KOMPUTASI
& PARALLEL PROCESSING
Komputasi
Setiap jenis perhitungan atau penggunaan teknologi komputer dalam
pengolahan informasi. Perhitungan adalah proses setelah yang jelas model yang
dipahami dan dinyatakan dalam suatu algoritma , protokol , topologi jaringan ,
dll Perhitungan juga merupakan subyek utama dari ilmu komputer : menyelidiki
apa yang dapat atau tidak dapat dilakukan dengan cara komputasi.
Perhitungan dapat diklasifikasikan oleh setidaknya tiga
kriteria ortogonal: digital vs analog , sekuensial vs paralel vs bersamaan ,
bets vs interaktif .Dalam prakteknya, perhitungan digital sering digunakan
untuk mensimulasikan proses alam (misalnya, perhitungan Evolusi ), termasuk
yang lebih alami dijelaskan oleh model analog perhitungan (misalnya, jaringan
syaraf tiruan ).
Ilmu atau sains berdasarkan objek kajiannya
dibedakan antara Fisika, Kimia, Biologi dan Geologi. Ilmu dapat pula
digolongkan berdasarkan metodologi dominan yang digunakannya, yaitu ilmu
pengamatan/percobaan (observational/experimental science), ilmu teori
(theoretical science) dan ilmu komputasi (computational science). Yang terakhir
ini bisa dianggap bentuk yang paling baru yang muncul bersamaan dengan
perkembangan kekuatan pemrosesan dalam komputer dan perkembangan teknik-teknik
metode numerik dan metode komputasi lainnya.
Dalam ilmu (sains) tradisional seperti Fisika,
Kimia dan Biologi, penggolongan ilmu berdasarkan metodologi dominannya juga
mewujud, yang ditunjukkan dengan munculnya bidang-bidang khusus berdasarkan
penggolongan tsb. lengkap dengan jurnal-jurnal yang relevan untuk melaporkan
hasil-hasil penelitiannya. Sebagai contoh dalam kimia, melengkapi kimia
percobaan (experimental chemistry) dan kimia teori (theoretical chemistry),
berkembang pula kimia komputasi (computational chemistry), seperti juga di
bidang Biologi dikenal Biologi Teori (theoretical biology) serta Biologi
Komputasi (computational biology), lengkap dengan jurnalnya seperti Journal of
Computational Chemistry dan Journal of Computational Biology. Cara penggolongan
yang digunakan berbeda dengan cara penggolongan lain berdasarkan objek kajian,
seperti penggolongan kimia atas Kimia Organik, Kimia Anorganik, dan Biokimia.
Walaupun dengan titik pandang yang berbeda, ilmu
komputasi sebagai bentuk ketiga dari ilmu (sains) telah banyak disampaikan oleh
berbagai pihak, antara lain Stephen Wolfram dengan bukunya yang terkenal: A New
Kind of Science, dan Jürgen Schmidhuber.
Komputasi sains merupakan salah satu cabang ilmu
komputasi. Secara umum komputasi sains mengkaji aspek-aspek komputasi untuk
aplikasi / memecahkan masalah di bidang sains lain, seperti fisika, kimia,
biologi dan lain-lain.
Di Indonesia sudah banyak pertemuan atau kegiatan
ilmiah terkait dengan komputasi, tetapi umumnya lebih terkait dengan aspek
teknologi informasi. Sedangkan kajian di komputasi sains masih sangat kurang.
Hal ini tidak mengherankan karena komputasi sains lebih condong sebagai kajian
teori murni, sehingga komunitasnya masih sangat terbatas seperti halnya fisika
teori. Hanya ada satu kegiatan ilmiah yang terkait langsung dan fokus pada
kajian komputasi sains, yaitu Workshop on Computational Science yang diadakan
rutin setiap tahun oleh konsorsium yang tergabung dalam Masyarakat Komputasi
Indonesia - MKI.
