Prosesor Paralel

Pemrosesan paralel (parallel processing) adalah penggunaaan 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 berbea-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 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.

     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 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 membutuhkan:

1.     algoritma

2.     bahasa pemrograman

3.     compiler

        Sebagaian besar komputer hanya mempunyai satu CPU, namun ada yang mempunyai lebih dari satu. Bahkan juga ada komputer dengan ribuan CPU. Komputer dengan satu CPU dapat melakukan parallel processing dengan menghubungkannya dengan komputer lain pada jaringan. Namun, parallel processing ini memerlukan software canggih yang disebut distributed processing software. Parallel processing berbeda dengan multitasking, yaitu satu CPU mengeksekusi beberapa program sekaligus. Parallel processing disebut juga parallel computing. Yang terdiri dari empat kelompok komputer.

TUJUAN PARALLEL PROCESSING

 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.

 PARALLEL PROCESSING

 Komputasi paralel 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 antar node dalam satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi. 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.

A. Jaringan Interkoneksi

         Komunikasi diantara terminal-terminal yang berbeda harus dapat dilakukan dengan suatu media tertentu. Interkoneksi yang efektif antara prosesor dan modul memori sangat penting dalam lingkungan komputer. Menggunakan arsitektur bertopologi bus bukan merupakan solusi yang praktis karena bus hanya sebuah pilihan yang baik ketika digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen dengan jumlah yang sedikit. Jumlah komponen dalam sebuah modul IC bertambah seiring waktu. Oleh karena itu, topologi bus bukan topologi yang cocok untuk kebutuhan interkoneksi komponenkomponen di dalam modul IC.

Komputer yang terhubung dengan komputer yang lain melalui jaringan dapat melakukan koneksi dengan konfigurasi jaringan. Koneksi ini memerlukan sebuah Port Koneksi pada kartu jaringan (NIC = Network Interface Card) yang berfungsi sebagai jembatan dari komputer ke sebuah jaringan. Peralatan yang dibutuhkan untuk koneksi antara jaringan diantaranya adalah :

1. NIC (Network Interface Card)

Fungsi NIC selain itu adalah untuk mengubah data paralel dalam sebuah bus komputer ke dalam bentuk data serial. Untuk koneksi ini NIC membutuhkan sebuah penghubung yang berupa kabel, kabel ini dapat berupa kabel UTP atau Fiber Optic.

2. HUB

Hub ini ada dua jenis, yaitu passive hub dan active hub. Fungsi hub adalah sebagai terminal penghubunga antara dua koneksi atau lebih. Dimana hub ini sebagai terminal persinggahan dan menambah node didalam sebuah LAN (Local Area Network).

3. Repeater

Repeater ini berfungsi memperluas cakupan suatu jaringan tanpa melakukan filter terhadap sinyal yang masuk dan keluar. Tugas utamanya mensikronisasikan dan mentransmisikan ulang sinyal dari suatu segmen ke segmen yang lain didalam sebuah jaringan.

4. Bridge

Fungsi Bridge kurang lebih sama dengan repeater namun Bridge melakukan filter terhadap sinyal, sehingga setiap segmen tidak dipengaruhi oleh segmen yang lain. Selain itu Bridge juga dapat menghubungkan jaringan yang berbeda segmen protokol aksesnya, namun dengan syarat protokol komunikasinya sama.

5. Router

Fungsi router adalah menentukan jalur routing dan mengirimkan paket-paket informasi pada internet yang bekerja pada layer 3 OSI.

B.  Mesin SIMD dan MIMD

1. SIMD

           Komputer yang mempunyai beberapa unit prosesor di bawah satu supervisi satu unit common control. Setiap prosesor menerima instruksi yang sama dari unit kontrol, tetapi beroperasi pada data yang berbeda.

SIMD adalah singkatan dari Single Instruction, Multiple Data, merupakan sebuah istilah dalam komputasi yang merujuk kepada sekumpulan operasi yang digunakan untuk menangani jumlah data yang sangat banyak dalam paralel secara efisien, seperti yang terjadi dalam prosesor vektor atau prosesor larik. SIMD pertama kali dipopulerkan pada superkomputer skala besar, meski sekarang telah ditemukan pada komputer pribadi. 

2. MIMD

           Organisasi komputer yang memiliki kemampuan untuk memproses beberapa program dalam waktu yang sama. Pada umumnya multiprosesor dan multikomputer termasuk dalam kategori ini.

MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream), pada sistem komputer MIMD murni terdapat interaksi di antara n pemroses. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses. Komputer MIMD bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antara pemroses tinggi dan disebut loosely coupled jika tingkat interaksi antara pemroses rendah.

MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream), pada sistem komputer MIMD murni terdapat interaksi di antara n pemroses. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses. Komputer MIMD bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antara pemroses tinggi dan disebut loosely coupled jika tingkat interaksi antara pemroses rendah.

Running Time

Running time adalah waktu yang digunakan oleh sebuah algoritma untuk menyelesaikan masalah pada sebuah komputer paralel dihitung mulai dari saat algoritma mulai hingga saat algoritma berhenti. Jika prosesor-prosesornya tidak mulai dan selesai pada saat yang bersamaan, maka running time dihitung mulai saat komputasi pada prosesor pertama dimulai hingga pada saat komputasi pada prosesor terakhir selesai.

Counting Steps

Untuk menentukan running time, secara teoritis dilakukan analisa untuk menentukan waktu yang dibutuhkan sebuah algoritma dalam mencari solusi dari sebuah masalah. Hal ini dilakukan dengan cara menghitung banyaknya operasi dasar, atau step (langkah), yang dilakukan oleh algoritma untuk keadaan terburuknya (worst case).

Langkah-langkah yang diambil oleh sebuah algoritma dibedakan ke dalam dua jenis yaitu :

· Computational step

Sebuah computational step adalah sebuah operasi aritmetika atau operasi logika yang dilakukan terhadap sebuah data dalam sebuah prosesor.

· Routing step.

Pada routing step, sebuah data akan melakukan perjalanan dari satu prosesor ke prosesor lain melalui shared memory atau melalui jaringan komunikasi.

Speedup

· Pengukuran speedup sebuah algoritma paralel adalah salah satu cara untuk mengevaluasi kinerja algoritma tersebut.

· Speedup adalah perbandingan antara waktu yang diperlukan algoritma sekuensial yang paling efisien untuk melakukan komputasi dengan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan komputasi yang sama pada sebuah mesin pipeline atau paralel.

C. Arsitek Pengganti

           Dalam bidang teknik komputer, arsitektur pengganti merupakan konsep perencanaan atau struktur pengoperasian dasar dalam komputer atau bisa dikatakan rencana cetak biru dan deskripsi fungsional kebutuhan dari perangkat keras yang didesain. implementasi perencanaan dari masing-masing bagian seperti CPU, RAM, ROM, Memory Cache, dll

Referensi :

https://id.wikipedia.org/wiki/Interkoneksi
http://organkomputer.blogspot.co.id/2013/04/prosesor-paralel.html
http://www.academia.edu/7424831/Parallel_PROCESSING_Pemrosesan_paralel