Satrio Wicaksono

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.

Tujuan utamanya untuk 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.
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 melakukan aneka jenis komputasi paralel ini diperlukan infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkan dengan jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk itu diperlukan aneka perangkat lunak pendukung yang biasa disebut sebagai middleware yang berperan untuk mengatur distribusi pekerjaan antara node dalam satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi.

1. Jaringan Interkoneksi

Jaringan interkoneksi/ jaringan komputer adalah suatu pemetaan sistem atau susunan interkoneksi antara node dalam suatu jaringan, baik secara fisik maupun secara virtual. Topologi jaringan fisik menggambarkan metode yang digunakan untuk melakukan pengkabelan atau hubungan fisik antar node dalam suatu jaringan yang menghubungkan workstation dalam suatu jaringan. Menurut bentuknya, topologi jaringan fisik dibagi menjadi beberapa jenis, antara lain adalah sebagai berikut:

Topologi bus merupakan topologi yang dipakai pada masa penggunaan kabel coaxial. Topologi ini memiliki sistem sambungan serial yang merupakan satu kabel memanjang yang masing-masing node terhubung pada kabel tersebut. jenis ini hanya dipakai dalam sistem kabel modem.

Topologi ring ini adalah topologi yang data serta trafficnya disalurkan sedemikian rupa secara melingkar. Pada umumnya topologi ring menggunakan kabel serat kaca sebagai sarananya. Karakteristik topologi ini adalah lingkaran tertutup yang mana masing-masing node terhubung padanya. Topologi ini sederhana namun mahal karena memiliki kecepatan transfer yang tinggi menggunakan kabel serat kaca. Transmisi data pada ring bersifat satu arah. Sistem topologi ring dapat menggunakan topologi ring ganda yang masing-masing memiliki arah yang berbeda untuk mempercepat transfer data.

Topologi ini adalah topologi yang paling banyak digunakan di semua tempat di dunia karena kemudahannya dalam menambah, mengurangi dan mendeteksi kerusakan perangkat jaringan yanga da. Topologi ini memiliki karakteristik berupa adanya node central yang mana masing-masing node berkomunikasi dengan node tersebut. traffic data mengalir dari node ke node central dan sebaliknya menggunakan satu kabel yang terkoneksi langsung sehingga mudah dikembangkan. Selain itu jika ada node yang kabelnya terputus, maka node yang lain tidak akan terganggu.

Topologi tree atau berbentuk pohon merupakan gabungan dari ketiga node diatas. Sistem ini merupakan sistem yang biasa digunakan pada WAN atau Internet. Masing-masing topologi digunakan untuk kepentingan tertentu. Misalnya adalah topologi star digunakan dalam satu LAN, banyak komputer dalam satu tempat menggunakan topologi ini. Sedangkan koneksi antara node server atau router dalam satu WAN menggunakan topologi ring, bus atau star, tergantung dari koneksi yang digunakan. Sedangkan topologi ring banyak digunakan untuk backbone atau koneksi tulang punggung yang digunakan oleh penyedia jasa Internet.

Semua topologi diatas digunakan berdasarkan kebutuhan. Namun memang beberapa topologi sudah banyak ditinggalkan karena tidak lagi dikembangkan. Saat ini pengembangan berfokus pada topologi star yang memang memiliki banyak keuntungan.

2. Mesin SIMD dan MIMD

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).
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.

3. Arsitektur pengganti

Pemrograman paralel adalah teknik pemrograman komputer yang mengcover memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan baik dalam komputer dengan satu (prosesor tunggal) ataupun banyak (prosesor ganda dengan mesin paralel) CPU.
Tujuan utama dari pemrograman paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Untuk itu diperlukan aneka perangkat lunak pendukung yang biasa disebut sebagai middleware yang berperan untuk mengatur distribusi pekerjaan antar node dalam satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi.

Message Passing Interface (MPI)
MPI adalah sebuah standard pemrograman yang memungkinkan pemrogram untuk membuat sebuah aplikasi yang dapat dijalankan secara paralel. MPI menyediakan fungsi-fungsi untuk menukarkanantar pesan.
Kegunaan MPI yang lain adalah

menulis kode paralel secara portable

mendapatkan performa yang tinggi dalam pemrograman paralel, dan

menghadapi permasalahan yang melibatkan hubungan data irregular atau dinamis yang tidak begitu cocok dengan model data paralel.

