TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

50
Pengolahan Paralel @2012,Eko Didik Widianto Pengolahan Paralel Konsep Pengolahan Paralel Umpan Balik Lisensi Pengolahan Paralel Kuliah#2 TSK205 Sistem Digital - TA 2011/2012 Eko Didik Widianto Teknik Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

description

slide show pengolahan parallel

Transcript of TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

Page 1: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 1/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Umpan Balik

Lisensi

Pengolahan ParalelKuliah#2 TSK205 Sistem Digital - TA 2011/2012

Eko Didik Widianto

Teknik Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

Page 2: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 2/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Umpan Balik

Lisensi

Tentang Kuliah

Sebelumnya dibahas tentang:

Deskripsi, tujuan, sasaran dan materi kuliah TSK-617

Pengolahan Paralel Latar belakang perlunya riset dan teknik pengolahan

paralel: kapasitas prosesor (Moore), manufacturability dan

densitas power Umpan Balik: apa yang melatarbelakangi kenapa

pengolahan paralel diperlukan?

Dalam kuliah ini, akan dibahas konsep pengolahanparalel:

Definisi dan terminologi pengolahan paralel Pemrosesan serial vs paralel Sumber-sumber daya komputer paralel beserta

karakteristiknya Kebutuhan pengolahan paralel untuk computional science  Contoh aplikasi yang menggunakan sistem pengolahan

paralel yang ada saat ini Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Page 3: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 3/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Umpan Balik

Lisensi

Kompetensi Dasar

Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa akan mampu:

1. [C2] Menjelaskan karakteristik sistem paralel dan

pengolahan paralel

2. [C2] Menjelaskan sumber-sumber daya komputer paralel

dan karakteristiknya

3. [C2] Menjelaskan contoh sistem yang menggunakan

pengolahan paralel dan menjabarkan faktor apa saja yangmelatarbelakanginya

AcknowledmentMateri dan gambar didapat dari: Introduction to Parallel Computing di

h t t p s : / / c o m p u t i n g . l l n l . g o v / t u t o r i a l s / p a r a l l e l _ c o m p /  

Link Website: h t t p : / / d i d i k . b l o g . u n d i p . a c . i d / 2 0 1 2 / 0 2 / 2 5 /  

k u l i a h - t s k - 6 1 7 - p e n g o l a h a n - p a r a l e l - 2 0 1 1 /  

Email: [email protected]

Page 4: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 4/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Umpan Balik

Lisensi

Bahasan

Pengolahan Paralel

TerminologiPemrosesan Serial vs Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan Paralel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Page 5: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 5/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Bahasan

Pengolahan Paralel

TerminologiPemrosesan Serial vs ParalelKebutuhan KomputasiBenefit Pengolahan ParalelAplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan ParalelArsitektur KomputerTaksonomi FlynnArsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Page 6: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 6/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Definisi Pengolahan Paralel Webopedia.com1

The simultaneous use of more than one CPU to execute a

program

Wikipedia.com2

The simultaneous use of more than one CPU or processor

core to execute a program or multiple computational threads

Oxford Dictionary of Science

A technique that allows more than one process – stream of

activity – to be running at any given moment in a computersystem, hence processes can be executed in parallel. This

means that two or more processors are active among a

group of processes at any instant

Parallel computing: a form of computation in which many

calculations are carried out simultaneously, operating onthe principle that large problems can often be divided intosmaller ones, which are then solved concurrently ("inparallel")3

1http://www.webopedia.com/TERM/P/parallel_processing.html2http://en.wikipedia.org/wiki/Parallel_processing

3Almasi, G.S. and A. Gottlieb (1989). Highly Parallel Computing.Benjamin-Cummings publishers, Redwood City, CA

Page 7: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 7/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Process, Thread, Multi-CPU

(source:

http://www.javamex.com/tutorials/threads/how_threads_work.shtml)

Page 8: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 8/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Bahasan

