A. KOMPUTASI DAN PARAREL PROCESSING
a. Definisi Komputasi
Modern
Komputasi dapat
diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan permasalahan dari data input
dengan suatu algoritma dan juga subbagian dari matematika. Selama ribuan tahun,
perhitungan dan komputasi menggunakan pena dan kertas, atau kapur dan batu
tulis, atau dikerjakan secara mental dan kadang-kadang menggunakan tabel.
Komputasi modern terdiri dari dua kata
yaitu komputasi dan modern, dimana komputasi dapat diartikan sebagai cara untuk
menemukan pemecahan permasalahan dari data input dengan suatu algoritma sedangkan
modern ini mengungkapkan tentang teknologi masa kini. Maka dapat di simpulkan
Komputasi modern merupakan perhitungan yang menggunakan computer canggih dimana
pada computer tersebut tersimpan sejumlah algoritma untuk menyelesaikan masalah
perhitungan secara efektif dan efisien.
Komputasi
modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, yang menjadi
perhitungan dari komputasi modern adalah :
1.
Akurasi (bit, Floating poin)
2. Kecepatan (Dalam satuan Hz)
3. Problem volume besar (Down sizing atau paralel)
4. Modeling (NN dan GA)
5. Kompleksitas (Menggunakan teori Big O)
Secara
umum iIlmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada
penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan
komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains).
Jadi,dapat
disimpulkan bahwa komputasi modern adalah sebuah konsep sistem yang menerima
intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory, memory disini bisa juga
dari memory komputer. Oleh karena pada saat ini kita melakukan komputasi
menggunakan komputer maka bisa dibilang komputer merupakan sebuah komputasi
modern.
Salah satu tokoh yang sangat mempengaruhi perkembangan komputasi modern adalah
John von Neumann (1903-1957), Beliau adalah ilmuan yang meletakkan dasar-dasar
komputer modern. Von Neumann telah menjadi ilmuwan besar abad 21.
b. Pararel Processing
Pemrosesan paralel (parallel processing) adalah penggunakan lebih dari satu
CPU untuk menjalankan sebuah program secara simultan. Idealnya, parallel
processing membuat program berjalan lebih cepat karena semakin banyak CPU yang
digunakan. Tetapi dalam praktek, seringkali sulit membagi program sehingga
dapat dieksekusi oleh CPU yang berbeda-beda tanpa berkaitan di antaranya.
Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara
bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan. Biasanya
diperlukan saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus
mengolah data dalam jumlah besar ataupun karena tuntutan proses komputasi yang
banyak. Untuk itu diperlukan aneka perangkat lunak pendukung yang biasa disebut
sebagai middleware yang berperan untuk mengatur distribusi pekerjaan antar node
dalam satu mesin paralel.
Apa
itu Parallel Processing?
Parallel Processing merupakan salah satu teknik yang
digunakan dalam komputasi, yaitu teknik yang menggunakan dua atau lebih
processor dalam melakukan komputasi dan dilakukan secara bersamaan. Komputasi
adalah suatu aktifitas penghitungan atau pemecahan masalah, lalu bagaimana
dengan processor. Processor merupakan sumber semua perintah, jika diibaratkan
dalam makhluk hidup, prosessor merupakan otaknya. Idealnya satu komputer hanya
memiliki satu prosesor saja, namun dengan berkembangnya teknologi, muncullah
multi prosesor dimana dalam satu komputer terdapat dua prosessor yang digabung
menjadi satu, contohnya dual core, core 2 duo, quad core, I3, I5, dan I7.
Dalam parallel processing ini juga memiliki berbagai
kelemahan dan kelebihan dimana, untuk memiliki banyak prosessor memerlukan
biaya yang tidak sedikit, tetapi dengan banyaknya prosessor maka proses
komputasinya pun semakin cepat. Komputasi yang menggunakan teknik parallel
processing ini disebut dengan komputasi parallel. Ada dua tipe komputasi
dilihat dari banyaknya prosessor, yaitu komputasi tunggal dan komputasi
parallel. Untuk lebih jelasnya akan saya jelaskan perbedaan nya.
Perbedaan
Komputasi Tunggal & Parallel ?
