Komputasi Dan Parallel Processing
Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer independen secara bersamaan. Ini umumnya diperlukan saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar (di industri keuangan, bioinformatika, dll) ataupun karena tuntutan proses komputasi yang banyak. Kasus kedua umum ditemui di kalkulasi numerik untuk menyelesaikan persamaan matematis di bidang fisika (fisika komputasi), kimia (kimia komputasi) dll.
Untuk melakukan berbagai jenis komputasi paralel diperlukan infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkan dengan jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk digunakan perangkat lunak pendukung yang biasa disebut middleware yang berperan mengatur distribusi antar titik dalam satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi. Salah satu middleware yang asli dikembangkan di Indonesia adalah OpenPC yang dipelopori oleh GFTK LIPI dan diimplementasikan di LIPI Public Center.
Pemrograman Paralel sendiri adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan. Bila komputer yang digunakan secara bersamaan tersebut dilakukan oleh komputer-komputer terpisah yang terhubung dalam satu jaringan komputer, biasanya disebut sistem terdistribusi. Bahasa pemrograman yang populer digunakan dalam pemrograman paralel adalah MPI (Message Passing Interface) dan PVM (Parallel Virtual Machine).
Yang perlu diingat adalah komputasi paralel berbeda dengan multitasking. Pengertian multitasking adalah komputer dengan processor tunggal mengeksekusi beberapa tugas secara bersamaan. Walaupun beberapa orang yang bergelut di bidang sistem operasi beranggapan bahwa komputer tunggal tidak bisa melakukan beberapa pekerjaan sekaligus, melainkan proses penjadwalan yang berlakukan pada sistem operasi membuat komputer seperti mengerjakan tugas secara bersamaan. Sedangkan komputasi paralel sudah dijelaskan sebelumnya, bahwa komputasi paralel menggunakan beberapa processor atau komputer. Selain itu komputasi paralel tidak menggunakan arsitektur Von Neumann.
Untuk lebih memperjelas lebih dalam mengenai 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:
- SIMD
- SIMD
- MISD
- MIMD
SISD
Yang 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
Yang 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
Yang merupakan 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
Yang 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.
Singkatnya untuk perbedaan antara komputasi tunggal dengan komputasi paralel, bisa digambarkan pada gambar di bawah ini:
Penyelesaian Sebuah Masalah pada Komputasi Tunggal
Penyelesaian Sebuah Masalah pada Komputasi Paralel
Dari perbedaan kedua gambar di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa kinerja komputasi paralel lebih efektif dan dapat menghemat waktu untuk pemrosesan data yang banyak daripada komputasi tunggal.
Dari penjelasan-penjelasan di atas, kita bisa mendapatkan jawaban mengapa dan kapan kita perlu menggunakan komputasi paralel. Jawabannya adalah karena komputasi paralel jauh lebih menghemat waktu dan sangat efektif ketika kita harus mengolah data dalam jumlah yang besar. Namun keefektifan akan hilang ketika kita hanya mengolah data dalam jumlah yang kecil, karena data dengan jumlah kecil atau sedikit lebih efektif jika kita menggunakan komputasi tunggal.
Komputasi
Setiap jenis perhitungan atau penggunaan teknologi komputer dalam pengolahan informasi. Perhitungan adalah proses setelah yang jelas model yang dipahami dan dinyatakan dalam suatu algoritma, protokol, topologi jaringan , dll Perhitungan juga merupakan subyek utama dari ilmu komputer : menyelidiki apa yang dapat atau tidak dapat dilakukan dengan cara komputasi. Perhitungan dapat diklasifikasikan oleh setidaknya tiga kriteria ortogonal: digital vs analog, sekuensial vs paralel vs bersamaan, bets vs interaktif. Dalam prakteknya, perhitungan digital sering digunakan untuk mensimulasikan proses alam (misalnya, perhitungan Evolusi), termasuk yang lebih alami dijelaskan oleh model analog perhitungan (misalnya, jaringan syaraf tiruan).
