Komputasi dan
Pararel Processing
Komputasi merupakan cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input
dengan menggunakan suatu algoritma. Kemudian teori komputasi adalah suatu
sub-bidang dari ilmu komputer dan matematika. Selama ribuan tahun, perhitungan
dan komputasi umumnya dilakukan dengan menggunakan pena dan kertas atau
kapur dan batu tulis, atau dikerjakan secara mental, kadang-kadang dengan
bantuan suatu tabel.Pada zaman sekarang ini, komputasi dilakukan dengan cara
menggunakan komputer. Komputasi yang menggunakan komputer
inilah maka disebut dengan Komputasi Modern.
perhitungan komputasi modern yaitu seperti :
Akurasi (bit, floating point)
Kecepatan (dalam satuanHz)
Problem volume besar (paralel)
Modeling (NN dan GA)
Kompleksitas (menggunakan Teori Bog O)
Umumnya, ilmu komputasi merupakan
bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan
teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan
memecahkan masalah-masalah ilmu (sains).
Dengan cara sederhana, biasanya berupa penerapan
simulasi komputer atau berbagai bentuk komputasi lainnya untuk menyelesaikan
masalah-masalah dalam berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya
digunakan juga untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar dalam ilmu.
Ilmu komputasi berbeda dengan ilmu
komputer. Bidang ini juga berbeda dengan teori dan percobaan sebagai bentuk
tradisional dari ilmu dan kerja keilmuan. Dalam ilmu alam, pendekatan ilmu
komputasi dapat memberikan berbagai pemahaman baru, melalui penerapan
model-model matematika dalam program komputer berdasarkan landasan teori yang
telah berkembang, untuk menyelesaikan masalah-masalah nyata dalam ilmu yang
bersangkutan.
SEJARAH SINGKAT KOMPUTASI:
· Pada
paruh pertama abad 20, banyak kebutuhan komputasi ilmiah bertemu dengan semakin
canggih komputer analog, yang menggunakan mekanis atau listrik langsung model
masalah sebagai dasar perhitungan. Namun, ini tidak dapat diprogram dan umumnya
tidak memiliki fleksibilitas dan keakuratan komputer digital modern. George
stibitz secara internasional diakui sebagai ayah dari komputer digital modern.
Sementara bekerja di laboratorium bel di November 1937, stibitz menciptakan dan
membangun sebuah relay berbasis kalkulator ia dijuluki sebagai "model
k" (untuk "meja dapur", di mana dia telah berkumpul itu), yang
adalah orang pertama yang menggunakan sirkuit biner untuk melakukan operasi
aritmatika. Kemudian model menambahkan kecanggihan yang lebih besar termasuk
aritmatika dan kemampuan pemrograman kompleks.
TOKOH YANG MEMBAWA PENGARUH BESAR DALAM
PERKEMBANGAN KOMPUTASI MODERN.
John von Neumann (1903-1957), Beliau adalah ilmuan yang meletakkan dasar-dasar komputer modern.
Von Neumann telah menjadi ilmuwan besar abad 21. Von Neumann memberikan
berbagai sumbangsih dalam bidang matematika, teori kuantum, game theory, fisika
nuklir, dan ilmu komputer yang di salurkan melalui karya-karyanya . Beliau juga
merupakan salah satu ilmuwan yang terkait dalam pembuatan bom atom di Los
Alamos pada Perang Dunia II lalu.
Sejarah Komputasi Modern
Komputasi Modern pertama kali digagasi oleh John Von Neumann. Beliau di
lahirkan di Budapest, ibukota Hungaria pada 28 Desember 1903 dengan nama asli
yaitu Neumann Janos. Awal mula pemberian nama Von Neumann dikarenakan prinsip
arsitektur beliau masih terus digunakan meskipun implementasi mesin dari sebuah
tabung vakum, ke sirkuit terpadu (Integrated Circuit). Yang membuatnya tidak
berubah adalah aliran informasi yang mengalir di dalam komputer tersebut.
Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat bagian utama:
§ Unit Aritmatika dan Logis (ALU).
