalkulator mekanik ini berukuran kecil dan perlu digerakkan oleh tangan. Curta merupakan keturunan dari kalkulator mekanikStepped ReckonerciptaanGottfried LeibnizdanArithmometerciptaanThomas.
Kalkulator kerja yangsepenuhnya elektronikadalahBell PunchANITAdari Inggris, yang dirilis pada tahun 1961.Kalkulator tersebut menggunakan komponentabung vakum,tabungcold-cathode, danDekatronuntuk sirkuitnya; sedangkantabung Nixieuntuk mengatur tampilan.ANITAterjual dengan baik karena itu hanyalah kalkulator elektronik satu-satunya yang tersedia, juga lebih cepat dan lebih hening. Teknologi tabung selanjutnya digantikan oleh desain yang sepenuhnya menggunakan transistor. Hal itu ditandai oleh produksiFridenEC-130 pada Juli 1963 di Amerika Serikat. Kalkulator ini memiliki layarCRT13 cm, yang dapat menampilkan empat baris bilangan 13 digit. Kalkulator tersebut juga memperkenalkanreverse Polish notation(RPN).
Kalkulator genggam pertama adalah Cal Tech yang diproduksi olehTexas Instrumentspada tahun 1967. Kalkulator ini memiliki layar yang kecil dengan 18 tombol yang mampu melakukan pengoperasian bilangan hingga 12 digit desimal.Pada perkembangan selanjutnya, John V. Atanasoff dan Clifford Berry mencoba membuat mesin hitung elektrik yang menerapkan sistem aljabar Boolean yang dihasilkan oleh George Boole. Akhirnya dihasilkanlah sebuah alat hitung kalkulator yang dapat melakukan operasi aritmetika pada tahun 1972 dalam bentuk kalkulator genggam. Kalkulator ini mampu mengoperasikan operasi hitung aritmetika, bahkan juga fungsi-fungsi trigonometri. Kalkulator pertama tersebut dinamakan HP-35. Kalkulator ini memiliki layarLEDyang dapat memberikan angka ilmiah hingga 10 digit.
Charles Babbage, seorang insinyur mesin danpolimatik Inggris, mengawali konsep komputer yang dapat diprogram. Dianggap sebagai "bapak komputer",ia membuat konsep dan menciptakankomputer mekanispertama di awal abad ke-19. Dia membuatdifference engineyang revolusioner, dan dirancang untuk membantu perhitungan navigasi. Setelah membangunnya, pada tahun 1833 ia menyadari bahwa desain yang jauh lebih umum, sebuahAnalytical Engine, dapat dibuat. Masukan (input) untuk program dan data akan diberikan ke mesin melaluikartu pons. Kartu pons dipakai karena saat itu digunakan untuk mengatur kerja darialat tenunmekanis, seperti padamesin tenun Jacquard. Untuk keluaran (output), mesin akan memiliki printer, pemplot kurva, dan bel. Mesin tersebut juga dapat memasukkan angka ke kartu untuk dibaca nanti. Mesin ini menggunakan aritmetika titik-tetapbasis desimal.
Analytical Engine menggabungkanunit logika aritmatika,control flowdalam bentukpercabangandaniterasibersyarat, danmemoriterintegrasi. Hal ini menjadikannya desain pertama dari komputer tujuan umum (general purpose), yang dalam istilah modern dapat dijelaskan sebagaiTuring-complete.
Engine memerlukan penyimpanan, atau memori, yang mampu menampung 1.000 bilangan yang masing-masing 40 digit desimal (sekitar 16,7kB).Unit aritmatikayang disebut "mill", dapat melakukan keempatoperasi aritmatika, ditambah operasi perbandingan dan operasiakar kuadratyang opsional. Seperticentral processing unit(CPU) di komputer modern, mill akan mengandalkan prosedur internalnya sendiri, kira-kira setara denganmicrocodedi CPU modern. Prosedur internal ini disimpan dalam bentuk pasak yang dimasukkan ke dalam drum berputar yang disebut "barel", untuk menjalankan beberapa instruksi yang lebih kompleks yang mungkin diminta oleh program pengguna.
