PENGERTIAN ARSITEKTUR KOMPUTER
Arsitektur
komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu
sistem komputer. Arsitektur komputer ini merupakan rencana cetak-biru dan
deskripsi fungsional dari kebutuhan bagian perangkat keras yang didesain
(kecepatan proses dan sistem interkoneksinya). Dalam hal ini, implementasi
perencanaan dari masing–masing bagian akan lebih difokuskan terutama, mengenai
bagaimana CPU akan bekerja, dan mengenai cara pengaksesan data dan alamat dari
dan ke memori cache, RAM, ROM, cakram keras, dll). Beberapa contoh dari
arsitektur komputer ini adalah arsitektur von Neumann, CISC, RISC, blue Gene,
dll.
Arsitektur komputer juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagai ilmu dan sekaligus seni mengenai cara interkoneksi komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.
Arsitektur komputer juga dapat didefinisikan dan dikategorikan sebagai ilmu dan sekaligus seni mengenai cara interkoneksi komponen-komponen perangkat keras untuk dapat menciptakan sebuah komputer yang memenuhi kebutuhan fungsional, kinerja, dan target biayanya.
Arsitektur Komputer dua element
utama pada sistem komputer konvensional:
1.
Memory
2.
Processor
PARALEL PROCESSING
Parallel
Processing merupakan salah satu teknik yang digunakan dalam komputasi, yaitu
teknik yang menggunakan dua atau lebih processor dalam melakukan komputasi dan
dilakukan secara bersamaan. Komputasi adalah suatu aktifitas
penghitungan atau pemecahan masalah, lalu bagaimana dengan processor. Processor
merupakan sumber semua perintah, jika diibaratkan dalam makhluk hidup,
prosessor merupakan otaknya. Idealnya satu komputer hanya memiliki satu
prosesor saja, namun dengan berkembangnya teknologi, muncullah multi prosesor
dimana dalam satu komputer terdapat dua prosessor yang digabung menjadi satu,
contohnya dual core, core 2 duo, quad core, dan lain-lain.
Untuk
melakukan berbagai jenis komputasi paralel diperlukan infrastruktur mesin
paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkan dengan
jaringan dan mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah.
Untuk digunakan perangkat lunak pendukung yang biasa disebut middleware yang
berperan mengatur distribusi antar titik dalam satu mesin paralel. Selanjutnya
pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk merealisasikan komputasi. Salah
satu middleware yang asli dikembangkan di Indonesia adalah OpenPC
yang dipelopori oleh GFTK LIPI dan diimplementasikan di LIPI Public Center.
Pemrograman
Paralel sendiri adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan
eksekusi perintah/operasi secara bersamaan. Bila komputer yang
digunakan secara bersamaan tersebut dilakukan
oleh komputer-komputer terpisah yang terhubung dalam satu
jaringan komputer, biasanya disebut sistem terdistribusi. Bahasa
pemrograman yang populer digunakan dalam pemrograman paralel adalah MPI
(Message Passing Interface) dan PVM (Parallel Virtual Machine).
a.
Tujuan Pemrosesan Parallel
Tujuan utama
dari pemrosesan paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin
banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama),
semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan. Analogi yang paling mudah
untuk diingat adalah, bila kamu dapat merebus air dalam sebelum memotong motong
bawang saat kamu akan masak, waktu yang kamu butuhkan akan lebih sedikit
dibandingkan bila kamu mengerjakan hal tersebut secara berurutan (serial). Atau
waktu yang kamu butuhkan pada saat memotong bawang akan lebih sedikit jika kamu
kerjakan berdua.
b.
Perbedaan Komputasi Tunggal & Parallel
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:
dengan
komputasi paralel (menggunakan beberapa processor), maka kita harus mengetahui
terlebih dahulu pengertian mengenai model dari komputasi. Ada 4 model komputasi
yang digunakan, yaitu:
1.
Komputer SISD (Single Instruction stream-Single Data
stream)
2.
Komputer SIMD (Single Instruction stream-Multiple Data
stream)
3.
Komputer MISD (Multiple Instruction stream-Single
Data stream)
4.
Komputer MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data
stream)
c.
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.
d.
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).
e.
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.
f.
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.
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.
g.