Selain itu, telah tersedia juga portal ilmiah
untuk publik terkait dengan komputasi sains, yaitu komputasi. Jurnal di
Indonesia yang fokus pada topik komputasi adalah Journal of Theoretical and
Computational Studies JTCS. Jurnal ini merupakan kolaborasi dari MKI dan GFTI
Teori
Komputasi
Teori komputasi adalah sebuah bidang pelajaran
yang menggabungkan ilmu komputer dan matematika untuk menganalisis suatu
masalah dari data input yang dapat dipecahkan pada model matematika dengan
menggunakan suatu Algoritma. Teori komputasi juga merupakan cabang ilmu
komputer dan matematika yang membahas Apakah dan Bagaimanakah suatu masalah
dapat dipecahkan pada model komputasi dengan menggunakan Algoritma.
Bidang ini dibagi menjadi 3 (tiga) jenis, yaitu :
·
Teori
Komputabilitas,
·
Teori
Kompleksitas.
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. Selama ribuan tahun lalu, komputasi dan perhitungan
umumnya dilakukan dengan menggunakan kapur/batu tulis, pena, kertas, ataupun
dikerjakan secara mental dan kadang-kadang dengan bantuan suatu tabel. Namun
sekarang, berkembangnya zaman kebanyakan komputasi telah menggunakan komputer.
Komputasi yang menggunakan komputer inilah maka disebut dengan Komputasi
Modern. Komputasi modern digunakan untuk memecahkan masalah yang ada.
Perhitungan komputasi modern, yaitu :
·
Akurasi (bit,
floating point),
·
Kecepatan (dalam
satuan Hz),
·
Problem volume
besar (parallel),
·
Modelling (NN dan
GA),
·
Kompleksitas
(teori Big O).
Komputansi modern mempunyai karakteristik
komputasi modern yang terdiri atas 3 macam, yaitu :
·
Komputer -
komputer penyedia sumber daya bersifat heterogenous, karena terdiri dari
berbagai jenis perangkat keras, sistem operasi dan aplikasi yang terpasang,
·
Komputer -
komputer terhubung ke jaringan yang luas dengan kapasitas bandwidth yang
beragam,
·
Komputer maupun
jaringan tidak terdedikasi, bisa hidup atau mati sewaktu-waktu tanpa jadwal
yang jelas.
Implementasinya Komputasi Di Berbagai Bidang :
1.
Bidang Biologi :
terdapat Bioinformatics merupakan aplikasi dari teknologi informasi dan ilmu
komputer dalam penelitian bidang biologi molekuler.
2.
Bidang Fisika :
terdapat Computational Physics yang mempelajari algoritma numerik untuk memecah
kan teori kuantitatif fisika yang ada.
3.
Bidang Kimia :
terdapat Computational Chemistry yaitu penggunaan ilmu komputer untuk membantu
menyelesaikan masalah kimia, contohnya penggunaan super komputer untuk
menghitung struktur dan sifat molekul.
4.
Bidang Ekonomi :
terdapat Computational Economics yang mempelajari titik pertemuan antara ilmu
ekonomi dan ilmu komputer mencakup komputasi keuangan, statistika, pemrograman
yang di desain khusus untuk komputasi ekonomi dan pengembangan alat bantu untuk
pendidikan ekonomi.
5.
Bidang Sosiologi
: terdapat Computational Sosiology yaitu penggunaan metode komputasi dalam
menganalisa fenomena sosial.
6.
Bidang Geografi :
terdapat penggunaan komputasi yang diterapkan pada GIS (Geographic Information
System) yang berguna untuk menyimpan, memanipulasi dan menganalisa informasi
geografi.
7.
Bidang Geologi :
pada bidang geologi teori komputasi biasanya digunakan untuk pertambangan,
sebuah sistem komputer digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan
barang tambang yang terdapat di dalam tanah.
8.
Bidang Matematika
: terdapat numerical analysis yaitu sebuah algoritma dipakai untuk menganalisa
masalah - masalah matematika.
PARALEL
PROCESSING
Pemrosesan parallel dalam komputer, merupakan
pengolahan dari program instruksi dengan membagi di antara beberapa processor
dengan tujuan untuk menjalankan program dalam waktu singkat.
Sebuah program komputasi-intensif yang memakan
waktu satu jam untuk menjalankan dan menyalin program tape yang mengambil satu
jam untuk menjalankan akan mengambil total keseluruhan dua jam untuk
menjalankan. Bentuk awal dari pemrosesan parallel memungkinkan eksekusi
interleaved kedua program bersama-sama. Komputer akan memulai operasi I/O dan
sementara itu sedang menunggu operasi untuk menyelesaikan, itu akan
mengeksekusi program processor-intensive. Waktu eksekusi total untuk kedua
pekerjaan tersebut akan menjadi kurang lebih satu jam.
