Pemrosesan Paralel

Pemrosesan Paralel
Pemrosesan
Paralel
adalah
pelaksanaan
instruksi
secara
bersamaan
waktunya.
Hal ini dapat menyebabkan pelaksanaan kejadiaannya :
1. Dalam interval waktu yang sama.
2. Dalam waktu yang bersamaan .
3. Dalam rentang waktu yang saling tumpang tindih.
Bidang–bidang yang diuntungkan oleh penggunaan komputer dengan
pemrosesan paralel meliputi intelegensia buatan (artificial intelligence),
rekayasa genetik (genetik engineering), analisis elemen terbatas perancangan
struktur
dan
eksperimen
terowongan
angin
(wind
tunnel)
untuk
studi
aerodinamika serta perancangan sirkuit LSI dan VLSI.
Beberapa cara telah dikembangkan untuk memperkenalkan paralelisme ke
dalam arsitektur komputer serial diantaranya adalah :
1. Pipelining
2. Unit-unit fungsional berganda (multiple)
Membangun unit-unit yang yang terpisah untuk menjalankan fungsi-fungsi
yang berbeda.
Memiliki lebih dari satu fungsi untuk menjalankan suatu fungsi tertentu.
Kedua pendekatan ini memungkinkan terjadinya perhitungan paralel.
3. Tumpang tindih antara operasi-operasi CPU dan I/O.
Dengan memiliki sebuah prosesor I/O khusus (special purpose) yang
menangani semua operasi I/O memungkinkan pelaksanaan instruksi-instruksi
program lainnya dijalankan pada waktu yang sama.
4. Interleaving memori
Cara ini digunakan untuk menyediakan instruksi dan data dalam kecepatan
yang tinggi.
PEMROSESAN PARALEL
Halaman 1 dari 7 halaman
5. Multiprogramming
Merupakan program-program yang dijalankan secara sekuensial pada
interval waktu yang sama.
6. Multiprosesing
Menggunakan beberapa prosesor yang bekerja bersama-sama pada
permasalahan yang sama
Paralelisme dalam suatu komputer dapat diaplikasikan pada beberapa
tingkatan yaitu :
1. Tingkat pekerjaan : antara pekerjaan-pekerjaan atau fase-fase suatu
pekerjaan.
Hal ini menjadi prinsip dasar dari multiprogramming.
2. Tingkat prosedur : antara prosedur-prosedur dan di dalam loop.
Hal ini harus tercakup sebagai hal yang penting bagi suatu bahasa.
3. Tingkat instruksi : antara fase-fase sebgai siklus instruksi yaitu fetch, dekode
dan eksekusi suatu instruksi.
4. Tingkat aritmatika dan bit : antara bit-bit dalam sirkuit aritmatika.
Contohnya adder paralel.
Klasifikasi Perancangan Arsitektur Komputer Paralel
1. Klasifikasi Flynn
Michael
Flyynn
(1966)
memperkenalkan
suatu
skema
untuk
mengklasifikasikan arsitektur suatu komputer dengan melihat bagaimana
menghubungkan instruksi-instruksinya ke data yang diproses.
Ia menyatakan suatu aliran (stream) sebagai suatu rangkaian item-item, baik
berupa instruksi maupun data yang dijalankan atau dioperasikan oleh sebuah
prosesor.
PEMROSESAN PARALEL
Halaman 2 dari 7 halaman
Klasfikasi menurut Flynn :
a. SISD (Single Instruction Data Stream)
Instruksi
dijalankan
satu
persatu
dan
sebuah
instruksi
tunggal
berhubungan dengan paling banyak satu operasi data.
Menggunakan
pipelining
untuk
mempercepat
pemrosesan
dan
kebanyakan komputer SISD dipipelinekan ke beberapa saluran tambahan.
Karakteristik SISD yang paling penting adalah pelaksanaan instruksi
secara sekuential.
b. SIMD (Single Instruction Multiple Data Stream)
Suatu instruksi tumggal mengawali sejumlah besar operasi.
Dilaksanakan satu per satunan waktu, mampu bekerja pada beberapa
aliran data sekaligus.
Menggunakan pipelining untuk mempercepat pemrosesan.
Berhubungan dengan prosesor array.
c. MISD (Multiple Instruction Single Data Stream)
Melaksanakan beberapa operasi instruksi secara bersamaam pada
sebuah data tunggal.
Sekarang tidak ada komputer untuk klasifikasi ini.
d. MIMD (Multiple Instruction Multiple Data Stream)
Melaksanakan lebih dari satu instruksi pada saat yang bersamaan,
dimana setiap instruksi beroperasi pada beberapa aliran data.
Mencakup sistem multiprosesor, mulai dari komputer mainframe yang
dihubungkan ke suatu jaringan (linked) ampai array mikroprosesor yang
besar.
PEMROSESAN PARALEL
Halaman 3 dari 7 halaman
2. Klasifikasi Shore
J.E Shore (973) membuat klasifikasi arsitektur yang didasarkan pada
organisasi bagian-bagian penyusun komputer dan membedakan menjadi 6
jenis yaitu :
a. Mesin I
Satu instruksi dikerjakan pada usatu waktu dan masing-masing beroperasi
pada satu word dalam suatu waktu.
Unit pengolahan bisa berupa pipeline atau tidak.
b. Mesin II
Menjalankan satu instruksi pada suatu waktu, beroperasi pada sebuah
irisan bit dalam suatu waktu , bukan semua bit dalam suatu word.
c. Mesin III
Memiliki 2 unit pengolahan yang dapat beroperasi pada data, satu word
dalam suatu waktu atau suatu irisan bit dalam suatu waktu.