Hubungan Antara Komputasi Modern Dan Parallel
Processing
Pemrosesan
paralel juga disebut komputasi paralel. Dalam upaya lebih murah pengolahan
komputasi paralel menyediakan alternatif pilihan yang layak. Waktu idle siklus
prosesor di seluruh jaringan dapat digunakan secara efektif oleh perangkat
lunak komputasi terdistribusi yang canggih. Pengolahan paralel istilah
digunakan untuk mewakili kelas besar teknik yang digunakan untuk memberikan
tugas pengolahan simultan data untuk tujuan meningkatkan kecepatan komputasi
dari sistem komputer.
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.
SEJARAH PERKEMBANGAN ARSITEKTUR
KOMPUTER
a.
Prof
Charles Babbage (1792-1871)
Dari
Universitas Cambridge Merancang dan membuat mesin diferensi : Yang
hanya bisa melakukan penjumlahan dan penguranganUntuk menghitung tabel-tabel
bilangan, Untuk navigasi laut Konstruksi dirancang untuk menjalankan algoritma
tunggal
Metode diferensi terbatas menggunakan
polynomial Metode outputnya adalah dengan cara mencatat hasil-hasil pada plat
tembaga dengan sepotong baja. Jadi ini merupakan media seperti kartu berlubang
dan CD-ROM
b.
Prof
Charles Babbage (1792-1871)
Babbage
bosan dengan mesin yang hanya berfungsi menjalankan satu algoritma. Dan dia
menghabiskan 17.000 pound untuk membuat mesin baru yaitu mesin analitis. Mesin
analitis bersifat mekanis, seperti mesin diferensi. Kemajuan besar dari mesin
analitis adalah:
Ø
Mesin bersifat serbaguna, mesin
membaca instruksi dari kartu berlubang dan menjalankannya
Ø
Sejumlah instruksi memerintahkan
mesin tersebut untuk mengambil 2 bilangan dari bagian penyimpanan (store),
membawanya ke bagian pengolahan, dioperasikan, dan mengirim kembali hasilnya ke
bagian penyimpanan.
Ø
Perintah lain dapat menguji sebuah
bilangan dan secara bersyarat membagi bilangan tersebut tergantung pada apakah
bilangan tersebut positif atau negatif. Dengan mencatat suatu program berbeda
pada kartu-kartu input, maka mesin analitis tersebut padat diperintahkan untuk
melakukan perhitungan lain, sesuatu yang tidak dapat dilakukan olen mesin
diferensi.
c.
Konrad
Zuse (1930-an)
Konrad
zuse adalah seorang Mahasiswa Teknik Jerman yang membuat seri mesin hitung
otomatis dengan menggunakan relai-relai elektromagnetik dan Pembuatan mesin ini
tidak dapat diselesaikan karena tidak ada dana (dananya untuk perang), dan
Mesinnya rusak karena terkena bom oleh sekutu atas Berlin, tahun 1944 sehingga
karyanya tidak berpengaruh tertentu terhadap mesin sesudahnya.
d.
John
Atanasof dan George Stibbitz
Mesin
Atanasof menggunakan aritmetik biner dan memiliki kapasitor sebagai memori,
yang diperbarui secara periodic agar apa yang dimasukkan tidak hilang. Proses
ini disebut dengan “ Jogging the memory “, RAM bekerja
dengan cara yang sama, tapi mesin ini tidak pernah digunakan.
Komputer
Stibbitz, walaupun lebih primitive dari mesin Atanasof, tapi benar-benar dapat
bekerja. Stibbitz melakukan demonstrasi publik terhadap komputernya pada
Konferensi di Dartmouth College tahun 1940.
e.
Howard
Aiken (Havard)
Howard
Aiken menciptakan kalkulasi-kalkulasi bilangan yang rumit dan
Mengimplementasikan konsep-karya Babbage yaitu: Membuat relai-relai komputer
serbaguna.
Mesin Pertama (Mark I) diselesaikan
di Havard tahun 1944, mesin ini mempunyai 72 word, masing-masing terdiri
dari 23 digit desimal dan mempunyai waktu instruksi 6 detik input dan
output menggunakan pita kertas berlubang dan Pada saat Aiken menyelesaikan Mark
II, komputer relai telah usang dan Era elektronik dimulai.
Berikut ini perkembangan komputer
dari generasi ke 1 sampai generasi ke 4:
1.
