Sejarah alat hitung

Sejarah alat hitung berhubungan 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 fungsi aritmatika dasar seperti penjumlahan, pengurangan, pembagian, dan perkalian segala benda ataupun yang dapat dihitung. Perangkat hitung paling awal yang dipergunakan oleh manusia di dalam sejarah ialah sempoa. 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.

Alat hitung masa awal

Masa kuno dan abad pertengahan 
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.

Media sekitar 

Sebelum menggunakan peralatan, manusia primitif berkembang dengan menghitung menggunakan jari. 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 berupa tongkat hitungan. Tongkat hitungan itu bernama Tulang Lebombo. Tulang Lebombo yang terletak diantara Swaziland dan Afrika Selatan mungkin menjadi artefak matematika tertua. Tulang tersebut diperkirakan bertanggal 35.000 SM dan terbuat dari 29 goresan berbeda yang secara sengajar diukirkan ke tulang fibula seekor baboon. Pada masa selanjutnya, alat bantu perhitungan dan pencatatan sepanjang Hilal 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.

Sempoa 
Penggunaan tongkat hitungan sebagai 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 bangsa Babilonia dan dipergunakan sejak 2.400 SM. Papan penghitung atau sempoa yang paling tua dan dapat diselamatkan ialah Tablet Salamis Yunani 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.

Komputasi analog 
Beberapa komputer analog dibuat pada masa kuno dan pertengahan untuk melakukan perhitungan astronomi. Alat yang termasuk kelompok ini adalah astrolabe dan mekanisme Antikythera dari periode Helenistik (sekitar 150–100 SM). Di Roma Mesir, Heron dari Aleksandria (sekitar 10–70 M) membuat peralatan mekanik termasuk didalamnya, automata dan programmable cart. Beberapa atronom dan ahli teknik Muslim juga membuat beberapa peralatan mekanik untuk tipe kalkulasi yang lain: Abu Rayhan al-Biruni (c. 1000 M) membuat planisphere; Abū Ishāq Ibrāhīm al-Zarqālī (c. 1015 M) membuat equatorium dan universal latitude-independent astrolabe. Su Song (1094) selama masa dinasti Song membuat menara jam astronomi. Menara jam astronomi mekanik bertenaga air, yang diciptakan oleh Ismail al-Jazari pada 1206, adalah komputer analog pertama yang dapat diprogram. Ramon Llull menciptakan Lullian 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 oleh Leibniz, dan menjadi salah satu elemen dasar dalam komputasi dan ilmu informasi.

Alat hitung masa Renaisans 
  Tahun 1617, John Napier dari Skotlandia menemukan cara untuk menghitung perkalian dan pembagian bilangan dengan menggunakan, secara berurutan, operasi penjumlahan dan pengurangan. Hal ini dilakukan dengan mengambil logaritma dari bilangan tersebut. Ketika sedang membuat tabel logaritma pertamanya, Napier memerlukan banyak perkalian yang melelahkan. Pada saat ini dia menciptakan Tulang 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 hitung diciptakan tahun 1620-an, didasarkan oleh fakta bilangan real dapat 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 Gunter membuat alat hitung dengan sebuah skala logaritma di University of Oxford. Alatnya sangat mempermudah perhitungan aritmetika, termasuk perkalian dan pembagian. William Oughtred memperbaiki 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.

Kalkulator mekanik 

Wilhelm Schickard, seorang polimatik asal 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 Pascal menjadi pionir dalam membuat mesin penghitung, untuk membantu ayahnya menghitung pajak. Setelah tiga tahun kerja keras dan 50 prototipe dia berhasil menciptakan kalkulator mekanik. Sama seperti mesin Schickard, mesin ciptaan Pascal hanya dapat melakukan operasi penjumlahan saja. Ia membuat dua puluh mesin ini (disebut dengan kalkulator Pascal atau 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 Leibniz menciptakan Stepped Reckoner dan mekanisme roda Leibniz terkenalnya. Ia mencoba membuat mesin yang selain melakukan penjumlahan dan pengurangan, juga memiliki mekanisme carriage untuk 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 mekanisme carriage tersebut. Leibniz juga menjelaskan konsep sistem bilangan biner, salah satu komponen penting bagi semua komputer modern. Namun sampai pada tahun 1940-an, banyak perkembangan desain kalkulator (termasuk mesin Charles Babbage tahun 1822 dan bahkan ENIAC tahun 1945) didasarkan pada sistem bilangan desimal.