Parallel Processing
Dalam komputer, pemrosesan paralel merupakan pengolahan dari Program instruksi dengan membagi mereka di antara beberapa prosesor dengan tujuan untuk menjalankan program dalam waktu kurang. Dalam komputer paling awal, hanya satu program berlari pada suatu waktu. Sebuah program komputasi-intensif yang memakan waktu satu jam untuk menjalankan dan menyalin Program tape yang mengambil satu jam untuk menjalankan akan mengambil total dua jam untuk menjalankan. Bentuk awal dari pemrosesan paralel memungkinkan eksekusi interleaved kedua program bersama-sama. Komputer akan memulai operasi I / O, dan sementara itu sedang menunggu operasi untuk menyelesaikan, itu akan mengeksekusi program prosesor-intensif. Waktu eksekusi total untuk dua pekerjaan akan menjadi sedikit lebih dari satu jam.
Peningkatan berikutnya multiprogramming . Dalam sistem multiprogramming, beberapa program telah dikirim pengguna yang masing-masing diperbolehkan untuk menggunakan prosesor untuk waktu yang singkat. Untuk pengguna tampak bahwa semua program yang melaksanakan pada saat yang sama. Masalah pertama muncul pertentangan sumber daya di sistem ini. Permintaan eksplisit untuk sumber daya menyebabkan masalah dari kebuntuan . Kompetisi untuk sumber daya pada mesin tanpa dasi-melanggar instruksi mengarah pada rutin critical section.
Langkah berikutnya dalam pengolahan paralel adalah pengenalan multiprocessing . Dalam sistem ini, dua atau lebih prosesor berbagi pekerjaan yang akan dilakukan. Versi awal memiliki master / slave konfigurasi. Salah satu prosesor (master) diprogram untuk bertanggung jawab atas semua pekerjaan dalam sistem, yang lain (budak) dilakukan hanya tugas-tugas itu diberikan oleh master. Pengaturan ini diperlukan karena tidak kemudian mengerti bagaimana program mesin sehingga mereka bisa bekerja sama dalam pengelolaan sumber daya sistem.
Konsep komputasi Parallel Processing
Paralel Processing adalah kemampuan menjalankan tugas atau aplikasi lebih dari satu aplikasi dan dijalankan secara simultan atau bersamaan pada sebuah komputer. Secara umum, ini adalah sebuah teknik dimana sebuah masalah dibagi dalam beberapa masalah kecil untuk mempercepat proses penyelesaian masalah.
Terdapat dua hukum yang berlaku dalam sebuah parallel processing. yaitu:
Komentar:
Pada tersebut pertama memiliki kelebihan yakni menampilkan informasi yang lumayan lengkap. Karena sudah memiliki informasi mengenai pengertian parallel processing dan juga pengertian komputasi parallel. Selain itu pada artikel pertama juga memuat informasi mengenai model-model yang terdapat pada parallel processing dan juga memuat jenis computer apa saja yang cocok digunakan pda tiap-tiap model yang ada. Lalu kekurangan dari artikel pertama adalah kurang menyertakan informasi mengenai hokum-hukum parallel processing. Dan juga penjelasan mengenai komputasi belum ada. Dan juga menampilkan informasi pengertian mengenai komputasi, parallel processing dan juga sudah memuat hokum-hukum yang terdapat pada parallel processing. Akan tetapi kekurangan dari artikel kedua ini adalah tidak terdapat penjelasan mengenai model-model parallel processing dan juga pengertia dari komputasi parallel itu sendiri. Selain itu penjelasan dari hokum-hukum yang berlaku pada parallel processing kurang jelas dan tidak disertakan contoh dari penggunaan hokum tersebut.
Komputasi
Setiap jenis perhitungan atau penggunaan teknologi komputer dalam pengolahan informasi. Perhitungan adalah proses setelah yang jelas model yang dipahami dan dinyatakan dalam suatu algoritma, protokol, topologi jaringan , dll Perhitungan juga merupakan subyek utama dari ilmu komputer : menyelidiki apa yang dapat atau tidak dapat dilakukan dengan cara komputasi. Perhitungan dapat diklasifikasikan oleh setidaknya tiga kriteria ortogonal: digital vs analog, sekuensial vs paralel vs bersamaan, bets vs interaktif. Dalam prakteknya, perhitungan digital sering digunakan untuk mensimulasikan proses alam (misalnya, perhitungan Evolusi), termasuk yang lebih alami dijelaskan oleh model analog perhitungan (misalnya, jaringan syaraf tiruan).
