Paralel prosesor
Download as PPTX, PDF1 like5,081 views
1. Paralel prosesor adalah prosesor yang dapat melakukan pelaksanaan instruksi secara bersamaan. 2. Terdapat berbagai klasifikasi organisasi paralel prosesor seperti Flynn dan FengShore. 3. Contoh organisasi paralel prosesor adalah multiprosesor simetris yang terdiri dari beberapa prosesor identik yang dapat berbagi sumber daya seperti memori dan I/O.
Paralel prosesor
- 2. PARALEL PROSESOR • Organisasi berbagai Prosesor • Multiprosesor Simetris • Koherensi Cache OrganisasidanArsitekturKomputer 2
- 3. 3 Definisi (1) Paralel prosesor adalah 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. (2) Paralel prosesor adalah suatu prosesor dimana pelaksanaan instruksinya secara bersamaan waktunya.
- 4. 4 Latar Belakang Munculnya Paralel Prosesor : 1. Pemanfaatan komoditas prosesor RISC. Prosesor komoditas ini dipakai sebagai blok bangunan dasar, yang mengurangi keharusan perancang prosesor paralel untuk merancang prosesor dasar dan juga organisasi secara keseluruhan. 2. Kemajuan teknik komunikasi dari prosesor ke prosesor . Dengan ratusan atau ribuan prosesor yang harus bekerja bersama, metode koordinasi dan pertukaran data yang efisien dan fail-safe merupakan hal yang vital. 3. Kebutuhan akan kinerja.
- 6. 6 Klasifikasi Perancangan Prosesor Paralel Prosesor Paralel FengShore - Mesin I - Mesin II - Mesin III - Mesin IV - Mesin V - Mesin VI - SISD - SIMD - MISD - MIMD Flynn - WSBS - WSBP - WPBS - WPBP
- 7. Klasifikasi Flynn • Klasifikasi sistem komputer yang didasarkan pada penggandaan alur instruksi dan alurdata diperkenalkan oleh Michael J. Flynn • Alur instruksi (instruction stream) adalahurutan instruksi yang dilaksanakan olehmesin • Alur data adalah urutan data yang dipanggiloleh alur instruksi • Instruksi didecode (diartikan) oleh ControlUnit • Alur data mengalir dua arah antara prosesordan memori. 7 Klasifikasi Flynn pada rancangan parallel prosesor : • Single Instruction stream – Single Datastream (SISD) • Single Instruction stream – Multiple Datastream (SIMD) • Multiple Instruction stream – Single Datastream (MISD) • Multiple Instruction stream – MultipleData stream (MIMD)
- 8. 1. Single Instruction stream – Single Datastream (SISD) 8 • Instruksi dilaksanakan secara berurut tetapi juga boleh overlap dalam tahapan eksekusi (pipeline) • Satu alur instruksi didecode untuk alur data tunggal Contoh mesin SISD adalah PC tradisional atau mainframe yang tua, yang hanya bisa melakukan single instruksi/tunggal. Contoh mesin SISD adalah PC tradisional atau mainframe yang tua, yang hanya bisa melakukan single instruksi/tunggal.
- 9. Gambar : Mainframe PC 9
- 10. Single Instruction stream – Multiple Datastream (SIMD) 10 • Beberapa Processor Unit (ProcessingElement) disupervisi oleh Control Unityang sama. • Semua Processing Element menerimainstruksi yang sama dari control unit tetapi mengeksekusi data yang berbeda dari alurdata yang berbeda pula. • Subsistem memori berisi modul-modul memori. • Processor vektor dan processor arraytermasuk dalam kategori ini.
- 11. Gambar : Brightness Setting Image 11
- 12. Multiple Instruction stream – Single Datastream (MISD) 12 • Sejumlah PU , masing-masing menerima instruksi yang berbeda dan mengoperasikan data yang sama. • Output salah satu prosesor menjadi input bagi prosesor berikutnya. • Struktur komputer ini tidak praktis,sehingga tidak ada komputer yang menggunakannya. Contoh system komputasi yang menggunakan system MISD ini adalah komputer kontrol Pesawat Ulang-alik.