Sumber:

http://irpanpebriyansyah.blogspot.co.id/2013/01/tugas-ke4-pipelining-dan-risc-dengan.html

http://derypermana19.blogspot.com/2013/01/prosesor-paralel.html

Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer Secara sederhana untuk mempermudah operator, Pipelining adalah cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan ,teknik pemecahan satu pekerjaan/ tugas menjadi beberapa subtugas,dan mengeksekusi sub-tugas tersebut secara bersamaan/ paralel dalam unit-unit multi hardware atau segmen-segmen.

Tujuan yg ingin dicapai dlm pipeline adalah untuk meningkatkan throughput. (the number of instructions complete per unit of time - but it is not reduce the execution time of an individual instruction) Waktu yg digunakan untuk eksekusi setiap tugas sama dengan waktu yg digunakan untuk satu eksekusi nonpipeline.Tetapi karena eksekusi tugas yg berurutan dilakukan secara bersamaan, maka jumlah tugas yg dapat dieksekusi dlm suatu waktu yg disediakan lebih tinggi, Hardware pipeline menyediakan throughput yang lebih baik dibandingkan dgn hardware non-pipeline.

RISC adalah komputasi kumpulan instruksi yang disederhanakan. RISC merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vektor. Selain digunakan dalam komputer vektor, desainini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapa mikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari DEC, R4x00dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine.Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM (termasuk di antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems, serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.

1. Reduced Instruction Set Computer

Pada arsitektur RISC : Set instruksi yang terbatas dan sederhana Register general purpose yang berjumlah banyak, atau penggunaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian registernya. Konsep arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline. Meskipun jumlah perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan mungkin lebih besar, eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih singkat daripada waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan perintah yang lebih rumit.Mesin RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar. IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan pendekatan RISC.

Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC adalah sbb.: Operasi-operasi yang dilakukan: Hal ini menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan oleh CPU dan interaksinya dengan memori. Operand-operand yang digunakan: Jenis-jenis operand dan frekuensi pemakaiannya akan menentukan organisasi memori untuk menyimpannya dan mode pengalamatan untuk mengaksesnya. Pengurutan eksekusi: Hal ini akan menentukan kontrol dan organisasi pipeline.

sumber:

http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/390/jbptunikompp-gdl-sindrianil-19458-10-9-pipeli-g.pdf

http://irpanpebriyansyah.blogspot.co.id/2013/01/tugas-ke4-pipelining-dan-risc-dengan.html

http://andripratama-tama.blogspot.com/2013/01/pipelining-dan-risc.html

IBM PC adalah sebutan untuk keluarga komputer pribadi buatan IBM. IBM PC diperkenalkan pada 12 Agustus 1981, dan “dipensiunkan” pada tanggal 2 April 1987. Sejak diluncurkan oleh IBM, IBM PC memiliki beberapa keluarga, yakni :

IBM 4860 PCjr

IBM 5140 Convertible Personal Computer (laptop)

IBM 5150 Personal Computer (PC yang asli)

IBM 5155 Portable PC (sebenarnya merupakan PC XT yang portabel)

IBM 5160 Personal Computer/eXtended Technology

IBM 5162 Personal Computer/eXtended Technology Model 286 (sebenarnya merupakan PC AT)

IBM 5170 Personal Computer/Advanced Technology

1. Famili IBM PC dan turunannya

Komputer personal pertama kali muncul setelah diperkenalkan mikroprosesor, yaitu chip tunggal yang terdiri dari set register , ALU dan unit control computer.

IBM PC merupakan arsitektur bus tunggal yang disebut PC I/O Channel BUS atau PC BUS.

PC BUS melengkapi PC dengan 8 jalur data, 20 jalur alamat, sejumlah jalur kontrol dan ruang alamat fisik PC adalah 1 MB.

2. Konfigurasi microkomputer dassar

Berdasarkan UkurannyaBerdasarkan ukurannya, komputer digolongkan ke dalam micro computer (komputer mikro), mini computer (komputer mini), small computer (komputer kecil), medium computer (komputer menengah), large computer (komputer besar) dan super computer (komputer super).1.Micro ComputerMicro Computer (Mikro Komputer) disebut juga dengan nama personal computer (komputer personal) . ukuran main memory komputer mikro sekarang berkisar dari 16 MB sampai lebih dari 128 MB, dengan konfigurasi operand register 8 bit, 16 bit, atau 32 bit. Kecepatan komputer mikro sekarang berkisar 200 Mhz sampai dengan 500 Mhz.Komputer mikro umumnya adalah single-user (pemakainya tunggal), yaitu satu komputer hanya dapat digunakan untuk satu pemakai saja untuk tiap saat.

