Komputasi
Komputasi sebetulnya bisa diartikan sebagai cara untuk
menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma.
Hal ini ialah apa yang disebut dengan teori komputasi, 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.
Namun sekarang, kebanyakan komputasi telah dilakukan dengan menggunakankomputer.
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). Dalam penggunaan praktis, 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.
Bidang ini berbeda dengan ilmu komputer (computer science),
yang mengkaji komputasi, komputer dan pemrosesan informasi. 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 tersebut.
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:
Amdahl berpendapat, “Peningkatan kecepatan secara paralel
akan menjadi linear, melipatgandakan kemampuan proses sebuah komputer dan
mengurangi separuh dari waktu proses yang diperlukan untuk menyelesaikan sebuah
masalah.”
Pendapat yang dikemukakan Gustafson hampir sama dengan
Amdahl, tetapi dalam pemikiran Gustafson, sebuah komputasi paralel berjalan
dengan menggunakan dua atau lebih mesin untuk mempercepat penyelesaian masalah
dengan memperhatikan faktor eksternal, seperti kemampuan mesin dan kecepatan proses
tiap-tiap mesin yang digunakan.
Hubungan antara komputasi modern dengan paralel
processing
Kinerja komputasi dengan menggunakan paralel processing itu
menggunakan dan memanfaatkan beberapa komputer atau CPU untuk menemukan suatu
pemecahan masalah dari masalah yang ada. Sehingga dapat diselesaikan dengan
cepat daripada menggunakan satu komputer saja. Komputasi dengan paralel
processing akan menggabungkan beberapa CPU, dan membagi-bagi tugas untuk
masing-masing CPU tersebut. Jadi, satu masalah terbagi-bagi penyelesaiannya.
Tetapi ini untuk masalah yang besar saja, komputasi yang masalah kecil, lebih
murah menggunakan satu CPU saja.
Komputasi paralel berbeda dengan multitasking. Multitasking
itu sendiri adalah komputer dengan processor tunggal yang dapat mengeksekusi
beberapa tugas secara bersamaan. Sedangkan 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 4 model
komputasi yang digunakan, yaitu:
Merupakan singkatan dari Single Instruction, Single Data
yaitu satu-satunya yang menggunakan arsitektur Von Neumann, karena pada model
ini hanya menggunakan 1 processor saja. Oleh karena itu model ini 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.
Merupakan singkatan dari Single Instruction, Multiple Data.
Model ini menggunakan banyak processor dengan instruksi yang sama, namun dengan
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).
Merupakan singkatan dari Multiple Instruction, Single Data.
MISD menggunakan banyak processor dengan instruksi yang berbeda namun mengolah
data yang sama. Hal ini merupakan kebalikan dari model SIMD. Sebagai contoh,
dengan menggunakan kasus yang sama pada contoh model SIMD namun cara untuk menyelesaikannya
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.
Pada Multiple Instruction, Multiple Data biasanya
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. Dari perbedaan kedua gambar di
atas, dapat kita simpulkan bahwa kinerja komputasi paralel lebih efektif dan
dapat menghemat waktu untuk pemrosesan data yang banyak daripada komputasi
tunggal.
Komentar:
Pada artikel diatas menjelaskan tentang komputasi dan parallel
processing yang dapat disimpulkan bahwa parallel processing merupakan
salah satu teknik komputasi dimana banyak proses yang dilakukan 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
parallel ini diperlukan infrastruktur mesin parallel yang terdiri dari banyak
komputer yang dihubungkan dengan jaringan dan mampu bekerja secara parallel
untuk menyelesaikan satu masalah.
Hampir seluruh perusahaan besar pasti menggunakan parallel
processing ini, terutama perusahaan yang membutuhkan kinerja prosesor yang
cepat dan besar.
Namun kelemahan dari menggunakan teknik parallel processing ini ialah
pengeluaran biaya yang cukup mahal,sehingga masih jarang perusahaan yang
menggunakannya.