Pengolahan Paralel

TerminologiPemrosesan Serial vs ParalelKebutuhan KomputasiBenefit Pengolahan ParalelAplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan ParalelArsitektur KomputerTaksonomi FlynnArsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Page 9: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 9/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Pemrosesan Tunggal (Serial)

Dijalankan di komputer tunggal dengan 1 CPU

Problem dipecah dalam instruksi dengan eksekusiberurutan, hanya satu eksekusi dalam satu waktu

Page 10: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 10/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Pemrosesan Paralel

Dijalankan menggunakan banyak CPU

Problem dipecah menjadi bagian yang dapat dikerjakansecara bersamaan

Tiap bagian dipecah menjadi instruksi terurut

Instruksi tiap bagian dieksekusi secara simultan di CPUberbeda

Page 11: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 11/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Karakteristik Pengolahan Paralel

Mempunyai kemampuan untuk:

Memecah problem ke dalam beberapa task yang dapatdikerjakan secara simultan

Menjalankan multi instruksi program dalam satu waktu

Menyelesaikan problem lebih cepat di multi sumberdaya komputasi daripada sumber daya tunggal

Page 12: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 12/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Sumber Daya Komputing Paralel

4 5

4http://www.nersc.gov/nusers/resources/franklin/about.php5http://en.wikipedia.org/wiki/Beowulf_%28c omputing%29

P l h P l l

Page 13: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 13/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Bahasan

Pengolahan Paralel

TerminologiPemrosesan Serial vs ParalelKebutuhan KomputasiBenefit Pengolahan ParalelAplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan ParalelArsitektur KomputerTaksonomi FlynnArsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Pengolahan Paralel

Page 14: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 14/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Semesta adalah Paralel

Semesta bersifat paralel, sehingga model paralel memberikan

hasil terbaik -> pengolahan paralel

proses fisik terjadi paralel: aliran fluida, pergerakan planet,

pola cuaca, galaksi proses sosial terjadi paralel: koloni semut, assembly lines,

trafik

Pengolahan Paralel

Page 15: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 15/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Kebutuhan Pemrosesan: Computational

Science Pemrosesan paralel merupakan ’the high end of

computing’

“An important development in sciences is occurring at the intersection of computer science and the sciences that has the potential to 

have a profound impact on science. It is a leap from the application of computing . . . to the integration of 

computer science concepts, tools,

and theorems into the very fabric 

of science .” -Science 2020 Report,March 2006 

Pengolahan Paralel

F k P b h

Page 16: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 16/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Faktor Perubahan

Terus meningkatnya daya komputasi secara eksponensial-> simulasi menjadi pilar ketiga dari science, melengkapiteori dan eksperimen

Terus meningkatnya jumlah data eksperimen secareeksponensial -> teknik dan teknologi analisis data,visualisasi, jaringan dan kolaraborasi menjadi esensialdalam semua data aplikasi science

Pengolahan Paralel

Si l i Pil K i d l S i

Page 17: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 17/49

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Simulasi: Pilar Ketiga dalam Science

Metode scientific dan rekayasa tradisional(1) Mengerjakan teori atau desain di atas kertas

(2) Melakukan eksperimen atau membangun sistem

Kelemahan

Terlalu susah, terlalu mahal, terlalu lambat (menunggu evolusigalaksi), terlalu berbahaya (senjata, cuaca)

Paradigma komputasi:

(3) menggunakan komputer untuk mensimulasi dan menganalisisfenomena

Menggunakan hukum fisik dan metode numerik yang efisien Menganalisis hasil simulasi dengan perangkat dan metode

komputasional

Pengolahan Paralel

D t I t i

Page 18: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 18/49

e go a a a a e

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Data Intensive

Pengolahan Paralel

P t CMB

Page 19: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 19/49

g

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Peta CMB

Merekam jejak unik primordial melalui suhu dan polarisasi Mengekstrak fluktuasi suhu uKelvin merupakan tantangan

komputasi serius

Pengolahan Paralel

Content based Image Retrie al (K rt

Page 20: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 20/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Content-based Image Retrieval (Kurt

