Nama
: Rinto Irawan
Kelas
: 2IA07
V-class
Arsitektur Komputer pertemuan minggu ke 12
1. Apa yang dimaksud Multiprosesor & Multikomputer?
Berdasarkan kedekatan antar prosesor, pemrosesan parallel dapat dibagi
dalam beberapa jenis:
v
Multikomputer (Loosely Coupled/
local memory) dengan memori yang terdistribusi
v
Multiprosesor (Tightly Coupled/
global memory) dengan memori yang dapat digunakan bersama (shared memory)
a.
Multiprosesor
Multiprocessor merupakan sistem
komputer dengan dua atau lebih CPU identik yang membagi akses secara penuh
kepada common RAM
(Shared Memory Multiprocessor).
Karakterisitik penting dalam multiprocessor
yaitu:
1.
Mengandung dua atau lebih processor
general purpose
yang memiliki kemampuan yang setara
2.
Semua prosesor memiliki akses bersama ke memori global
3.
Semua prosesor memiliki akses bersama ke parangkat I/O, baik melalui saluran
yang sama atau melalui saluran yang berbeda yang menyediakan lintasan ke
perangkat yang sama.
Sistem dikontrol oleh sebuah sistem operasi
yang terintegrasi yang menyediakan interaksi antara prosesor dengan
program-program pada tingkatan job,
task, file, dan data.
Sebuah sistem komputer paralel yang didasarkan
pada pemakaian memori tunggal secara bersama-sama. Model multiprosesor
berkembang menjadi software.
Multiprosesor 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.
Organisasi
sistem multiprocessor
dibagi atas :
1. Time Shared atau Bus
Common
Time Shared merupakan mekanisme
pembentukan sistem multiprocessor
yang paling sederhana. Struktur dan antarmukanya pada dasarnya adalah sama
seperti untuk sistem prosesor tunggal yang menggunakan interkoneksi bus.
Bus terdiri dari saluran kontrol, alamat, dan data. Untuk mengirimkan
transfer DMA dari prosesor – prosesor I/O, maka disediakan fitur sebagai
berikut :
–
Addressing :
pengalamatan harus dapat membedakan modul – modul pada bus untuk menentukan
sumber dan tujuan data
–
Arbitration :
setiap I/O dapat berfungsi sebagai “master”
pada sementara waktu.
–
Time Sharing :
Apabila sebuah modul sedang melakukan pengontrolan terhadap bus, maka
modul-modul lainnya dikunci dan apabila perlu harus manahan operasi sampai
dengan akses bus diperoleh.
2.
Multiport Memory
Pendekatan memori multiport lebih kompleks
dibandingkan dengan pendekatan bus, yang mana memerlukan penambahana logika
dalam jumlah yang cukup banyak ke sistem memori. Akan tetapi pendekatan memori multiport mampu memberikan
kinerja yang lebih baik, karena masing – masing prosesor memiliki lintasan
berdedikasi ke masing – masing modul memori. Kelebihan multiport lainnya adalah
memungkinkan melakukan konfigurasi bagian memori sebagai “private” bagi sebuah CPU
atau lebih atau dan modul – modul I/O
3. Central
Control Unit
Unit kontrol pusat menyalurkan aliran data yang
terpisah secara bolak – balik diantara modul – modul yang independen.
Pengontrolan juga dapat melewatkan pesan – pesan status dan kontrol diantar CPU
dan melakukan peringatan update
– cache.
b.
Multikomputer
Multikomputer,
yaitu sebuah sistem yang memiliki 2 prosesor atau lebih yang masing-masing
prosesor memiliki memori sendiri.Dalam
multikomputer, setiap prosesor mempunyai modul memori untuk menyimpan
dan mengambil data selama pemrosesan. Masing-masing prosesor mempunyai satu
atau lebih hubungan langsung ke prosesor lain untuk transmisi data. Jika
prosesor tidak mempunyai koneksi langsung ke prosesor lain, komunikasi dapat
dilangsungkan melalui prosesor antara (intermediate processor) untuk
mengirim data.