Bahasa pemrograman yang akan digunakan oleh pengguna mirip denganbahasa assemblymodern. Dimungkinkan untuk membuat percabangan dan iterasi bersyarat, sehingga bahasa tersebut bersifatTuring-completedalam definisiAlan Turing. Tiga jeniskartu ponsdigunakan: satu untuk operasi aritmatika; satu untuk konstanta numerik; dan satu untuk operasi muat, penyimpanan, dan transfer angka-angka. Ada tiga pembaca terpisah untuk ketiga jenis kartu tersebut.
Mesin Analytical Engine muncul sekitar satu abad lebih cepat dari masanya. Malangnya, proyek ini terhambat oleh berbagai masalah, termasuk perselisihan Babbage dengan kepala perangkitan mesin. Semua suku cadang untuk mesin harus dibuat dengan tangan—hal ini adalah masalah besar bagi mesin dengan ribuan suku cadang. Akhirnya, proyek tersebut dibubarkan dengan keputusan Pemerintah Inggris untuk menghentikan pendanaan. Kegagalan Babbage untuk menyelesaikan mesin analitis terutama disebabkan oleh kesulitan tidak hanya politik dan keuangan, tetapi juga keinginannya untuk mengembangkan komputer yang semakin canggih dan bergerak maju lebih cepat daripada yang bisa diikuti orang lain.Ada Lovelacemenerjemahkan danmenambahkan catatanke karya "Sketch of the Analytical Engine" tulisanLuigi Federico Menabrea. Hal tersebut tampaknya merupakan deskripsi pemrograman yang dipublikasikan pertama kali, jadi Ada Lovelace secara luas dianggap sebagai pemrogram komputer pertama.British Association for The Advancement of Sciencememberikan penghargaan kepada Charles Babbage untuk penemuan alat ini yang dianggap berjasa bagi perkembangan ilmu penghitungan.
Percy Ludgatemelanjutkan jejak Babbage membuat alat hitung umum, meskipun ia tidak mengetahui hasil pekerjaan Babbage. Dia alaha seorang pegawai pedagang jagung di Dublin, Irlandia. Percy secara independen merancang komputer mekanis yang dapat diprogram, yang dia gambarkan dalam sebuah karya yang diterbitkan pada tahun 1909.
Komputer berasal dari bahasa latin yang berarticomputareyang berarti menghitung (me-recount). Komputer dalam wujud mesin eletronik menjadi alat canggih yang dapat membaca berbagai macam informasi dan mengolahnya menjadi suatu bentuk persamaan penghitungan yang diinginkan. Dengan kata lain, dengan adanya komputer, perhitunganaritmatikadapat dikerjakan dengan cepat menggunakan persamaan dan rumus yang telah diaplikasikan kepada komputer. Komputer berkembang dalam beberapa generasi berdasarkan kemuktahiran dan beragam jenisaplikasidan kemampuangrafisyang dapat diterapkan di dalamnya. Tujuan pokok dari adanya mesin elektronik komputer ialah menghasilkan informasi yang didukung oleh elemenperangkat keras, elemenperangkat lunak, danbrainwareyang menjalankan komputer (manusia yang terlibat dalam mengatur sistem komputer).
Berbagai bentuk alat hitung memiliki manfaat yang sesuai dengan masanya. Manfaat berbagai bentuk alat hitung itu antara lain ialah, 1) dengan adanya alat hitung, pekerjaan menjadi lebih mudah dan dapat diselesaikan dengan lebih cepat; 2) Waktu, tenaga, dan biaya dapat lebih efisien; 3) meminimalisir kesalahan dalam menghitung; 4) data atau hasil yang diperoleh menjadi lebih akurat; dan 5) sebagai alat kontrol dan pengawasan.