Paralel prosesor

download Paralel prosesor

of 28

Embed Size (px)

Transcript of Paralel prosesor

PowerPoint Presentation

KELOMPOK 12Adola Silaban - 141112222M. Fahmi - 141114061Dewantoro Munte - 1411128181

PARALEL PROSESOR

Organisasi berbagai ProsesorMultiprosesor SimetrisKoherensi CacheOrganisasi dan Arsitektur Komputer2

2

3Definisi(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.

4Latar Belakang Munculnya Paralel Prosesor :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.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.Kebutuhan akan kinerja.

RISC (Reduced Instruction Set Computer) : sebuaharsitektur 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) dariIntel Corporation,Alpha AXP dariDEC,R4x00 dariMIPS Corporation,PowerPC danArsitektur POWER dariInternational Business Machine. Selain itu, RISC juga umum dipakai padaAdvanced RISC Machine (ARM) danStrongARM (termasuk di antaranya adalah IntelXScale),SPARC danUltraSPARC dariSun Microsystems, sertaPA-RISC dariHewlett-Packard.

4

Organisasi Berbagai Prosesor

5

5

6

Klasifikasi Perancangan Prosesor ParalelProsesor ParalelFengShore Mesin I Mesin II Mesin III Mesin IV Mesin V Mesin VI SISD SIMD MISD MIMDFlynn

WSBS WSBP WPBS WPBP

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. 6

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.7Klasifikasi 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)

7

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 tunggalContoh 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.

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 UnitIS: 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.8

Gambar : Mainframe PC

9

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.

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.

10

Gambar : Brightness Setting Image

11

11

Multiple Instruction stream Single Datastream (MISD)

12Sejumlah 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.

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.12

Gambar : Kontrol Pesawat Ulang-alik.

13

13

Multiple Instruction stream MultipleData stream (MIMD)

14Sejumlah 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.

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.MulticomputerContoh pengolahan model MIMD adalah pada pemrosesan processor ganda/ Multi Processor seperti Intel Core i7 yang dapat mengeksekusi instruksi berbeda pada data yang berbeda.14

15LanjutanParalel Prosesor (parallel processing) MIMD biasanya terjadi pada 2 komponen komunikasi, yaitu :Multi ProcessorSebuah sistem komputer paralel yang didasrkan pada pemakaian memori tunggal secara bersama-samaModel multiprosesor berkembang menjadi software :Menggunakan bersama sebuah ruang alamat virtual tunggal yang dipetakan pada memori bersamaUntuk membaca atau menulis sebuah word memori dengan menjalankan instruksi LOAD dan STOREMultiprosesor sulit untuk dikembangkan tapi mudah diprogram Contoh : Sun Enterprise 10000, Sequent NUMA-Q, SGI Origin 2000 dan HP/ Convex Exemplar

15

Gambar : Multi Prosesor buatan SUN

Multi prosesor ini berjalan dengan pemrosesan secara paralel16

16

17LanjutanMulti KomputerSebuah sistem komputer paralel dimana setiap CPU memiliki memorinya sendiri dan independenDisebut juga dengan Sistem Memori TerdistribusiSetiap CPU memori lokal sendiri yang bisa diakses dengan hanya menjalankan instruksi LOAD dan STORE, tetapi tidak bisa diakses oleh CPU lainMultikomputer memiliki satu ruang alamat fisik per CPUMultikomputer mudah untuk dikembangkan tapi sulit diprogram Contoh : SP2 IBM, Option Red Intel/ Sandina dan COW Wisconsin

17

Gambar : Multi Komputer SP2 buatan IBM

18