2. Jelaskan secara singkat
apa yang dimaksud komputer SISD, MISD, SIMD, MIMD dan berikan contoh
komputernya masing-masing 2 komputer !
A. SSID (Single
Instruction stream, Single Data Stream)
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.SISD adalah salah satu dari empat
klasifikasi utama sebagaimana didefinisikan dalam taksonomi Flynn . Dalam
sistem ini klasifikasi didasarkan pada jumlah instruksi bersamaan dan data
stream hadir dalam arsitektur komputer. Menurut Michael J. Flynn , SISD dapat
memiliki karakteristik pemrosesan konkuren. Instruksi fetching dan eksekusi
pipelined instruksi adalah contoh umum ditemukan di komputer SISD paling
modern.
Komputer yang masuk kelas
SISD adalah komputer-komputer yang hanya berisi CPU seperti pada arsitektur
komputer von Neumann.
GAMBAR SSID
B. SIMD
(Single Instruction Multiple Data)
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).Kelas
komputer paralel dalam taksonomi Flynn . Ini menggambarkan komputer dengan
beberapa elemen pemrosesan yang melakukan operasi yang sama pada beberapa titik
data secara bersamaan. Dengan demikian, mesin tersebut memanfaatkan data
tingkat paralelisme .
SIMD ini
terutama berlaku untuk tugas umum seperti menyesuaikan kontras dalam citra
digital atau menyesuaikan volume audio digital . Paling modern CPU desain
termasuk instruksi SIMD dalam rangka meningkatkan kinerja multimedia digunakan.
Keuntungan
SIMD antara lain sebuah aplikasi yang dapat mengambil keuntungan dari SIMD
adalah salah satu di mana nilai yang sama sedang ditambahkan ke (atau
dikurangkan dari) sejumlah besar titik data, operasi umum di banyak multimedia
aplikasi. Salah satu contoh akan mengubah kecerahan gambar. Setiap pixel dari
suatu gambar terdiri dari tiga nilai untuk kecerahan warna merah (R), hijau (G)
dan biru (B) bagian warna. Untuk mengubah kecerahan, nilai-nilai R, G dan B
yang dibaca dari memori, nilai yang ditambahkan dengan (atau dikurangi dari)
mereka, dan nilai-nilai yang dihasilkan ditulis kembali ke memori.
Dengan
prosesor SIMD ada dua perbaikan proses ini. Untuk satu data dipahami dalam
bentuk balok, dan sejumlah nilai-nilai dapat dimuat sekaligus. Alih-alih
serangkaian instruksi mengatakan “mendapatkan pixel ini, sekarang mendapatkan
pixel berikutnya”, prosesor SIMD akan memiliki instruksi tunggal yang efektif
mengatakan “mendapatkan n piksel” (dimana n adalah angka yang bervariasi dari
desain untuk desain). Untuk berbagai alasan, ini bisa memakan waktu lebih
sedikit daripada “mendapatkan” setiap pixel secara individual, seperti desain
CPU tradisional.
Keuntungan
lain adalah bahwa sistem SIMD biasanya hanya menyertakan instruksi yang dapat
diterapkan pada semua data dalam satu operasi. Dengan kata lain, jika sistem
SIMD bekerja dengan memuat delapan titik data sekaligus, add operasi yang
diterapkan pada data akan terjadi pada semua delapan nilai pada waktu yang
sama. Meskipun sama berlaku untuk setiap desain prosesor super-skalar, tingkat paralelisme
dalam sistem SIMD biasanya jauh lebih tinggi.
Kekurangannya
adalah : Tidak semua algoritma dapat vectorized. Misalnya, tugas
aliran-kontrol-berat seperti kode parsing tidak akan mendapat manfaat dari
SIMD. Ia juga memiliki file-file register besar yang meningkatkan konsumsi daya
dan area chip. Saat ini, menerapkan algoritma dengan instruksi SIMD biasanya
membutuhkan tenaga manusia, sebagian besar kompiler tidak menghasilkan
instruksi SIMD dari khas C Program, misalnya. vektorisasi dalam kompiler
merupakan daerah aktif penelitian ilmu komputer. (Bandingkan pengolahan vektor
.)