Keutzer)

Aplikasi teknik computer vision untuk problem imageretrieval: mencari gambar digital dalam database yang

besar

Pengolahan Paralel

Bahasan

Page 21: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 21/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Bahasan

Pengolahan Paralel

TerminologiPemrosesan Serial vs ParalelKebutuhan KomputasiBenefit Pengolahan ParalelAplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan ParalelArsitektur KomputerTaksonomi FlynnArsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Pengolahan Paralel

Alasan Menggunakan Pengolahan Paralel

Page 22: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 22/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Alasan Menggunakan Pengolahan Paralel

Menghemat waktu dan biaya

Penggunaan lebih banyak resource untuk satu task akanmempercepat waktu pengerjaan, dengan potensi

penghematan biaya Cluster dapat dibangun dengan komponen komoditas dan

murah

Mengerjakan problem yang lebih besar Banyak problem tidak bisa dipecahkan dengan komputer

tunggal, memori terbatas: Grand Challenge, web search

engine yang memproses jutaan transaksi perdetik

Menyediakan concurrency

Sumber daya pararel dapat melakukan banyak hal secarasimultan. Contoh: access grid yang menyediakan jaringan

kolaborasi global 6

6http:// www.accessgrid.org

Pengolahan Paralel

Alasan Menggunakan Pengolahan Paralel

Page 23: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 23/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Alasan Menggunakan Pengolahan Paralel

(Cont.)

Menggunakan sumber daya non-lokal

Menggunakan sumber daya lewat jaringan/internet: BOINC,

SETI@home, Folding@home

Keterbatasan pengolahan serial

Kecepatan transmisi. Limit: kecepatan cahaya (30cm/ns),

kabel tembaga (9cm/ns) Batas miniaturisasi: teknologi pemrosesan IC Batas ekonomis: biaya semakin mahal untuk membuat

prosesor tunggal semakin cepat

Arsitektur komputer menggunakan paralelisme di level hardware

untuk meningkatkan performansi:

Unit eksekusi multiple Pipeline instruksi Multi-core

Pengolahan Paralel

Daya Listrik Terkontrol

Page 24: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 24/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Daya Listrik Terkontrol

Pergeseran paradigma Old:Mempercepat frekuensi merupakan metode utama

untuk meningkatkan performansi prosesor New: Menambah paralellisme yang menjadi metode utama

Pengolahan Paralel

Bahasan

Page 25: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 25/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Bahasan

Pengolahan Paralel

TerminologiPemrosesan Serial vs ParalelKebutuhan KomputasiBenefit Pengolahan ParalelAplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan ParalelArsitektur KomputerTaksonomi FlynnArsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Pengolahan Paralel

BOINC: Voluntary Computing

Page 26: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 26/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

BOINC: Voluntary Computing

Berkeley Open Infrastructure for Network Computing(BOINC)7

Active: 323,676 volunteers, 524,265 computers

24-hour average: 5,744.07 TeraFLOPS

7http://boinc.berkeley.edu

Pengolahan Paralel

Folding@Home

Page 27: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 27/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Folding@Home

Menganalisa data dari protein folding, misfolding, dan related

diseases8

Active: Lebih dari 400rb CPU

8,045 TeraFLOPS

8http://folding.stanford.edu/ 

Pengolahan Paralel

SETI@Home

Page 28: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 28/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

SETI@Home Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) 9

Download dan menganalisa data teleskop radion

730 TFlops

http://setiathome.berkeley.edu/ss_graphics.php9http://setiathome.berkeley.edu/ 

Pengolahan Paralel

Distributed Computing

Page 29: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 29/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Terminologi