Generasi
pertama (1945-1955)
Selama
perang dunia kedua negara-negara maju yang sedang berperang berlomba-lomba
menciptakan peralatan canggih yang digunakan untuk media informasi dan radar untuk
keperluan militer.Komputer diperkenalkan pertama kali di universitas
Pensylvania dengan berbasis teknologi tabung hampa udara yang
digunakan pada peralatan radio.
Konsep
utama arsitektur komputer diperkenalkan oleh john Von Neuman, Program dan
datanya diletakkan dalam memori yang sama , operasi aritmatika dasar dilakukan
dalam beberapa milidetik menggunakanteknologi tabung hampa udara untuk
menerapkanfungsi logika, teknologi ini menghasilkan peningkatan
kecepatan dengan kelipatan 100 hingga 1000 kali relatif terhadap
teknologi mekanik dan elektromekanik berbasis relay dan fungsi I/O dilaksanakan
oleh alat yang mirip mesin ketik .
2.
Generasai
kedua (1955-1965)
Perusahan
AT&T Bell laboratories menemukan Transistor pada akhir tahun 1940-an dan
dengan cepat menggantikan tabung hampa udara, pada periode ini dikembangkan
memori berinti magnetic, bahasa tingkat tinggi, program system yang disebut
Compiler, Prosedure I/O terpisah juga dikembangkan . pada periode ini IBM
menjadi produsen komputer terbesar.
3.
Generasi
ketiga (1965-1975)
Dengan
ditemukannya IC ( Integrated circuit) mulai menggantikan memori
berinti magnetic, adanya pengenalan microprogramming, pararelism, software
system operasi memungkinkan pembagian yang efisien suatu system komputer oleh beberapa
program user (multiuser), selain tiu dikembangkakn memori cache virtual,
computer mainframe system 360 dari IBM dan jenis mini komputer PDP dari Digital
Equipment Corporation merupakan komersial yang dominan pada generasi ini.
4.
Generasi
keempat(1975 – sekarang)
Teknik
Fabrikasi Integreted circuit berevolusi ketitik derah processor
utama lengkap dengan pembagian besar dari memori utama suatu komputer kecil
yang dapat diimplementasikan pada chip tunggal dengan 10000 transistor. Generasi
ini terus berkembang dengan ditemukannya Very large scale integration (VLSI)
sehingga memungkinkan processor berkembang semakin cepat dan kemampuan memori
mencapai kecepatan 2n.
KESIMPULAN
Arsitektur
komputer adalah konsep perencanaan dan struktur pengoperasian dasar dari suatu
sistem komputer. Pada sistem komputer konvisional terdapat dua element utama
yaitu Memori dan Prosesor. Karena itu prosesing paralel termasuk dalam bab
arsitektur komputer. Prosesing
Paralell merupakan salah satu teknik yang digunakan dalam komputasi, yaitu
teknik yang menggunakan dua atau lebih processor dalam melakukan komputasi dan
dilakukan secara bersamaan. Tujuan utama dari pemrosesan paralel adalah untuk
meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara
bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa
diselesaikan. Pada komputasi paralel dibagi menjadi 4 yaitu:
1.
Komputer
SISD (Single Instruction stream-Single Data stream)
SISD adalah konsep dari komputer yang
hanya menggunakan satu prosesor saja
2.
Komputer
SIMD (Single Instruction stream-Multiple Data stream)
SIMD adalah konsep dari komputer yang
menggunakan banyak prosesor yang sama dan mengolah data yang berbeda.
3.
Komputer
MISD (Multiple Instruction stream-Single Data stream)
MISD adalah konsep dari komputer yang
menggunakan banyak prosesor yang berbeda dan mengolah data yang sama.
4.
Komputer
MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream)
MIMD adalah konsep dari komputer yang
menggunakan banyak prosesor yang berbeda dan mengolah data yang berbeda.
Untuk saat ini arsitektur komputer
sangatlah berkembang pesat. Hampir setiap komponenanya memiliki banyak
perubahan dan banyak di implementasikan dengan baik. Perubahan yang sangat
mencolok itu terjadi pada bagian software dan tampilannya. Karena itu komputer
generasi ke empat sangat canggih dan cepat.
DAFTAR PUSAKA
http://qodel.blogspot.com/2011/04/parallel-processing.html
http://rivanipai.blogspot.com/2012/04/processing-parallel-dan-komputasi.html
http://rivanipai.blogspot.com/2012/04/processing-parallel-dan-komputasi.html