Sekitar tahun 1820, Charles Xavier Thomas de Colmar menciptakan Thomas Arithmometer. Benda itu dianggap sebagai kalkulator pertama yang sukses diproduksi dalam skala besar. Kalkulator tersebut dapat digunakan untuk operasi penjumlahan dan pengurangan; dan dengan carriage yang dapat digerakkan, juga dapat melakukan perkalian dan pembagian bilangan yang besar. Kalkulator tersebut menggunakan sebuah stepped drum yang secara konsep mirip dengan penemuan Leibniz. Kalkulator mekanik tetap digunakan sampai pada sekitar tahun 1970-an.

Pemrosesan dengan kartu pons 

Pada tahun 1804, penenun asal Prancis Joseph Marie Jacquard mengembangkan alat tenun yang dapat menghasilkan pola tenunan dari kartu 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 oleh Basile Bouchon. Pita ini selanjutnya menginspirasi ide penyimpan informasi untuk musik piano otomatis dan baru-baru ini komputer kontrol numerik (mesin CNC).

Pada akhir tahun 1880-an, Herman Hollerith menciptakan bentuk penyimpanan data pada kartu pons yang dapat dibaca oleh sebuah mesin. Untuk memroses kartu pons tersebut, dia menciptakan tabulator dan mesin keypunch. Mesin ciptaannya menggunakan relai dan pencacah elektromekanik. 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 perusahaan IBM. Pada tahun 1920, mesin tabulasi elektromekanik dapat menjumlahkan, mengurangi, dan mencetak total hasil perhitungan. Fungsi dari mesin diatur dengan mencolokkan lusinan kabel ke dalam panel kontrol. Ketika Amerika Serikat menciptakan Social Security pada 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 tulisan Leslie Comrie tentang metode pada kartu pons dan publikasi W. J. Eckert di Punched Card Methods in Scientific Computation tahun 1940, menjelaskan teknik pada kartu pons dan unit record machines sudah cukup maju untuk menyelesaikan beberapa persamaan diferensial atau untuk melakukan perkalian dan pembagian bilangan dengan representasi floating point. Mesin-mesin tersebut digunakan selama Perang Dunia II untuk pemrosesan kriptografi dengan statistika, dan untuk berbagai kegunaan administrasi.

Kalkulator 

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 Inggris Lewis Fry Richardson yang tertarik dalam prakiraan cuaca mengusulkan pegunaan komputer manusia dan analisis numerik untuk memodelkan cuaca; saat ini, komputer terkuat di Bumi diperlukan untuk dapat memodelkan cuaca berdasarkan persamaan Navier–Stokes.

Kemampuan kalkulator analog mencapai puncaknya saat mesin penganalisis persamaan diferensial umum berhasil dibangun oleh H. L. Hazen dan Vannevar Bush di MIT pada tahun 1928-1931. Tujuan mesin tersebut adalah menyelesaikan persamaan diferensial dengan menggunakan operasi 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 di Moore School of Electrical Engineering, University of Pennsylvania, tempat yang sama dengan tempat konstruksi ENIAC.

Sejak tahun 1930-an, perusahaan seperti Friden, Marchant Calculator, dan Monroe, membuat kalkulator mekanik untuk kerja yang dapat melakukan operasi tambah, kurang, kali, dan bagi. Pada tahun 1948, Curta diperkenalkan oleh pencipta asal Austria Curt Herzstark. Kalkulator mekanik ini berukuran kecil dan perlu digerakkan oleh tangan. Curta merupakan keturunan dari kalkulator mekanik Stepped Reckoner ciptaan Gottfried Leibniz dan Arithmometer ciptaan Thomas.