Peningkatan berikutnya merupakan multiprogramming.
Dalam sistem multiprogramming, beberapa program telah dikirim pengguna yang
masing-masing diperbolehkan untuk menggunakan processor dalam waktu yang
singkat. Untuk pengguna tampak bahwa semua program yang dilaksanakan pada saat
yang sama. Masalah pertama muncul pertentangan sumber daya di sistem ini.
Permintaan eksplisit untuk sumber daya menyebabkan masalah dari kebuntuan.
Kompetisi untuk sumber daya pada mesin tanpa melanggar instruksi mengarah pada
rutin critical section.
Langkah berikutnya dalam pengolahan parallel
adalah pengenalan multiprocessing. Dalam sistem ini, dua atau lebih processor
berbagi pekerjaan yang akan dilakukan. Versi awal memiliki master/slave
konfigurasi. Salah satu processor (master) diprogram untuk bertanggung jawab
atas semua pekerjaan dalam sistem, sementara yang lainnya hanya melakukan
tugas-tugas yang diberikan oleh master. Pengaturan ini diperlukan karena tidak
mengerti bagaimana mesin dalam program dapat berkerja bersama dalam pengolaan
sumber daya sistem.
Komputasi paralel adalah salah satu teknik
melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer
secara bersamaan. Biasanya diperlukan saat kapasitas yang diperlukan sangat
besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar ataupun karena tuntutan
proses komputasi yang banyak. 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.
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. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara
bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa
diselesaikan.
Sebagian besar komputer hanya mempunyai satu CPU,
namun ada yang mempunyai lebih dari satu. Bahkan juga ada komputer dengan
ribuan CPU. Komputer dengan satu CPU dapat melakukan parallel processing dengan
menghubungkannya dengan komputer lain pada jaringan. Namun, parallel processing
ini memerlukan software canggih yang disebut distributed processing software.
Parallel processing berbeda dengan multitasking, yaitu satu CPU mengeksekusi
beberapa program sekaligus. Parallel processing disebut juga parallel
computing.
KONSEP
KOMPUTASI PARALLEL PROCESSING
Paralel Processing adalah kemampuan menjalankan
tugas atau aplikasi lebih dari satu aplikasi dan dijalankan secara simultan
atau bersamaan pada sebuah komputer. Secara umum, ini adalah sebuah teknik
dimana sebuah masalah dibagi dalam beberapa masalah kecil untuk mempercepat
proses penyelesaian masalah.
Terdapat dua hukum yang berlaku dalam sebuah
parallel processing. yaitu:
a.
Hukum Amdahl: Amdahl
berpendapat, “Peningkatan kecepatan secara paralel akan menjadi linear,
melipatgandakan kemampuan proses sebuah komputer dan mengurangi separuh dari
waktu proses yang diperlukan untuk menyelesaikan sebuah masalah.”
b.
Hukum Gustafson: Pendapat
yang dikemukakan Gustafson hampir sama dengan Amdahl, tetapi dalam pemikiran
Gustafson, sebuah komputasi paralel berjalan dengan menggunakan dua atau lebih
mesin untuk mempercepat penyelesaian masalah dengan memperhatikan faktor
eksternal, seperti kemampuan mesin dan kecepatan proses tiap-tiap mesin yang
digunakan.
Gambar diatas merupakan contoh dari sebuah
komputasi paralel, dimana pada gambar diatas terdapat sebuah masalah, dari
masalah tersebut dibagi lagi menjadi beberapa bagian agar sebuah masalah dapat
dengan cepat diatasi.
TUJUAN
KOMPUTASI PARALEL
Tujuan dari komputasi paralel adalah meningkatkan
kinerja komputer dalam menyelesaikan berbagai masalah. Dengan membagi sebuah
masalah besar ke dalam beberapa masalah kecil, membuat kinerja menjadi cepat.
Formula komputasi paralel yang diajukan pada hukum
Amdahl
Dimana a adalah banyaknya paralel yang terjadi.
