Komputasi Dan Parallel Processing

Pengertian Komputasi

Komputasi adalah algoritma yang digunakan untuk menemukan suatu cara dalam memecahkan masalah dari sebuah data input. Data input disini adalah sebuah masukan yang berasal dari luar lingkungan sistem. Komputasi ini merupakan bagian dari ilmu komputer berpadu dengan ilmu matematika. Secara umum ilmu 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 secara umum, biasanya berupa penerapan simulasi komputer atau berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya digunakan juga untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar terhadap bidang ilmu yang mendasari teori ini. 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

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.

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.

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:

a.  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.

b.  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).

c.  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.

d.  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:

Gambar Penyelesaian Sebuah Masalah pada Komputasi Tunggal

Gambar 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 paralel membutuhkan :

• algoritma

• bahasa pemrograman

• compiler

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.

* 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 menukarkan antar pesan. Kegunaan MPI yang lain adalah

1. menulis kode paralel secara portable

2. mendapatkan performa yang tinggi dalam pemrograman paralel, dan

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

* 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 menukarkan antar pesan. Kegunaan MPI yang lain adalah

1. menulis kode paralel secara portable

2. mendapatkan performa yang tinggi dalam pemrograman paralel, dan

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

Hubungan antara Komputasi Modern dengan Paralel Processing

Hubungan antara komputasi modern dan parallel processing sangat berkaitan, karena penggunaan komputer saat ini atau komputasi dianggap lebih cepat dibandingkan dengan penyelesaian masalah secara manual. Dengan begitu peningkatan kinerja atau proses komputasi semakin diterapkan, dan salah satu caranya adalah dengan meningkatkan kecepatan perangkat keras. Dimana komponen utama dalam perangkat keras komputer adalah processor. Sedangkan parallel processing adalah penggunaan beberapa processor (multiprocessor atau arsitektur komputer dengan banyak processor) agar kinerja computer semakin cepat.

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. 

Artikel diatas diambil dari materi yang ada di website academia.edu. ada beberapa poin yang merupakan kelebihan dari artikel diatas seperti  dibawah ini

1. Artikel diatas diatas menggunakan bahasa yang mudah dimengerti, sehingga dapat mempermudah dalam pengemabilan materi yang disampaikan.

2. Materi yang disampaikan merupakan pokok-pokok materi dalam bab paralel prosessing dan hubungannya dengan komputasi. Dalam hal ini menggunakan bahasa yang singkat dan jelas, tidak melebar dari pokok pembahasan yang disampaikan. Bagi seseorang yang ingin mencari garis besar dalam bab komputer paralel, artikel ini sudah lebih dari cukup sebagai perkenalan.

3. Informasi yang disampaikan bersumber dari academia.edu dimana merupakan website yang sudah terkenal dan memiliki kredibilitas yang bagus dalam menyebarkan ilmu pengetahuan sebagai sarana pembelajaran dari berbagai narasumber yang terpercaya.

4.  Artikel diatas tersusun dengan rapi sehingga pembaca bisa dengan mudah mengambil pembelajaran yang disampaikan. Dimana bagian atas artikel menjelaskan tentang pengertian komputasi, paralel processing dan hubungan diantara kedua materi tersebut.

5.  Ada gambar yang bisa memperjelas perbedaan antara komputasi paralel dan komputasi tunggal sehingga membuat pembaca lebih paham dalam menyerap materi yang diberikan. Dibawah gambar juga ada penjelasan singkat yang menjelaskan garis besar dalam penggunaan komputer paralel.

Ada beberapa kekurangan dari artikel diatas diantaranya adalah

1. Materi komputasi yang digunakan sebagai pembuka dalam artikel hanyalah sebatas pengertian. Tidak menjelaskan secara mendetail seperti macam macam komputasi, apakah yang dimaksud dengan komputasi modern juga tidak dijelaskan dalam artikel diatas.

2. Artikel diatas hanyalah sebatas pengenalan materi tentang komputer paralel.informasi yang disampaikan tidak begitu lengkap. Untuk seseorang yang ingin mempelajari lebih dalam mengenai komputer paralel, artikel diatas dirasa kurang lengkap.

3. Artikel ini hanya membahas tentang komputer paralel, tidak ada pembahasan tentang komputer tunggal sehingga dalam penjelasan mngenai perbedaan diantara keduanya tidak begitu mendetail. Seperti hanya membandingkan dua gambar yang walaupun terlihat berbeda tetapi kalau tidak disertai penjelasan yang mendetail akan susah untuk dimengerti bagi orang yang awam dalam dunia IT.

4.   Hubungan antara komputasi modern dengan paralel processing juga disampaikan dengan tanpa disertai dengan gambar. Jadi sangat sulit untuk memahami penjelasan yang ditulis diatas. Jika disertai dengan gambar dan kemudian dijelaskan secara gamblang dari gambar tersebut akan memberikan poin plus pada artikel diatas.

Sumber

https://www.academia.edu/7424831/Parallel_PROCESSING_Pemrosesan_paralel?auto=download