Chipset adalah set dari chip yang mendukung kompatibel yang mengimplementasikan berbagai fungsi tertentu seperti pengontrol interupt, pengontrol bus dan timer.

Chip khusus yang di sebut koprosesor yang beroperasi bersama dengan CPU guna meningkatkan fungsionalitasnya

3. Komponen IBM PC

Sistem kontrol BUS : Pengontrol BUS, Buffer Data, dan Latches Alamat
Sistem kontrol interuppt : Pengontrol Interuppt
Sistem kontrol RAM & ROM : Chip RAM & ROM, Decoder Alamat, dan Buffer
Sistem kontrol DMA : Pengontrol DMA
Timer : Timer Interval Programmable
Sistem kontrol I/O : Interface Paralel Programmable

sumber:

http://irpanpebriyansyah.blogspot.co.id/2012/11/1-unit-inputoutput-io-2-arsitektur_8862.html
http://eby190205.blogspot.co.id/2012/01/arsitektur-family-ibm-pc-dan-turunannya.html

Di dalam bidang komputer, Unit Input/Output atau sering juga disingkat (I/O) adalah bagian dari sistem mikroprosesor komunikasi antarasistem pengolahan informasi (seperti komputer) yang digunakan untuk berhubungan dengan dunia luar, yang memungkinkan manusia atau sistem lain pengolahan informasi.

Unit input adalah unit luar yang digunakan untuk memasukkan datadari luar ke dalam mikroprosesor ini atau sinyal (data) yang diterima oleh sistem, contohnya, data yang berasal dari keyboard atau mouse. Sementara, Unit output merupakan sinyal atau data yang dikirim dari input. Output biasanya, digunakan untuk menampilkan data, atau dengan kata lain untuk menangkap data yang dikirimkan oleh mikroprosesor, contohnya data yang akan ditampilkan pada layar monitor atau printer.

Istilah ini juga dapat digunakan sebagai bagian dari suatu tindakan, untuk "melakukan I / O" adalah untuk melakukan input atau output operasi. I / O device yang digunakan oleh seseorang (atau sistem lain) untuk berkomunikasi dengan komputer. Misalnya, keyboard atau mouse mungkin sebuah perangkat input untuk komputer, sementara monitor dan printerdianggap output perangkat output untuk komputer. Perangkat ini memungkinkan komunikasi antar komputer, seperti modem dan kartu jaringan, biasanya melayani untuk keduanya input dan output.

1. Sistem Bus

System bus atau bus sistem, dalam arsitektur komputer mengkajipada bus yang digunakan oleh sistem komputer untuk menghubungkan semua komponennya dalam menjalankan tugasnya. Sebuah bus adalah sebutan untuk jalur di mana data dapat mengalir dalam komputer. Jalur-jalur ini digunakan untuk komunikasi dan dapat dibuat antara dua elemen atau lebih. Data atau program yang tersimpan dalam memori dapat diakses dan dieksekusi oleh CPU melalui perantara sistem bus.

(Gambar 1.1. Sistem BUS)

Mengenal sistem bus Sistem adalah suatu proses yang terikat atau saling ketergantungan dengan satu unsur dan unsur-unsur yang lainnya Bus adalah lintasan / jalur Sistem bus dalam dunia komputer dapat didefinisikan sebagai proses yang menghubungkan antar komponen utama dari sebuah komputer yang memiliki jalur / lintasan masing-masing dimana tetap saling mempengaruhi satu dengan yang lain. Satu bus berisi satu jalur, bus biasanya berbentuk jalur-jalur parallel PCB, ribbon cables, strip connectors (ditemui dalam motherboard), kumpulan kabel.

2. Standar Input/Output Interface

Interface atau antarmuka adalah Penghubung antara dua sistem ataualat media penghubung antara satu subsistem dengan subsistem lainnya. Melalui penghubung ini memungkinkan sumber daya mengalir dari satu subsistem ke subsistem yang lainnya. Keluaran (output) dari suatu subsistem akan menjadi masukan (input) untuk subsistem lainnya dengan melalui penghubung.

Interface Aplikasi I/O

Ketika suatu aplikasi ingin membuka data yang ada dalam suatu disk, sebenarnya aplikasi tersebut harus dapat membedakan jenis disk apa yang akan diaksesnya. Untuk mempermudah pengaksesan, sistem operasi melakukan standarisasi cara pengaksesan pada peralatan Input/Output. Pendekatan inilah yang dinamakan interface aplikasi Input/Output.

