Fortran: Fondasi Komputasi Ilmiah

Bahasa pemrograman Fortran, singkatan dari "Formula Translation," adalah salah satu bahasa pemrograman tingkat tinggi tertua yang masih digunakan secara aktif hingga saat ini. Diciptakan pada pertengahan tahun 1950-an oleh tim di IBM yang dipimpin oleh John Backus, tujuan utama Fortran adalah memfasilitasi komputasi ilmiah dan rekayasa dengan menyediakan sintaks yang lebih mudah dipahami daripada bahasa assembly saat itu. Keberadaannya telah membentuk dasar bagi banyak disiplin ilmu teknik, fisika, dan meteorologi.

Sejarah dan Evolusi

Versi awal Fortran, Fortran I, dirilis pada tahun 1957. Ini adalah revolusi karena memungkinkan programmer untuk menulis instruksi menggunakan notasi matematika yang relatif alami, alih-alih harus memetakan setiap operasi ke dalam kode mesin secara manual. Keberhasilan Fortran segera memicu pengembangan kompiler yang sangat efisien, yang pada saat itu dianggap sebuah keajaiban teknis.

Seiring berjalannya waktu, Fortran terus berevolusi untuk mengikuti kemajuan komputasi. Standar penting termasuk Fortran 66, Fortran 77 (yang menjadi standar industri selama bertahun-tahun), dan kemudian transisi besar ke pemrograman terstruktur dan modern dengan Fortran 90/95. Perubahan ini memperkenalkan fitur-fitur penting seperti alokasi memori dinamis, modul, dan array yang lebih fleksibel.

Keunggulan Fortran dalam Komputasi Numerik

Meskipun bahasa seperti Python dan C++ populer untuk pengembangan umum, Fortran tetap tak tergantikan di ceruk komputasi berkinerja tinggi (High-Performance Computing/HPC). Keunggulan utamanya terletak pada:

1. Kecepatan Eksekusi: Kompiler Fortran modern sangat teroptimasi untuk arsitektur komputer paralel dan vektor. Ia unggul dalam operasi array masif dan loop intensif yang menjadi ciri khas simulasi fisika dan kimia.
2. Dukungan Array yang Kuat: Fortran memiliki fitur bawaan untuk manipulasi array multidimensi yang sangat efisien. Operasi seperti perkalian matriks atau penjumlahan seluruh array dapat dilakukan dalam satu baris kode tanpa perlu loop eksplisit, yang meningkatkan keterbacaan dan kinerja.
3. Kompatibilitas Kode Lama: Banyak kode simulasi yang sangat besar dan teruji, yang mungkin memakan waktu puluhan tahun untuk dibangun (misalnya, dalam dinamika fluida komputasi atau pemodelan cuaca), ditulis dalam Fortran. Kemampuan untuk mengintegrasikan kode lama (legacy code) dengan pustaka modern adalah nilai tambah besar.

Sintaks dan Struktur Dasar

Sintaks Fortran, terutama dalam versi modern (Fortran 90 ke atas), cukup bersih. Namun, kode lama (Fortran 77) masih sering menggunakan format kolom tetap. Fortran modern sangat menekankan pada penggunaan MODULEs untuk organisasi kode dan dukungan eksplisit untuk pemrograman paralel melalui fitur seperti FORALL atau integrasi dengan standar seperti OpenMP dan MPI.

Contoh Sederhana Perkalian Array:

PROGRAM HitungArray
  IMPLICIT NONE
  INTEGER, PARAMETER :: N = 100
  REAL :: A(N), B(N), C(N)
  INTEGER :: I

  ! Inisialisasi array B
  DO I = 1, N
    B(I) = REAL(I) * 1.5
  END DO

  ! Operasi vektor cepat (Fortran modern)
  C = B * 2.0  ! Seluruh array C dihitung berdasarkan B

  ! Atau menggunakan loop eksplisit untuk kompatibilitas/pemahaman
  ! DO I = 1, N
  !    C(I) = B(I) * 2.0
  ! END DO

END PROGRAM HitungArray

Fortran di Era Modern

Meskipun sering dipandang sebagai bahasa "warisan," Fortran tidak pernah mati. Komunitas HPC terus mengandalkannya. Standar terbaru, Fortran 2018, menambahkan dukungan yang lebih baik untuk pemrograman paralel, fitur objek, dan interoperabilitas yang lebih baik dengan bahasa lain. Dalam banyak lingkungan superkomputer, kode Fortran masih memberikan performa terbaik di kelasnya ketika tugas tersebut sangat bergantung pada perhitungan floating-point yang masif. Singkatnya, Fortran adalah mesin komputasi yang terbukti andal dan cepat, menjadikannya pilar penting dalam sains komputasi global.