Perbedaan komputasi tunggal (menggunakan 1 processor) dengan
komputasi paralel (menggunakan beberapa processor), maka kita harus mengetahui
terlebih dahulu pengertian mengenai model dari komputasi. Ada 4 model komputasi
yang digunakan, yaitu:
-
Komputer SISD (Single Instruction stream-Single Data stream)
-
Komputer SIMD (Single Instruction stream-Multiple Data stream)
-
Komputer MISD (Multiple Instruction stream-Single Data stream)
-
Komputer MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream)
SISD
SISD merupakan singkatan dari Single Instruction, Single
Data adalah satu-satunya yang menggunakan arsitektur Von Neumann. Ini
dikarenakan pada model ini hanya digunakan 1 processor saja. Oleh karena itu
model ini bisa dikatakan sebagai model untuk komputasi tunggal. Sedangkan
ketiga model lainnya merupakan komputasi paralel yang menggunakan beberapa
processor. Beberapa contoh komputer yang menggunakan model SISD adalah UNIVAC1,
IBM 360, CDC 7600, Cray 1 dan PDP 1.
SIMD
SIMD
merupakan singkatan dari Single Instruction, Multiple Data. SIMD menggunakan
banyak processor dengan instruksi yang sama, namun setiap processor mengolah
data yang berbeda. Sebagai contoh kita ingin mencari angka 27 pada deretan
angka yang terdiri dari 100 angka, dan kita menggunakan 5 processor. Pada
setiap processor kita menggunakan algoritma atau perintah yang sama, namun data
yang diproses berbeda. Misalnya processor 1 mengolah data dari deretan / urutan
pertama hingga urutan ke 20, processor 2 mengolah data dari urutan 21 sampai
urutan 40, begitu pun untuk processor-processor yang lain. Beberapa contoh
komputer yang menggunakan model SIMD adalah ILLIAC IV, MasPar, Cray X-MP, Cray
Y-MP, Thingking Machine CM-2 dan Cell Processor (GPU).
MISD
MISD singkatan dari Multiple Instruction, Single Data. MISD
menggunakan banyak processor dengan setiap processor menggunakan instruksi yang
berbeda namun mengolah data yang sama. Hal ini merupakan kebalikan dari model
SIMD. Untuk contoh, kita bisa menggunakan kasus yang sama pada contoh model
SIMD namun cara penyelesaian yang berbeda. Pada MISD jika pada komputer
pertama, kedua, ketiga, keempat dan kelima sama-sama mengolah data dari urutan
1-100, namun algoritma yang digunakan untuk teknik pencariannya berbeda di
setiap processor. Sampai saat ini belum ada komputer yang menggunakan model
MISD.
MIMD
MIMD merupakan singkatan dari Multiple Instruction, Multiple
Data. MIMD menggunakan banyak processor dengan setiap processor memiliki
instruksi yang berbeda dan mengolah data yang berbeda. Namun banyak komputer
yang menggunakan model MIMD juga memasukkan komponen untuk model SIMD. Beberapa
komputer yang menggunakan model MIMD adalah IBM POWER5, HP/Compaq AlphaServer,
Intel IA32, AMD Opteron, Cray XT3 dan IBM BG/L.
Terlihat
pada gambar diatas bahwa komputasi tunggal hanya menggunakan 1 CPU atau processor,
sehingga dalam hal ini, jika instruksi yang dilakukan banyak, processor akan
memprosesnya satu persatu. Hal ini menimbulkan antrian yang akhirnya akan
memperlambat hasil yang diperoleh (waktunya lama).
Namun
jika kita lihat pada gambar komputasi paralel, instruksi akan dibagi menjadi
beberapa instruksi sesuai dengan banyaknya processor. Hal ini tentunya akan
mempercepat kerja komputer dan mempercepat waktu untuk mendapatkan hasil.
Tujuan
Pemrosesan Parallel
Tujuan utama dari pemrosesan paralel adalah untuk
meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara
bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa
diselesaikan. Analogi yang paling mudah untuk diingat adalah, bila kamu dapat
merebus air dalam sebelum memotong motong bawang saat kamu akan masak, waktu
yang kamu butuhkan akan lebih sedikit dibandingkan bila kamu mengerjakan hal
tersebut secara berurutan (serial). Atau waktu yang kamu butuhkan pada saat
memotong bawang akan lebih sedikit jika kamu kerjakan berdua.