Pemrosesan Serial vs

Paralel

Kebutuhan Komputasi

Benefit Pengolahan Paralel

Aplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan

Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Distributed Computing

Cluster computer: Beowulf

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Beowulf.jpg

Grid Computing: Globus

Cloud Computing: Nimbus, Eucalyptus, Openstack

Pengolahan Paralel

Bahasan

Page 30: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 30/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur KomputerTaksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Bahasan

Pengolahan Paralel

TerminologiPemrosesan Serial vs ParalelKebutuhan KomputasiBenefit Pengolahan ParalelAplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan ParalelArsitektur KomputerTaksonomi FlynnArsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Pengolahan Paralel

@2012 Ek DidikArsitektur von Neumann

Page 31: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 31/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur KomputerTaksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Arsitektur von Neumann

Paper tentang requirement dasar darikomputer elektronik (1936)

Terdiri atas 4 komponen utama: 1) memori,2) unit kontrol, 3) aritmetic logic unit dan 4)input/output

RAM (R/W) untuk menyimpan instruksi dandata

Instruksi: data terkode yangmemberitahu komputer apa yang harusdikerjakan

data: informasi yang digunakan olehprogram

Unit kontrol mengambil instruksi/data darimemori, decode instruksi danmengkoordinasikan operasi

ALU melakukan operasi aritmetika

I/O interface ke operator

John von Neumann

(1903-1957)

Pengolahan Paralel

@2012 Eko DidikBahasan

Page 32: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 32/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur KomputerTaksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Pengolahan Paralel

TerminologiPemrosesan Serial vs ParalelKebutuhan KomputasiBenefit Pengolahan ParalelAplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan ParalelArsitektur KomputerTaksonomi FlynnArsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Pengolahan Paralel

@2012 Eko DidikTaksonomi Flynn

Page 33: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 33/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

y

Klasifikasi arsitektur komputer (1966)

Membedakan arsitektur komputermultiprocesor berdasarkan dimensi instruksidan data. Kemudian tiap dimensi dibagimenjadi single atau multiple

Single

Instruction

Multiple

Instruction

Single Data SISD MISD

Multiple

Data

SIMD MIMD

Michael J. Flynn

(1903-1957)

Pengolahan Paralel

@2012 Eko DidikSingle Instruction, Single Data (SISD)

Page 34: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 34/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

g , g ( )

Komputer serial(non-paralel)

Hanya satu instruksi yangdijalankan oleh CPUdalam satu siklus waktu

Hnaya satu data yangdigunakan sebagain inputdalam satu siklus waktu

Eksekusi deterministik

Contoh: PC single-core,mainframe generasi lama

SISD

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikSingle Instruction, Multiple Data (SIMD)

Page 35: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 35/49

@2012,Eko DidikWidianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

g p ( )

Tipe komputer paralel

Semua processing unit(PU) mengeksekusiinstruksi yang sama dalamsatu waktu

Tiap PU memproses dapatberoperasi dengan datayang berbeda

SIMD

Untuk problem spesial: pemrosesan grafik

Sinkronous dan eksekusi deterministik Tipe: prosesor array, vector pipeline

Contoh: Komputer dengan GPU

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikMultiple Instruction, Single Data (MISD)

Page 36: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 36/49

@ ,Widianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Data tunggal diolah olehbeberapa PU

Tiap PU mengolah datasecara independen

Contoh: komputer

experimen Carnigie Mellon(1971)

MISD

Beberapa penggunaan:

Operasi pemfilteran frekuensi secara multiple dari sinyal

tunggal Penerapan algoritma kriptografi multipe untuk memecah

satu pesan terkode (ciphertext)

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikMultiple Instruction, Multiple Data (MIMD)

Page 37: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 37/49

Widianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Hampir semua komputer

modern masuk kategoriMIMD

Tiap prosesor mungkinmengeksekusi instruksiyang berbeda

Tiap prosesor mungkinmengolah data yangberbeda

MIMD

Eksekusi bisa sinkronous atau asinkron, deterministik ataunon-deterministik

Eksekusi deterministik di sistem paralel menjadi objek riset

Contoh: multicore PC, cluster computer, grid computer

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikTerminologi

Page 38: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 38/49

Widianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Task adalah bagian-bagian kerja komputasional, bisaberupa program atau set instruksi