Pemrograman
dengan khusus SIMD set instruksi dapat melibatkan berbagai tantangan tingkat
rendah.
SSE
(Streaming SIMD Ekstensi) memiliki pembatasan data alignment , programmer akrab
dengan arsitektur x86 mungkin tidak mengharapkan ini. Mengumpulkan data ke
dalam register SIMD dan hamburan itu ke lokasi tujuan yang benar adalah rumit
dan dapat menjadi tidak efisien.Instruksi tertentu seperti rotasi atau
penambahan tiga operan tidak tersedia dalam beberapa set instruksi SIMD.
Set
instruksi adalah arsitektur-spesifik: prosesor lama dan prosesor non-x86
kekurangan SSE seluruhnya, misalnya, jadi programmer harus menyediakan
implementasi non-Vectorized (atau implementasi vectorized berbeda) untuk
mereka. Awal MMX set instruksi berbagi register file dengan tumpukan
floating-point, yang menyebabkan inefisiensi saat pencampuran kode
floating-point dan MMX. Namun, SSE2 mengoreksi ini. SIMD dibagi menjadi
beberapa bentuk lagi yaitu :
1.
Exclusive-Read, Exclusive-Write (EREW) SM SIMD
2.
Concurent-Read, Exclusive-Write (CREW) SM SIMD
3.
Exclusive-Read, Concurrent-Write (ERCW) SM SIMD
4.
Concurrent-Read, Concurrent-Write (CRCW) SM SIMD
GAMBAR SIMD
C.
MISD
(Multiple Instruction Stream, Single Data Stream)
Teorinya
komputer ini memiliki satu prosesor dan mengeksekusi beberapa instruksi secara
paralel tetapi praktiknya tidak ada komputer yang dibangun dengan arsitektur
ini karena sistemnya tidak mudah dipahami. Sampai saat ini belum ada komputer
yang menggunakan model MISD.
Komputer yang
masuk kelas MISD adalah sistem komputer
pipeline. Pada paralelisme sinkron (Synchronous parallelism) hanya ada satu
pengontrol (prosesor khusus yang mengeksekusi program), sedangkan prosesor yang
lainnya strukturnya lebih sederhana, dan hanya mengeksekusi command-command
dari master prosesor-nya.
Pada paralelism asinkron (Asynchronous Parallelism) terdapat banyak jalur kontrol, dan setiap prosesor mengeksekusi program sendiri. Diperlukan sinkronisasi pada waktu pertukaran data antara prosesor-prosesor yang bekerja secara asinkron, seperti menggunakan semaphore, monitor, dll.
Pada paralelism asinkron (Asynchronous Parallelism) terdapat banyak jalur kontrol, dan setiap prosesor mengeksekusi program sendiri. Diperlukan sinkronisasi pada waktu pertukaran data antara prosesor-prosesor yang bekerja secara asinkron, seperti menggunakan semaphore, monitor, dll.
D.
MIMD
(Multiple Instruction Stream, Multiple Data Stream)
Komputer ini
memiliki lebih dari satu prosesor dan mengeksekusi lebih dari satu instruksi
secara paralel. Tipe komputer ini yang paling banyak digunakan untuk membangun
komputer paralel, bahkan banyak supercomputer yang menerapkan arsitektur ini.
Beberapa komputer yang menggunakan model MIMD adalah IBM POWER5, HP/Compaq AlphaServer, Intel IA32, AMD Opteron, Cray XT3
dan IBM BG/L.
Gambar
MIMD
REFERENSI
v Pipeline_dan_prosesor_paralel.PDF(
MATERI KULIAH )
v http://diaz9895.blogspot.co.id/2011/11/organisasi-dan-arsitektur-komputer.html
No comments:
Post a Comment