Kriteria
yang menentukan baik buruknya topologi yang dipakai dalam Parallel Processing :
1. Diameter
Semakin kecil diameter yang digunakan akan semakin baik.
2.
Bisection Width
Semakin besar bisection width semakin baik.
3.
Derajat
Derajat yang tetap adalah yang terbaik.
4.
Panjang maximum garis
Panjang garis tetap adalah terbaik.
Dead-Lock
terjadi jika ditemui kondisi sebagai berikut :
1.
Mutual
Exclusion
Larangan
bagi lebih dari satu prosesor menggunakan resource yang sama pada waktu yang
sama.
2.
Incremental
Request Resource
Permintaan
untuk menggunakan suatu resource pada proses meningkat.
3. No Preemption
Proses yang sedang
berjalan tidak bisa dihentikan (diputus).
4. Circular wait
Terjadi saling
menunggu antara proses.
Kinerja
Komputasi dengan Parallel Processing
Komputasi Paralel merupakan salah satu teknologi paling
menarik sejak ditemukannya komputer pada tahun 1940-an. Terobosan dalam
pemorosesan parallel selalu berkembang dan mendapatkan tempat disamping
teknologi-teknologi lainnya sejak Era Kebangkitan (1950-an), Era Mainframe
(1960-an), Era Minis (1970-an), Era PC (1980-an), dan Era Komputer Paralel
(1990-an). Dengan berbagai pengaruh atas perkembangan teknologi lainnya, dan
bagaimana teknologi ini mengubah persepsi terhadap komputer, dapat dimengerti
betapa pentingnya komputasi parallel itu.
Inti dari komputasi parallel yaitu hardware, software, dan
aplikasinya. Paralel prosesing merupakan suatu pemrosesan informasi yang lebih
mendekatkan pada manipulasi rata-rata dari elemen data terhadap satu atau lebih
penyelesaian proses dari sebuah masalah. Dengan kata lain komputasi parallel
adalah komputer dengan banyak processor dapat melakukan parallel processing
dengan cara membagi-bagi proses ke source-source yang dimiliki.
Paradigma
pemrosesan parallel bergantung pada model SIMD (single instruction multiple
data), dan paradigma functional dataflow yang memperkenalkan konsep model MIMD
(Multiple Instrution Multiple Data). Suatu program parallel memerlukan
koordinasi ketika sebuah tugas bergantung pada tugas lainnya. Ada dua macam
bentuk koordinasi pada komputer parallel : asynchronous dan synchronous. Bentuk
synchronous merupakan koordinasi pada hardware yang memaksa semua tugas agar
dilaksanakan pada waktu yang bersamaan dengan mengesampingkan adanya
ketergantungan tugas yang satu dengan yang lainnya. Sementara bentuk
asynchronous mengandalkan mekanisme pengunci untuk mengkoordinasikan processor
tanpa harus berjalan bersamaan.
B. Hubungan Antara Komputasi
Modern Dan Parallel Processing
Pemrosesan paralel juga disebut komputasi paralel. Dalam
upaya lebih murah pengolahan komputasi paralel menyediakan alternatif pilihan
yang layak. Waktu idle siklus prosesor di seluruh jaringan dapat digunakan
secara efektif oleh perangkat lunak komputasi terdistribusi yang canggih.
Pengolahan paralel istilah digunakan untuk mewakili kelas besar teknik yang
digunakan untuk memberikan tugas pengolahan simultan data untuk tujuan
meningkatkan kecepatan komputasi dari sistem komputer.
Komputasi modern selalu mengandalkan parallel processing
karena, dalam komputasi modern sangat erat kaitannya dengan perhitungan data
yang sangat besar, sehingga selalu memakai
parallel processing untuk meringankan dan mempercepat kinerja processing
computer.
Kelebihan
dan Kekurangan
Kelebihan:
·
Waktu
eksekusi lebih cepat.
·
Throughput
jadi lebih tinggi.
·
Bisa
melakukan pengolahan data yang besar.
·
Proscessor
tidak akan terbebani.
Kerugian:
·
Perangkat
keras lainnya yang dibutuhkan.
·
Kebutuhan
daya juga lebih.
·
Tidak
baik untuk daya rendah dan perangkat mobile.
·
Parallel
processing adalah salah satu teknik komputasi modern.
·
Karena
membutuhkan banyak prosesor maka biaya mahal.
Sumber :
