Recent post
ARSITEKTUR PARALEL KOMPUTER
Dalam taksonomi arsitektur paralel ada dua keluarga
arsitektur paralel yang banyak diterapkan adalah: SIMD dan MIMD, dimana untuk
mesin yang murni MISD tidak ada.
Arsitektur SIMD
Mesin SIMD secara umum mempunyai karakteristik sbb:
♦
Mendistribusi proses ke sejumlah besar hardware
♦
Beroperasi terhadap berbagai elemen data yang berbeda
♦
Melaksanakan komputasi yang sama terhadap semua elemen data
Peningkatan kecepatan pada SIMD proporsional dengan
jumlah hardware (elemen pemroses) yang tersedia.
Sebagai perbandingan, pada gambar dibawah, untuk
sistem SISD (a), X1, X2, X3, dan X4 merepresentasikan blok instruksi, setelah
mengeksekusi X1, tergantung dari nilai X, X3 atau X2 dieksekusi kemudian X4.
Pada sistem SIMD, beberapa aliran data ada yang memenuhi X=? dan ada yang
tidak, maka beberapa elemen akan melakukan X3 dan yang lain akan melakukan X2
setelah itu semua elemen akan melakukan X4.
Array Element pemroses atau biasa disebut Processor
Array dapat berbeda satu sama lain berdasarkan:
♦
Struktur elemen pemroses
♦
Struktur unit kontrol
♦
Struktur memori
♦
Topologi interkoneksi
♦
Struktur input/output
MasPar MP-1
Dua bagian utama
dalam arsitektur MasPar yaitu:
1. MasPar
Front End (DEC3100 WS dgn ULTRIX)
2. Data
Parallel Unit (DPU)
♦
Array Control Unit (ACU)
♦
Processor Element Array (PE Array) (64X64 =4096 PEs)
Array Control Unit (ACU) melaksanakan dua tugas:
1. Eksekusi
instruksi trehadap data singular
2. Secara
simultan memberi instruksi yang beroperasi pada data paralel untuk tiap PE
Arsitektur MISD
Prosesor
pipeline adalah prosesor MISD yang bekerja berdasarkan prinsip pipelining. Pada
pipeline proses dapat dibagi menjadi beberapa tahap dan beberapa proses dapat
dilaksanakan secara simultan.
Waktu eksekusi
lebih cepat dibandingkan dengan proses serial.
Prinsip
pipelining dapat digunakan pada dua level yang berbeda:
Pipeline
unit aritmatika
Pipeline
unit kontrol
Seperti
terlihat pada gambar dibawah:
Operasi
pipeline dapat dilaksanakan secara siklus yaitu cyclic pipeline, dimana dapat
dibagi dalam 5 tahap:
•
Operasi
baca (dari shared memories)
•
Operasi
transfer (memori ke elemen pemroses)
•
Operasi
eksekusi (di elemen pemroses)
•
Operasi
transfer (elemen pemroses ke memori)
•
Operasi
simpan (di shared memories)
Secara umum,
prinsip pipeline dapat diterapkan pada beberbagai level, seperti:
•
Level
instruksi (unit pemrosesan instruksi)
•
Level
subsystem (unit aritmatika pipeline)
•
Level
system (level hardware/software) Secara umum arsitektur pipeline dapat dilihat
pada gambar dibawah ini
CDC Star 100
CPU terdiri dari
dua unit aritmatika floating point pipeline
Systolic Array
Processor
Merupakan arsitektur array pipeline multidimensional
yang dirancang untuk mengimplementasikan fixed algorithm. Array systolic
dibentuk dengan jaringan unit fungsional yang secara lokal terkoneksi. Array
dapat beroperasi secara sinkronus dengan multidimensional pipelining.
Arsitektur MIMD
Sistem MIMD merupakan sistem multiprocessing atau
multicomputer dimana tiap prosesor mempunyai unit kontrol dan program sendiri.
Karakteristiknya:
• Proses
didistribusikan ke beberapa prosesor independent
• Berbagi
sumbar daya, termasuk memori, processor
• Operasi
tiap processor secara independent dan simultan
• Tiap
processor menjalankan programnya sendiri
Komputer MIMD: sistem tightly coupled (global memory)
dan loosely coupled (local memory).
Intel iPSC
Machines
Sistem iPSC terdiri dari: 1, 2 atau 4 unit komputesi
(cube) dan prosesor host (cube manager). Cube merupakan processing nodes yang
terinterkoneksi hypercube yang mempunyai memori dan prosesor sendiri.
Symmetry
Machine
SM dapat memperkejakan 30 processor, dimana merupakan
contoh UMA MIMD (tightly coupled)
Carnegie-Mellon
Multi-Mini_Processor (C.mmp) Processor dikelompokkan ke dalam cluster local
dan diorganisasikan kedalam struktur tree dan berkoneksi lewat Inter-Cluster
Buses.
Arsitektur Hibrid SIMD-MIMD
Arsitektur hibrid SIMD-MIMD adalah sistem pemrosesan
paralel dengan struktur yang dapat diubah sebagai satu atau lebih arsitektur
SIMD dan /atau MIMD independen dengan ukuran yang bervariasi.
Ada tiga kategori utama arsitektur SIMD-MIMD:
1. PASM:
Partionable SIMD-MIMD systems
2. VLIW:
Very Long Instruction Word systems
3. MSIMD:
Multiple SIMD systems
Arsitektur
PASM
Arsitektur PASM dikembangkan
unutk image processing.
System Control Unit bertanggung jawab terhadap
penjadualan proses, alokasi sumber daya, modus paralelisme, dan koordinasi
keseluruhan.