Parallel Processing
Dalam komputer, pemrosesan paralel merupakan pengolahan dari Program instruksi dengan membagi mereka di antara beberapa prosesor dengan tujuan untuk menjalankan program dalam waktu kurang. Dalam komputer paling awal, hanya satu program berlari pada suatu waktu. Sebuah program komputasi-intensif yang memakan waktu satu jam untuk menjalankan dan menyalin Program tape yang mengambil satu jam untuk menjalankan akan mengambil total dua jam untuk menjalankan. Bentuk awal dari pemrosesan paralel memungkinkan eksekusi interleaved kedua program bersama-sama. Komputer akan memulai operasi I / O, dan sementara itu sedang menunggu operasi untuk menyelesaikan, itu akan mengeksekusi program prosesor-intensif. Waktu eksekusi total untuk dua pekerjaan akan menjadi sedikit lebih dari satu jam.
Peningkatan berikutnya multiprogramming . Dalam sistem multiprogramming, beberapa program telah dikirim pengguna yang masing-masing diperbolehkan untuk menggunakan prosesor untuk waktu yang singkat. Untuk pengguna tampak bahwa semua program yang melaksanakan pada saat yang sama. Masalah pertama muncul pertentangan sumber daya di sistem ini. Permintaan eksplisit untuk sumber daya menyebabkan masalah dari kebuntuan . Kompetisi untuk sumber daya pada mesin tanpa dasi-melanggar instruksi mengarah pada rutin critical section.
Langkah berikutnya dalam pengolahan paralel adalah pengenalan multiprocessing . Dalam sistem ini, dua atau lebih prosesor berbagi pekerjaan yang akan dilakukan. Versi awal memiliki master / slave konfigurasi. Salah satu prosesor (master) diprogram untuk bertanggung jawab atas semua pekerjaan dalam sistem, yang lain (budak) dilakukan hanya tugas-tugas itu diberikan oleh master. Pengaturan ini diperlukan karena tidak kemudian mengerti bagaimana program mesin sehingga mereka bisa bekerja sama dalam pengelolaan sumber daya sistem.
Konsep komputasi Parallel Processing
Paralel Processing adalah kemampuan menjalankan tugas atau aplikasi lebih dari satu aplikasi dan dijalankan secara simultan atau bersamaan pada sebuah komputer. Secara umum, ini adalah sebuah teknik dimana sebuah masalah dibagi dalam beberapa masalah kecil untuk mempercepat proses penyelesaian masalah.
Terdapat dua hukum yang berlaku dalam sebuah parallel processing. yaitu:
- Hukum Amdahl
- Hukum Gustafson
Komentar:
Pada tersebut pertama memiliki kelebihan yakni menampilkan informasi yang lumayan lengkap. Karena sudah memiliki informasi mengenai pengertian parallel processing dan juga pengertian komputasi parallel. Selain itu pada artikel pertama juga memuat informasi mengenai model-model yang terdapat pada parallel processing dan juga memuat jenis computer apa saja yang cocok digunakan pda tiap-tiap model yang ada. Lalu kekurangan dari artikel pertama adalah kurang menyertakan informasi mengenai hokum-hukum parallel processing. Dan juga penjelasan mengenai komputasi belum ada. Dan juga menampilkan informasi pengertian mengenai komputasi, parallel processing dan juga sudah memuat hokum-hukum yang terdapat pada parallel processing. Akan tetapi kekurangan dari artikel kedua ini adalah tidak terdapat penjelasan mengenai model-model parallel processing dan juga pengertia dari komputasi parallel itu sendiri. Selain itu penjelasan dari hokum-hukum yang berlaku pada parallel processing kurang jelas dan tidak disertakan contoh dari penggunaan hokum tersebut.
Sumber:
Komentar
Posting Komentar