Kalkulator kerja yang sepenuhnya elektronik adalah Bell Punch ANITA dari Inggris, yang dirilis pada tahun 1961. Kalkulator tersebut menggunakan komponen tabung vakum, tabung cold-cathode, dan Dekatron untuk sirkuitnya; sedangkan tabung Nixie untuk mengatur tampilan. ANITA terjual 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 produksi Friden EC-130 pada Juli 1963 di Amerika Serikat. Kalkulator ini memiliki layar CRT 13 cm, yang dapat menampilkan empat baris bilangan 13 digit. Kalkulator tersebut juga memperkenalkan reverse Polish notation (RPN).Kalkulator genggam pertama adalah Cal Tech yang diproduksi oleh Texas Instruments pada 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 layar LED yang dapat memberikan angka ilmiah hingga 10 digit.

Alat hitung umum pertama 

Charles Babbage, seorang insinyur mesin dan polimatik Inggris, mengawali konsep komputer yang dapat diprogram. Dianggap sebagai "bapak komputer", ia membuat konsep dan menciptakan komputer mekanis pertama di awal abad ke-19. Dia membuat difference engine yang revolusioner, dan dirancang untuk membantu perhitungan navigasi. Setelah membangunnya, pada tahun 1833 ia menyadari bahwa desain yang jauh lebih umum, sebuah Analytical Engine, dapat dibuat. Masukan (input) untuk program dan data akan diberikan ke mesin melalui kartu pons. Kartu pons dipakai karena saat itu digunakan untuk mengatur kerja dari alat tenun mekanis, seperti pada mesin 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-tetap basis desimal.

Analytical Engine menggabungkan unit logika aritmatika, control flow dalam bentuk percabangan dan iterasi bersyarat, dan memori terintegrasi. Hal ini menjadikannya desain pertama dari komputer tujuan umum (general purpose), yang dalam istilah modern dapat dijelaskan sebagai Turing-complete.

Engine memerlukan penyimpanan, atau memori, yang mampu menampung 1.000 bilangan yang masing-masing 40 digit desimal (sekitar 16,7 kB). Unit aritmatika yang disebut "mill", dapat melakukan keempat operasi aritmatika, ditambah operasi perbandingan dan operasi akar kuadrat yang opsional. Seperti central processing unit (CPU) di komputer modern, mill akan mengandalkan prosedur internalnya sendiri, kira-kira setara dengan microcode di 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 dengan bahasa assembly modern. Dimungkinkan untuk membuat percabangan dan iterasi bersyarat, sehingga bahasa tersebut bersifat Turing-complete dalam definisi Alan Turing. Tiga jenis kartu pons digunakan: 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 Lovelace menerjemahkan dan menambahkan catatan ke karya " Sketch of the Analytical Engine " tulisan Luigi 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 Science memberikan penghargaan kepada Charles Babbage untuk penemuan alat ini yang dianggap berjasa bagi perkembangan ilmu penghitungan.

Percy Ludgate melanjutkan 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 digital 
Komputer berasal dari bahasa latin yang berarti computare yang 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, perhitungan aritmatika dapat dikerjakan dengan cepat menggunakan persamaan dan rumus yang telah diaplikasikan kepada komputer. Komputer berkembang dalam beberapa generasi berdasarkan kemuktahiran dan beragam jenis aplikasi dan kemampuan grafis yang dapat diterapkan di dalamnya. Tujuan pokok dari adanya mesin elektronik komputer ialah menghasilkan informasi yang didukung oleh elemen perangkat keras, elemen perangkat lunak, dan brainware yang menjalankan komputer (manusia yang terlibat dalam mengatur sistem komputer).

Manfaat alat hitung 

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.

Catatan kaki dan daftar rujukan

Catatan kaki

Rujukan 

Sejarah
Matematika
Komputer awal