Secara teori, artinya proses penyelesaian masalah menjadi lebih cepat dengan
menggunakan komputasi paralel.
Salah satu jenis penggunaan komputasi paralel
adalah: PVM(Parallel Virtual Machine) Merupakan sebuah perangkat lunak yang
mampu mensimulasikan pemrosesan paralel pada jaringan.
MODEL
KOMPUTASI PARALEL.
1.
Embarasingly
Parallel adalah pemrograman paralel yang digunakan pada masalah-masalah yang
bisa diparalelkan tanpa membutuhkan komunikasi satu sama lain. Sebenarnya
pemrograman ini bisa dibilang sebagai pemrograman paralel yang ideal, karena
tanpa biaya komunikasi, lebih banyak peningkatan kecepatan yang bisa dicapai.
2.
Taksonomi dari
model pemrosesan paralel dibuat berdasarkan alur instruksi dan alur data yang
digunakan:
a.
SISD (Single
Instruction Single Datapath) merupakan prosesor tunggal, yang bukan paralel.
b.
SIMD (Single
Instruction Multiple Datapath)alur instruksi yang sama dijalankan terhadap
banyak alur data yang berbeda. Alur instruksi di sini kalau tidak salah
maksudnya ya program komputer itu. trus datapath itu paling ya inputnya, jadi
inputnya lain-lain tapi program yang digunakan sama.
c.
MIMD (Multiple
Instruction Multiple Datapath)alur instruksinya banyak, alur datanya juga
banyak, tapi masing-masing bisa berinteraksi.
d.
MISD (Multiple
Instruction Single Datapath)alur instruksinya banyak tapi beroperasi pada data
yang sama.
HUBUNGAN KOMPUTASI
MODERN DENGAN PARALLEL PROCESSING
Tujuan dari komputasi paralel adalah meningkatkan
kinerja komputer dalam menyelesaikan berbagai masalah. Dengan membagi sebuah
masalah besar ke dalam beberapa masalah kecil, membuat kinerja menjadi cepat.
Formula komputasi paralel yang diajukan pada hukum
Amdahl. Dimana a adalah banyaknya paralel yang terjadi. Secara teori, artinya
proses penyelesaian masalah menjadi lebih cepat dengan menggunakan komputasi
paralel.
Jadi, sudah jelas tertera bahwa hubungan dari
Komputasi Modern dan Pemrosesan Parallel adalah penggunaan komputer dengan
pemrosesan paralel sangat mempercepat kinerja dibandingkan dengan penyelesaian
masalah dengan satu CPU. Oleh sebab itu, peningkatan kinerja atau proses
komputasi semakin diterapkan, salah satunya adalah dengan cara 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. Komputasi dengan
paralel processing akan menggabungkan beberapa CPU, dan membagi-bagi tugas
untuk masing-masing CPU tersebut. Jadi, satu masalah terbagi-bagi
penyelesaiannya.
Kelebihan
dan Kekurangan Artikel
+ Kelebihan:
1.
Informasi yang
saya kumpulkan dari sumber yang jelas dan memiliki kesamaan informasi bila
dibandingkan sumber yang lainnya.
2.
Menurut penuturan
saya artikel yang dibuat ini sudah memiliki informasi yang terperinci dan dapat
dipahami.
3.
Dalam artikel ini
penjelasan mengenai perbedaan – perbedaan sudah ada di setiap aspeknya.
4.
Artikel yang
dibuat ini sudah sesuai dengan kebutuhan pembaca.
5.
Menyebutkan fakta
atau kejadian yang ada pada saat penemuan komputasi modern ini dengan
dimasukkannya informasi tentang sejarah komputasi modern.
6.
Banyaknya
point-point dalam penjelasan membuat pembaca lebih mudah memahami informasi
yang terkandung.
- Kekurangan:
1.
Sumber dari
artikel masih diambil melalui blog pribadi, tetapi sudah saya bandingkan dengan
sumber lainnya dan semuanya hampir sama isi informasinya.
2.
Kurangnya contoh
implemetasi dari komputasi pada artikel tersebut.
3.
Kurangnya gambar
agar memperjelas tulisan dari artikel tersebut.