Microcontrollers mengontrol aktivitas, dimana
masingmasing memiliki microprocessor dan dua unit memori untuk melaksanakan
loading memori dan komputasi.
Microprocessors melaksanakan komputasi SIMD dan MIMD.
Memory modules digunakan untuk penyimpanan data dalam
modus SIMD dan penyimpanan kedua data dan instruksi pada modus MIMD
Arsitektur
VLIW
Elemen pemroses dibawah kontrol terpusat, tetapi
individual elemen pemroses dapat melaksanakan operasi berbeda pada data yang
berbeda. Instruksi yang sangat panjang pelaksanaannya dapat dilakukan secara
paralel.
Arsitektur
Aliran Data
Pada arsitektur aliran data, operasi dapat
dilaksanakan dengan memperbolehkan instruksi dilaksanakan segera setelah
operand dan sumber daya komputasinya tersedia. Bila data untuk beberapa
instruksi datang secara berbarengan maka instruksi dapat dieksekusi secara
paralel.
Arsitektur aliran data dibagi menjadi tiga kategori
yagn berbeda:
1. Arsitektur
statis; dapat mengevaluasi hanya satu graf program
2. Arsitektur
statis yang dapat di rekonfigurasi ulang; mempunyai beberapa processor dimana
interkoneksi logika antar processor dibuat setelah program diload, maka koneksi
ini harus ditentukan pada saat kompilasi dan program yang diload tetap selama
eksekusi
3. Arsitektur
Dinamis; arsitektur ini mengijinkan program untuk dievaluasi secara dinamis,
koneksi logika antar processor dapat berubah selama eksekusi berlangsung
Pendahuluan
Quantum Computation itu sendiri adalah suatu bidang studi yang memfokuskan kepada teknologi komputer yang sedang berkembang berdasarkan prinsip-prinsip dari teori kuantum. Dimana dijelaskan mulai dari sifat serta perilaku energi dan materi pada kuantum (atom dan sub atom) tingkat. Lalu apa bedanya Quantum Computation dengan Quantum Computing??? Berikut ini perbedaanya :
• Quantum Computing adalah alat hitung yang menggunakan sebuah fenomena mekanika kuantum, misalnya superposisi dan keterkaitan untuk melakukan operasi data. Dalam komputasi klasik, jumlah data dihitung dengan bit. Dalam komputer kuantum, hal ini dilakukan dengan qubit. Prinsip dasar komputer kuantum adalah bahwa sifat kuantum dari partikel dapat digunakan untuk mewakili data dan struktur data dan bahwa mekanika kuantum dapat digunakan untuk melakukan operasi dengan data ini. Dalam hal ini untuk mengembangkan komputer dengan sistem kuantum diperlukan suatu logika baru yang sesuai dengan prinsip kuantum. Dan apa itu Qubit serta Mekanika Kuantum?
• Qubit atau Binary Digit merupakan ukuran terkecil data dalam sebuah komputer yang hanya terdiri dari 1 atau 0, nyala atau mati, benar atau salah, tidak ada selain dari dua kemungkinan itu. Tapi qubit atau quantum bit, bisa memiliki tiga kemungkinan yaitu 1, 0 atau supersisi dari 1 dan 0. Iya, tidak dan mungkin. Qubit menggunakan mekanika kuantum (hukum fisika yang berlaku hanya untuk partikel yang sangat kecil seperti atom) untuk mengkodekan informasi baik sebagai 1 dan 0 pada saat yang sana. Sedangkan
• Mekanika Kuantum merupakan cabang dasar fisika yang menggantikan mekanika klasik paa tataran atom dan sub atom. Kuantum komputer menggunakan fenomena dari mekanika kuantum yang berupa superposition, entanglement, multi verse dan tunneling. Superposition adalah keadaan dimana diantara 2 kemungkinan atau bisa disebut gabungan 2 kemungkinan.
Sejarah Singkat Quantum Computing
• Pada
tahun 1970'an pencetusan atau ide tentang komputer kuantum pertama kali muncul
oleh para fisikawan dan ilmu wan komputer seperti Charles H. Bennet dari IBM,
Paul A.
Benioff dari Argonne National Laboratory, Illinois,
David Deutsch dari University of Oxford dan Richard P. Feynman dari California
Institute of Technology (Caltech).
• Feynman
dari California Institute of Technology yang pertama kali mengajukan dan
menunjukkan model bahwa sebuah sistem kuantum dapat digunakan untuk melakukan
komputasi. Feyman juga menunjukkan bagaimana sistem tersebut dapat menjadi
simulator bagi fisika kuantum.
• Pada
tahun 1985, Deutsch menyadari esensi dari komputasi oleh sebuah komputer
kunatum dan menunjukkan bahwa semua proses fisika secara prinsipil dapat
dimodelkan melalui komputer kuantum. Dengan demikian, komputer kuantum memiliki
kemampuan yang melebihi komputer klasik.
• Pada
tahun 1995, Peter Shor merumuskan sebuah algoritma yang memungkinkan penggunaan
komputer kuantum untuk memecahkan masalah faktorisasi dalam teori bilangan.
Sampai saat ini, riset dan eksperimen pada bidang komputer kuantum masih terus
dilakukan diseluruh dunia. Berbagai metode dikembangkan untuk memungkinkan
terwujudnya sebuah komputer yang memiliki kemampuan yang luar biasa ini. Sejauh
ini, sebuah komputer kuantum yang telah dibangun hanya dapat mencapai kemampuan
untuk memfaktorkan dua digiat bilangan. Komputer kuantum ini dibangun pada
tahun 1998 di Los Alamos, Amerika Serikat menggunakan NMR (Nuclear Magnetic
Resonance).
Navigation