Parallel task adalah suatu task yang dapat dieksekusi olehmulti prosesor

Pengolahan paralel: penggunaan multi prosesor secarasimultan

Cluster komputer: kombinasi prosesor/komputerkomoditas sejenis untuk membangun sistem paralel

Symmetric Multi Processor (SMP): arsitektur multiprosesor yang sharing satu space alamat tunggal (shared memory computing)

Dikontrol oleh OS tunggal Di multicore, arsitektur SMP diaplikasikan ke core

Supercomputing: menggunakan mesin tercepat untukmenyelesaikan suatu problem besar

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidi

Bahasan

Page 39: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 39/49

Widianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Pengolahan Paralel

TerminologiPemrosesan Serial vs ParalelKebutuhan KomputasiBenefit Pengolahan ParalelAplikasi Pengolahan Paralel

Konsep Pengolahan ParalelArsitektur KomputerTaksonomi FlynnArsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidi t

Arsitektur Memori Komputer Paralel

Page 40: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 40/49

Widianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Arsitektur memori paralel:

1. Shared memory: prosesor dapat mengakses semuamemori sebagai space alamat global

1.1 Uniform Memory Access (UMA)

1.2 Non-Uniform Memory Access (NUMA)

2. Distributed memory: prosesor mempunyai memori lokalsendiri. Inter-prosesor memori perlu networking

3. Hybrid distributed-shared memory: menggunakan shareddan distributed

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Process, Thread, Multi-CPU

Page 41: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 41/49

Widianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

(source:

http://www.javamex.com/tutorials/threads/how_threads_work.shtml)

Baca juga: Understanding Memory(http://www.ualberta.ca/CNS/RESEARCH/LinuxClusters/mem.html)

Alokasi memori: text, data (initialized ), BSS (uninitialized ),

heap (dinamically ) dan stack 

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Shared Memory (UMA)

Page 42: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 42/49

Widianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Karakteristik: semua prosesor dapat mengakses semuamemori sebagai ruang alamat global

Multi prosesor dapat beroperasi secara independennamun sharing memori Perubahan di lokasi memori oleh satu prosesor dapat

dilihat oleh prosesor lain

Prosesor identik, misalnya mesin SMP Upto 8 prosesor Mempunyai akses dan waktu akses yang

sama ke memori Kadang disebut CC-UMA (cache

coherent)

cache coherent: jika satu prosesor

update suatu lokasi di memori,semua prosesor mengetahuiupdate tsb

Koherensi dilakukan di level

hardware

Shared Memory (UMA)

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Shared Memory (NUMA)

Page 43: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 43/49

Widianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Karakteristik: prosesor mempunyai bank alamat memori sendiri Prosesor dapat mengakses memori lokal dengan cepat, memori

remote lebih lambat

Meningkatkan throughput memori selama mengakses data

lokal

Seringkali dibuat dengan

menghubungkan secara fisik 2atau lebih SMP

Satu SMP dapat mengakses

memori secara langsung ke SMP

lain NUMA

Tidak semua prosesor mempunyai waktu akses yang sama ke memori Akses memori lewat bus interconnect lebih lambat

Jika cache coherence dilakukan, disebut CC-NUMA

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Shared Memory: Kelebihan, Kekurangan

Page 44: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 44/49

Widianto

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Kelebihan: Space alamat memori global menyediakan perspektif

pemrograman user-friendly ke memori Sharing data antar task cepat dan uniform karena dekatnya

memori ke CPU

Kekurangan: Tidak scalable. Menambah CPU dapat meningkatkan trafik

di jalur shared memory-CPU. Di cc-(N)UMA, pertambahan

trafik berkaitan dengan manajemen cache/memori Programmer bertanggung jawab untuk sinkronisasi yang

memastikan akses yang tepat ke memori global Akan bertambah semakin kompleks dan mahal seiring

bertambahnya jumlah prosesor

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Distributed Memory

Page 45: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 45/49

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Tiap prosesor mempunyai memori lokal sendiri