Interface aplikasi Input/Output melibatkan abstraksi, enkapsulasi, dan software layering. Abstraksi dilakukan dengan membagi-bagi detail peralatan-peralatan Input/Output ke dalam kelas-kelas yang lebih umum. Dengan adanya kelas-kelas yang umum ini, maka akan lebih mudah untuk membuat fungsi-fungsi standar(interface) untuk mengaksesnya. Lalu kemudian adanya device driver pada masing-masing peralatan Input/Output, berfungsi untuk enkapsulasi perbedaan-perbedaan yang ada dari masing-masing anggota kelas-kelas yang umum tadi. Device driver mengenkapsulasi tiap -tiap peralatan Input/Output ke dalam masing-masing 1 kelas yang umum tadi(interface standar). Tujuan dari adanya lapisan device driver ini adalah untuk menyembunyikan perbedaan-perbedaan yang ada pada device controller dari subsistem Input/Output pada kernel. Karena hal ini, subsistem Input/Output dapat bersifat independen dari hardware.

Karena subsistem Input/Output independen dari hardware maka hal ini akan sangat menguntungkan dari segi pengembangan hardware. Tidak perlu menunggu vendor sistem operasi untuk mengeluarkan support code untuk hardware-hardware baru yang akan dikeluarkan oleh vendor hardware.

3. Pengaksesan Peralatan Input/Output

Pengaksesan peralatan(I/O) bergantung pada perspektif mengubah sinyal-sinyal bahwa pengguna manusia bisa melihat atau membaca. Untuk pengguna proses membaca atau melihat representasi ini adalah menerima masukan. Interaksi antara komputer dan manusia dipelajari dalam bidang yang disebut interaksi manusia-komputer. CPU dan memori utama dianggap sebagai otak dari komputer, dan dari sudut pandang adanya transfer informasi dari atau ke kombinasi itu, misalnya untuk atau dari disk drive, dianggap Input / Output. CPU dan sirkuit pendukungnya menyediakan memori-mapping Input / Output yang digunakan dalam pemrograman komputer tingkat rendah dalam pelaksanaan driver perangkat. Sebuah Input / Output merupakan salah satu algoritma yang dirancang untuk mengeksploitasi lokalitas dan melakukan efisien bila berada pada penyimpanan data sekunder, seperti disk drive.

Input / Output Interface diperlukan setiap kali Input / Output device didorong oleh prosesor. Antarmuka harus memiliki logika yang diperlukan untuk menafsirkan perangkat alamat yang dihasilkan oleh prosesor. Handshaking harus dilaksanakan oleh antarmuka menggunakan perintah yang sesuai seperti (Sibuk, SIAP, WAIT), dan prosesor dapat berkomunikasi dengan Input / Output device melalui antarmuka. Khusus Input / Output monad, yang memungkinkan program untuk hanya menguraikan Input / Output, dan tindakan yang dilakukan diluar program. Hal ini penting karena Input / Output fungsi akan memperkenalkan efek samping untuk setiap bahasa pemrograman, tapi sekarang pemrograman fungsional murni praktis.

Berikut alamat yang dapat disimpan dalam register. Instruksi akan memiliki register yang memiliki alamat tersebut. Jadi untuk mengambil data, instruksi harus mendaftar didekode sesuai dipilih. Isi register akan diperlakukan sebagai alamat menggunakan alamat lokasi memori yang sesuai dipilih dan data dibaca / ditulis. Port-mapping Input / Output biasanya memerlukan penggunaan instruksi yang secara khusus dirancang untuk melakukan Input / Output operasi.

Pengelolaan I/O :

Tugas utama komputer adalah:

Pemrosesan CPU, pemrosesan Input / Output
Peran OS dalam pengelolaan Input / Output: Mengelola dan mengontrol operasi Input / Output serta perangkat Input / Output
Fungsi pengelolaan Input / Output: Hardware : port, bus, device controller, software Input / Output adalah modul device driver sebagai peralatan input/output.

sumber:

http://id.wikipedia.org/wiki/I/O
http://www.blogpadang.com/lain-lain/pengertian-input-dan-output-device/
http://iyancahkuningan.blogspot.com/2012/11/tugas-ke-3-organisasi-arsitektur.html

My Blog

Latest blog

Contact Me

Contact With Me