- 13. Gambar : Kontrol Pesawat Ulang-alik. 13
- 14. Multiple Instruction stream – MultipleData stream (MIMD) 14 • Sejumlah prosesor secara simultan mengeksekusi rangkaian instruksi yang berbeda pada kumpulan data yangberbeda pula. • MIMD dapat berupa multiprosesor dengan memori yang dapat digunakan bersama(shared memory) atau multi komputer dengan memori yang terdistribusi.
- 15. 15 Lanjutan… Paralel Prosesor (parallel processing) MIMD biasanya terjadi pada 2 komponen komunikasi, yaitu : 1. Multi Processor • Sebuah sistem komputer paralel yang didasrkan pada pemakaian memori tunggal secara bersama-sama • Model multiprosesor berkembang menjadi software : • Menggunakan bersama sebuah ruang alamat virtual tunggal yang dipetakan pada memori bersama • Untuk membaca atau menulis sebuah word memori dengan menjalankan instruksi LOAD dan STORE • Multiprosesor sulit untuk dikembangkan tapi mudah diprogram • Contoh : Sun Enterprise 10000, Sequent NUMA-Q, SGI Origin 2000 dan HP/ Convex Exemplar
- 16. Gambar : Multi Prosesor buatan SUN Multi prosesor ini berjalan dengan pemrosesan secara paralel 16
- 17. 17 Lanjutan… 2. Multi Komputer • Sebuah sistem komputer paralel dimana setiap CPU memiliki memorinya sendiri dan independen • Disebut juga dengan Sistem Memori Terdistribusi • Setiap CPU memori lokal sendiri yang bisa diakses dengan hanya menjalankan instruksi LOAD dan STORE, tetapi tidak bisa diakses oleh CPU lain • Multikomputer memiliki satu ruang alamat fisik per CPU • Multikomputer mudah untuk dikembangkan tapi sulit diprogram • Contoh : SP2 IBM, Option Red Intel/ Sandina dan COW Wisconsin
- 18. Gambar : Multi Komputer SP2 buatan IBM 18
- 19. 19 Lanjutan… Gambar : Serial Processing
- 20. 20 Lanjutan… Gambar : Paralel Processing
- 21. Gambar : Processor Intel Core i7 21 Core i7 terdiri dari 4 prosesor didalamnya dengan masing-masing spesifikasi QuadCore. Dengan kecepatan hingga 3.07GHz.
- 22. Sifat Komputer MIMD Mendistribusikan pemrosesan ke sejumlah prosesor independen. Membagikan sumber termasuk memori utama ke prosesor independen. Setiap prosesor menjalankan programnya sendiri. Setiap prosesor berfungsi secara independen dan bersama-sama. 22
- 23. Gambar : Organisasi Multiprosesor Simetris Setiap prosesor memiliki akses ke memori utama dan perangkat-perangkat I/O bagi-pakai melalui mekanisme interkoneksi tertentu 23
- 24. Multiprosesor Simetris 24 Multiprocessor adalah sistem komputer dengan dua atau lebih CPU identik yang membagi akses secara penuh kepada common RAM (Shared Memory MultiProcessor). Pengertian lainnya multiprocessing dalam teknologi informasi adalah : 1. Dukungan sebuah sistem untuk mendukung lebih dari satu processor dan mengalokasikan tugas kepada prosesor-prosesor tersebut. 2. Kemampuan esksekusi terhadap beberapa proses perangkat lunak dalam sebuah sistem secara serentak.