Sehingga prosesor dapatberoperasi secara independen

Perubahan ke lokal memori tidakmembawa efek ke memori lain

Konsep cache coherencetidak berlaku

Jika memerlukan interprosesor,

tugas programmer secara

eksplisit mendefinisikan

bagaimana dan kapan data akandikomunikasikan

Distributed

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Distributed Memory

Page 46: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 46/49

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Kelebihan:

scalable jumlah prosesor dan ukuran memori dapat ditingkatkan Tiap prosesor dapat mengakses memorinya tanpa interferensi dan

overhead, seperti di koherensi cache Cost effective: dapat menggunakan PC komoditas, off-the-self

processor

Kekurangan:

tugas programmer semakin kompleks terkait detail komunikasi data Mapping data struktur berbasis memori globlal bisa susah

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Hybrid Memory

Page 47: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 47/49

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Arsitektur Komputer

Taksonomi Flynn

Arsitektur Memori Paralel

Umpan Balik

Lisensi

Terdiri dari arsitektur memori shared dan distributed

Komponen memori shared

biasanya mesin SMP koheren

Prosesor di mesin SMP

mempunyai akses global

ke memori mesin

tersebut

Komponen distributed adalah

 jaringan SMP multiple

SMP hanya tahu

memorinya saja Komunikasi jaringan

diperlukan untukmemindahkan data dari

satu SMP ke lainnya

Hybrid

Trend ke depan menggunakan tipe arsitektur memori ini

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Umpan Balik

Page 48: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 48/49

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Umpan Balik

Lisensi

Yang telah kita pelajari hari ini:

Definisi pengolahan paralel, karakteristik dan sumber daya

komputing paralel Perbandingan antara pengolahan serial dan paralel Pemrosesan Paralel diperlukan untuk simulasi yang

computational-intensive 

Benefit dan aplikasi pengolahan paralel Taksonomi Flynn: SISD, SIMD, MISD, dan MIMD Arsitektur memori paralel: shared, distributed, hybrid

Yang akan kita pelajari di pertemuan berikutnya adalahmodel pemrograman paralel: shared memory (thread) dandistributed (message-passing)

Pelajari: h t t p : / / d i d i k . b l o g . u n d i p . a c . i d / f i l e s / 2 0 1 2 /  

0 2 / T S K 6 1 7 - K u l i a h 3 - M o d e l P e m r o g r a m a n P a r a l e l . p d f  

Pengolahan Paralel

@2012,Eko DidikWidianto

Lisensi

Page 49: TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

7/16/2019 TSK617 Kuliah2 PengolahanParalel v2

http://slidepdf.com/reader/full/tsk617-kuliah2-pengolahanparalel-v2 49/49

Pengolahan Paralel

Konsep PengolahanParalel

Umpan Balik

Lisensi

Creative Common Attribution-ShareAlike 3.0 Unported (CCBY-SA 3.0)

Anda bebas: untuk Membagikan — untuk menyalin, mendistribusikan,

dan menyebarkan karya, dan untuk Remix — untuk mengadaptasikan karya

Di bawah persyaratan berikut:

Atribusi — Anda harus memberikan atribusi karya sesuai

dengan cara-cara yang diminta oleh pembuat karya

tersebut atau pihak yang mengeluarkan lisensi. Pembagian Serupa — Jika Anda mengubah, menambah,

atau membuat karya lain menggunakan karya ini, Anda

hanya boleh menyebarkan karya tersebut hanya denganlisensi yang sama, serupa, atau kompatibel.

Lihat: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0Unported License