Mesin ini dikenal sebagai komputer Orthogonal.
d. Mesin IV
Dicirikan oleh sejumlah elemen pengolahan (unit pengolahan dan unit
memori) semua dibawah kendali logika (CLU) tunggal.
Komunikasi antara elemen-elemen pengolahan hanya dilakukan melalui
unit kendali logika (CLU)
e. Mesin V
Suatu elemen pengolahan dapat mereferensikan data di dalam daerah
memorinya sendiri maupun daerah memori pada elemen pengolahan lain
di dekatnya.
f. Mesin VI
Komputer ini disebut sebagai sebagai Array Logika Dalam Memori
merupakan sebuah mesin dengan logika prosesor yang tersebar dalam
memori.
Contoh mesin ini adalah prosesor array asosiatif.
PEMROSESAN PARALEL
Halaman 4 dari 7 halaman
3. Klasifikasi Feng
Tse-yum Feng (1972) mengklasifikasikan arsitektur komputer atas tingkatan
paralelisme.
Tingkatan paralelisme (degree of parallelism) diwakili oleh pasangan (n,m)
dimana n merupakan panjang word dan m adalah panjang irisan bit.
Pasangan ini diklasifikaskan menjadi 4 kelompok yaitu :
a. Jika n = 1 dan m = 1 disebut Word Serial Bit Serial (WSBS) atau
Pemrosesan Bit.
Word dan Bit diproses satu per satuan waktu.
Tidak terjadi paralelisme.
b. Jika n > 1 dan m = 1 disebut Word Paralel Bit Serial (WPBS) atau
Pemrosesan Bit Slice
Semua irisan bit diproses satu per satuan waktu.
c. Jika n = 1 dan m = 1 disebut Word Serial Bit Paralel (WSBP) atau
Pemrosesan Word Slice.
Sejumlah n word diproses satu per satuan waktu tetapi sejumlah bit dari
masing-masing word diproses secara paralel.
d. Jika n > 1 dan m >1 disebut Word paralel Bit Paralel (WPBP) atau
Pemrosesan Paralel Penuh.
Dimana n dan m bit diproses secara bersamaan.
PEMROSESAN PARALEL
Halaman 5 dari 7 halaman
PROSESOR ARRAY
Sebuah Prosesor Array adalah
Sebuah komputer synchronus dengan lebih dari satu buah elemen
pemrosesan yang beroperasi secara paralel.
Elemen Pemrosesan (PE atau Processing Element) masing-masing terdiri atas
sebuah ALU dan register-register, semuanya dibawah kendali sebuah unit
kendali logika tunggal (CLU).
PE beroperasi secara paralel, maka prosesor array mampu melakukan
pemrosesan vektor.
Sebuah Prosesor Array memiliki 2 karakteristik yaitu :
1. PE tersebut dirancang sebagai piranti yang pasif tanpa kemampuan decoding
atau kendali atas instruksi.
2. Semua PE tersebut menjalankan fungsi yang sama pada waktu yang sama
pula dibawah kendali sebuah CLU tunggal.
Organisasi pada Prosesor Array
1. Elemen Pemrosesan dengan Memori Lokal
Prosesor array ini disebut sebaga suatu komputer SIMD.
Setiap PE dipasang ke sebuah modul memori yang terpisah, data diteruskan
melalui mereka hanya melalui jaringan antarhubungan (interconnection
network) dan hanya jika diperintahkan oleh CLU.
2. Elemen Pemrosesan dengan Memori Paralel.
Mengorganisir PE dan memori sedemikan sehingga PE-PE yang berbeda
dapat berkomunikasi dengan Modul Memori (MM atau Memory Module) yang
berbeda-beda.
Untuk melayani pengaturan ini dibutuhkan suatu komponen jaringan
penjajaran (alignment network) untuk menghubungkan PE dan MM
PEMROSESAN PARALEL
Halaman 6 dari 7 halaman
Contoh Prosesor Array :
ILLIAC IV, BSP (Burroughs Scientific Processor) dan MPP (Massively
Parallel Processor).
Jaringan penghubung suatu Prosesor Array SIMD pada dasarnya adalah
Sebuah jaringan routing data (data routing network) untuk register-register
tertentu antar PE-PE.
Jaringan Routing Data terbagi 2 yaitu :
1. Jaringan Statis
Ditandai oleh hubungan tetap (Fixed Connection).
Contoh : jaringan linkaran (ring network)
2. Jaringan Dinamis
Mempunyai hubungan variabel yang dihubungkan pada saat diperlukan
Jenis memori lain yang sangat cocok untuk arsitektur paralel adalah Memori
Asosiatif.
Memori ini isinya bisa dialamati (content address( dan seluruh memori dapat
ditelusuri secara bersamaan waktunya.
Jika suatu memori asosiatif digunakan dalam array prosesor diberi nama
Prosesor Asosiatif.
Kerugian utama prosesor asosiatif adalah harga unit memori terlalu tinggi.
Contoh :
Komputer PEPE (Parallel Element Ensemble) untuk pemrosesan sinyal radar.
Komputer STRAN dibangun Goodyear Aerospace untuk pemrosesan citra digital
tahun 1975.
Sistem Multiprosesor adalah
Sebuah sistem dimana sekumpulan prosesor dalam suatu komputer
tunggal
berhubungan
dan
bekerja
sama
satu
sama
lain
untuk
memecahkan suatu permasalahan .
PEMROSESAN PARALEL
Halaman 7 dari 7 halaman