- 25. Kelebihan Multiprosesor 25 Peningkatan throughput, karena lebih banyak proses/thread yang berjalan dalam satu waktu sekaligus (jika proses yang antri di ready queue sedikit). Perlu diingat hal ini tidak berarti daya komputasinya menjadi meningkat sejumlah prosesornya. Yang meningkat adalah jumlah pekerjaan yang bisa dilakukannya dalam waktu tertentu. Economy of sale (ekonomis), ekonomis dalam devices yang dibagi bersama-sama. Prosesor-prosesor terdapat dalam satu komputer dan dapat membagi peripheral (ekonomis) seperti disk dan catu daya listrik. Peningkatan kehandalan (reliabilitas), jika satu prosesor mengalami suatu gangguan, maka proses yang terjadi masih dapat berjalan dengan baik karena tugas prosesor yang terganggu diambil alih oleh prosesor lain. Hal ini dikenal dengan istilah Graceful Degradation. Sistemnya sendiri dikenal bersifat fault tolerant atau failoft system.
- 26. Jenis-jenis Multiprossing Multiprocessing dapat dibagi ke dalam beberapa kelas berdasarkan simetrinya yaitu : Asymmetric Multiprocessing (AMP) Symmetric Multiprocessing (SMP) Non-uniform memory access (NUMA) 26
- 27. Gambar : Symetric dan Asymetric Processing 27
- 28. Symetric Multiprocessing (SMP) Multiprocessing simetris adalah computer stand alone dengan karakteristik berikut : • Dua atau lebih prosessor yang sama dengan kapasitas yang sebanding. • Prosessor membagi I/O dan memori yang sama. • Prosessor terkoneksi oleh bus atau koneksi internal lainnya. • Waktu mengakses memori kira-kira sama pada setiap prosessor. • Seluruh prosessor membagi I/O baik pada chanel yang sama atau berbeda dengan memberika path pada device yang sama. • Seluruh prosessor mengerjakan fungsi yang sama • Sistem dikontrol oleh OS yang terintegraksi menyeiakan interaksi antara prosesso atau iteraksi terjadi pada job,task,file,data pada elemen-elemen • SMP merupakan Tightly Couplet System • Mempunyai lebih dari satu proses • Dapat berkomunikasi • Membagi bus.clock,perangkat memori dan peripheral • Setiap prosessor menjalankan system operasi yang identik dan komunikasi antara prosessor jika diperlukan . 28
Editor's Notes
- #5: RISC (Reduced Instruction Set Computer) : sebuah arsitektur komputer modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vektor. Selain digunakan dalam komputer vektor, desain ini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapa mikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari DEC, R4x00 dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine. Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM (termasuk di antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems, serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.
- #7: Dalam Perancangan artisektur computer pararel, telah banyak berbagai usaha untuk mengatasi klasifikasi untuk memisahkan semua jenis perancangan menjadi kelompok-kelompok yang berbeda, tetapi yang sangat popular atau biasa digunakan ada 3 yaitu, Klasifikasi Flynn, Klasifikasi Shore dan Klasifikasi Feng. Taksonomi Flynn, dalam arsitektur komputer, adalah sebuah klasifikasi yang dibuat oleh Michael J. Flynn pada tahun 1996. Yang akan dibahas adalah Definisi dari Micahel J. Flynn. Klasifikasi ini dibuat berdasarkan jumlah intruksi yang berjalan simultan dan konkuren, dan juga aliran data yang diprosesnya. Michael J. Flynn memperkenalkan suatu skema untuk mengklasifikasikan arsitektur suatu komputer dengan melihat bagaimana mesinnya menghubungkan instruksi-instruksinya ke data yang sedang diproses.