§ Unit kontrol.
§ Memori.
§ Alat masukan dan hasil (secara kolektif dinamakan
I/O).
Bagian ini dihubungkan oleh berkas kawat, “bus”. Pada dasarnya komputer arsitektur Von
Neumann adalah terdiri dari elemen
sebagai berikut:
§ Prosesor, merupakan pusat dari kontrol dan pemrosesan instruksi pada komputer.
§ Memori, digunakan untuk menyimpan informasi baik program maupun data.
§ Perangkat input-output, berfungsi sebagai media yang menangkap respon
dari luar serta menyajikan informasi keluar sistem komputer.
Berikut ini beberapa contoh komputasi modern sampai dengan lahirnya
ENIAC :
· Konrad
Zuse’s electromechanical “Z mesin”.Z3 (1941) sebuah mesin pertama
menampilkan biner aritmatika, termasuk aritmatika floating point dan ukuran
programmability. Pada tahun 1998, Z3 operasional pertama di dunia komputer itu
di anggap sebagai Turing lengkap.
· Non-programmable
Atanasoff-Berry Computer yang di temukan pada tahun 1941 alat ini
menggunakan tabung hampa berdasarkan perhitungan, angka biner, dan regeneratif
memori kapasitor.Penggunaan memori regeneratif diperbolehkan untuk menjadi jauh
lebih seragam (berukuran meja besar atau meja kerja).
· Colossus Computer ditemukan
pada tahun 1943, berkemampuan untuk membatasi kemampuan program pada alat ini
menunjukkan bahwa perangkat menggunakan ribuan tabung dapat digunakan lebih
baik dan elektronik reprogrammable.Komputer ini digunakan untuk memecahkan kode
perang Jerman.
· The
Harvard Mark I ditemukan pada 1944, mempunyai skala besar, merupakan
komputer elektromekanis dengan programmability terbatas.
· US
Army’s Ballistic Research Laboratory ENIAC ditemukan pada tahun 1946,
komputer ini digunakan unutk menghitung desimal aritmatika dan biasanya disebut
sebagai tujuan umum pertama komputer elektronik (ENIAC merupaka generasi yang
sudah sangat berkembang di zamannya sejak komputer pertama Konrad Zuse ’s Z3
yang ditemukan padatahun 1941).
Parallel Processing pada Komputer
Pemrosesan Parallel (Parallel Processing)
Penggunaan lebih dari satu CPU atau inti prosesor
secara simultan untuk mengeksekusi sebuah program atau banyak program dengan
komputasi ganda. Idealnya, parallel processing membuat program berjalan lebih
cepat karena ada mesin yang lebih (CPU atau core) menjalankannya.
Dalam praktek pararel processing, seringkali sulit
membagi program sedemikian rupa sehingga terpisah atau CPU core dapat
mengeksekusi bagian yang berbeda tanpa mengganggu satu sama lain. Sebagian
besar komputer hanya memiliki satu CPU, tetapi beberapa model memiliki beberapa
chip prosesor, dan multi-core menjadi norma. Bahkan ada komputer dengan ribuan
CPU.
Dengan single-CPU, single core komputer, adalah
mungkin untuk melakukan proses pengolahan paralel dengan menghubungkan komputer
dalam jaringan. Namun, jenis pemrosesan paralel membutuhkan perangkat lunak
yang sangat canggih yang disebut perangkat lunak pengolah didistribusikan.
Perhatikan bahwa paralelisme berbeda dari
konkurensi. Concurrency adalah istilah yang digunakan dalam sistem operasi dan
database masyarakat yang mengacu pada milik suatu sistem di mana banyak tugas
tetap aktif secara logis dan membuat kemajuan pada saat yang sama dengan
interleaving urutan pelaksanaan tugas dan dengan demikian menciptakan ilusi
sekaligus melaksanakan instruksi. Paralelisme, di sisi lain, adalah istilah
yang biasanya digunakan oleh komunitas superkomputer untuk menggambarkan
eksekusi yang secara fisik mengeksekusi secara bersamaan dengan tujuan untuk
memecahkan masalah dalam waktu yang lebih atau pemecahan masalah yang lebih
besar dalam waktu yang sama. Paralelisme mengeksploitasi konkurensi.
Komputasi Paralel
Salah satu teknik untuk 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 antar node dalam
satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk
merealisasikan komputasi.
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.
Pemrograman paralel
Adalah Teknik pemrograman komputer yang
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 paraleladalah untuk
meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan
secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang
bisa diselesaikan.Komputasi paralel membutuhkan:· algoritma· bahasa
pemrograman· compiler Sebagai besar
komputer hanya mempunyai satu CPU, namun ada yang mempunyai lebih dari satu.
Aristektur Komputer Parallel terdiri dari:
1. Komputer SISD (Single
Instruction stream-Single Data stream)
2. Komputer SIMD (Single
Instruction stream-Multiple Data stream)
3. Komputer MISD (Multiple
Instruction stream-Single Data stream)
4. MIMD (Multiple Instruction
stream-Multiple Data stream)
Paradigma pemrosesan parallel bergantung pada nomor 2 dan 4. Model SIMD (single
instruction multiple data) 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).
paradigma functional dataflow yang memperkenalkan konsep model MIMD (Multiple
Instrution Multiple Data) 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.
Suatu
program parallel memerlukan koordinasi ketika sebuah tugas bergantung pada
tugas lainnya. Ada dua macam bentuk koordinasi pada komputer parallel :
-asynchronous.
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.
-synchronous.
Sementara bentuk asynchronous mengandalkan mekanisme pengunci untuk
mengkoordinasikan processor tanpa harus berjalan bersamaan.
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.
Kelebihan:
· waktu
eksekusi lebih cepat.
· throughput
jadi lebih tinggi.
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).
ULASAN MENGENAI ARTIKEL
Pada artikel ini
saya akan memberikan ulasan atau komentar saya terhadap artikel tentang
komputasi dan parallel processing. Pada artikel ini terdapat pengertian,
sejarah, serta hubungan komputasi modern dengan parallel processing. Pada tahap
pendefinisian tentang komputasi modern dan pararel processing sudah cukup jelas
dan lengkap. Dengan membaca artikel tersebut kita dapat dengan mudah mengerti
apa itu komputasi dan pararel prcessing.
Artikel
ini juga membahas hubungan antara komputasi modern dan parallel processing.
Hubungan antara keduanya sangat berkaitan sehingga munculah konsep komputasi
parallel. Komputasi parallel merupakan penggabungan dari konsep komputasi dan
parallel dimana dalam penyelesaian masalah, komputer membagi sebuah masalah
besar ke dalam beberapa masalah kecil dan dijalankan secara simultan atau
bersamaan. Dengan adanya komputasi modern, kinerja komputer menjadi lebih cepat.
Pada artikel ini juga terdapat pembahasan
mengenai sejarah komputasi modern, dimana membahas perkembangan dr awal sampai
sekarang ini. Selain itu terdapat pula tentang pemrosesan pararel dan
disertakan juga penjelasan mengenai arsitektur pararel.
Kelebihan yang ada pada artikel
ini adalah penulisan yang dibuat sudah lengkap,mudah dipahami dan terdapat
sejarah awal bagaimana komputasi terbentuk. Selain itu penulis juga menulis
dengan rapih ,kata yang baik dan sopan.
Sedangkan kekurangan pada artikel
ini yaitu, terdapat beberapa hal yang seharusnya dijelaskan lebih rinci,
seperti misalnya hubungan antara komputasi modern dengan parallel processing.dan
tidak disertakan gambar sehingga pada beberapa bagian tidak mudah dipahami oleh
pembaca.
Selain itu, pada materi parallel processing
terdapat beberapa hal yang sulit dimengerti. Dan tidak terdapat contoh kasus
yang dapat membantu pemabaca paham akan pararel processing.
SUMBER:
http://tianade.blogspot.com/2012/05/artikel-komputasi-dan-parallel.html