- #9: SISD ( Single Instruction Stream, Single Data Stream ) maksudnya adalah mempunyai satu instruksi dan satu data. Lebih jelasnya adalah : - Sebuah komputer tunggal yang mempunyai satu unit kontrol, satu unit prosesor dan satu unit memory. - Instruksi yang dikerjakan secara berurut namun boleh juga secar overlap pada saat tahapan eksekusi. - Satu alur instruksi didecode untuk satu alur data tunggal. KETERANGAN GAMBAR : Keterangan: CU : Control Unit IS : Instruction Stream (Arus Instruksi) PU : Processing Unit (Unit Pengolah yang biasa disebut ALU) DS : Data Stream (Arus Data) MU : Memory Unit (Unit Memori) Ini merupakan skema dasar dalam proses komputer SISD, skema dasar ini menjelaskan bahwa arsitektur komputer SISD dalam prosesornya masih sangat sederhana. Diawali dengan control unit (CU), data yang masuk akan akan diproses di CU dan akan ditentukan akan di arahkan kemana data tersebut. Data yang sudah memiliki alamat itu disebut IS atau yang biasa disebut dengan arus instruksi. Arus instruksi ini akan menuju alamat yang sudah ditentukan olen control unit itu sendiri. Setelah data sudah mengetahui arus instruksinya, maka dilakukan proses perhitungan di dalam PU. Prosesing unit (PU) adalah bagian di dalam prosesor yang fungsinya melakukan perhitungan secara aritmatik dan logika. Data yang sudah dip roses di PU kemudian di lanjutkan atau di bawa ke memori penyimpanan. Saat proses transfer data berlangsung, proses ini disebut dengan data stream atau yang biasa disebut dengan arus data.
- #11: SIMD ( Single Instruction Stream, Multiple Data Stream ) maksudnya adalah mempunyai satu unit kontrol dan memory untuk banyak prosesor.Lebih jelasnya adalah : Komputer yang memiliki banyak prosesor dibawah supervisi satu unit common control. Setiap prosesor akan menerima instruksi yang sama dari unit kontrol tetapi beroperasi pada data yang berbeda. Contoh aplikasi yang dapat mengambil keuntungan dari SIMD adalah aplikasi yang memiliki nilai yang sama yang ditambahkan ke banyak titik data (data point), yang umum terjadi dalam aplikasi multimedia. Salah satu contoh operasinya adalah mengubah brightness dari sebuah gambar. Setiap pixel dari sebuah gambar 24-bit berisi tiga buah nilai berukuran 8-bit brightness dari porsi warna merah (red), hijau (green), dan biru (blue). Untuk melakukan perubahan brightness, nilai R, G, dan B akan dibaca dari memori, dan sebuah nilai baru ditambahkan (atau dikurangkan) terhadap nilai-nilai R, G, B tersebut dan nilai akhirnya akan dikembalikan (ditulis kembali) ke memori.
- #13: MISD ( Multiple Instruction Stream, Single Data Stream ) maksudnya adalah komputer yang mempunyai tiga unit kontrol dan tiga unit prosesor. Setiap prosesor akan menerima instruksi yang berbeda dari unit kontrol dan beroperasi pada data yang sama.
- #15: MIMD ( Multiple Instruction Stream, Multiple Data Stream ) maksudnya adalah organisasi komputer yang memilik kemampuan untuk memproses beberapa program dalam waktu yang bersamaan. MIMD ini mempunya 2 grup yaitu : Multiprosesor dengan menggunakan memory secara bersama. Multicomputer Contoh pengolahan model MIMD adalah pada pemrosesan processor ganda/ Multi Processor seperti Intel Core i7 yang dapat mengeksekusi instruksi berbeda pada data yang berbeda.
- #20: Terlihat pada gambar diatas bahwa komputasi tunggal hanya menggunakan 1 CPU atau processor, sehingga dalam hal ini, jika instruksi yang dilakukan banyak, processor akan memprosesnya satu persatu. Hal ini menimbulkan antrian yang akhirnya akan memperlambat hasil yang diperoleh (waktunya lama).
- #21: Namun jika kita lihat pada gambar komputasi paralel, instruksi akan dibagi menjadi beberapa instruksi sesuai dengan banyaknya processor. Hal ini tentunya akan mempercepat kerja komputer dan mempercepat waktu untuk mendapatkan hasil.
- #29: Sedangkan asimetris adalah pendekatan pertama untuk multiprosessor scheduling adalah asymmetric multiprosessing scheduling atau biasa disebut juga sebagai penjadwalan master slave multiprosessor.Dimana pada metode ini satu prosessor bertindak sebagai master dan prosessor lain bertindak sebagai slave.