PARALEL ORGANIZATION (PARALEL PROCESSING DAN MULTICORE KOMPUTER) CIPTO ANGGORO 20220910016 MUHAMAD FAUZAN 20220910118 TIAZ FEBIA SAKES 20220910110
i E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer KATA PENGANTAR Alhamdulillah kami bersyukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia kepada kami sehingga kami dapat menyelesaikan tugas mata kuliah organisasi dan sistem komputer ini dengan lancar. Jangan lupa panjatkan sholawat dan salam kepada Nabi besar kita Muhammad SAW dan para sahabatnya. Semoga Dia selalu melindungi kita semua. Tujuan diselesaikannya e-book berjudul Organisasi Paralel, Pemrosesan Paralel, dan Komputer Multicore'' ini adalah untuk membantu Anda lebih mudah mempelajari isi mata kuliah Organisasi dan Sistem Komputer khususnya mengenai organisasi paralel, pemrosesan paralel, dan multicore komputer.Untuk melakukan hal tersebut.Kami berharap tugas mata kuliah ini dapat membantu siswa lebih memahami materi yang kami sampaikan. Walaupun e-book ini telah melalui proses penyuntingan, namun kami yakin bahwa terciptanya e-book ini masih jauh dari sempurna dan kami sangat mengapresiasinya. Kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan demi penyempurnaan laporan ini. Akhir kata kami mengucapkan terima kasih kepada Ragel Trisudarmo dari M.Kom. Mereka berupaya memfasilitasi proses belajar mengajar kami di kelas baik secara langsung maupun tidak langsung. Kuningan, 13 Oktober 2023 Penyusun.
ii E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ..............................................................................................................................................i DAFTAR ISI .............................................................................................................................................................ii BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................................................................... 1 A. Latar Belakang ..................................................................................................................1 B. Manfaat ...............................................................................................................................1 BAB II PEMBAHASAN..................................................................................................................2 A. Pengertian parallel processing........................................................................................2 B. Arsitektur komputer parallel ............................................................................................3 C. Jenis-jenis arsitektur parallel...........................................................................................4 D. Komponen-komponen utama dalam pemrosesan parallel ..........................................8 E. Sistem kerja parallel processing.....................................................................................8 F. Komputasi parallel ............................................................................................................9 G. Pengertian multicore komputer.................................................................................... 14 H. Kinerja perangkat keras dengan peningkatan paralelisme dalam multicore komputer ......................................................................................................................... 15 I. Kinerja perangkat keras pada multicore dan organisasi multicore ......................... 16 J. Cara multicore processor untuk meningkatkan performa ........................................ 17 K. Fungsi dan manfaat dari multicore processor ........................................................... 19 L. Kelebihan dan kekurangan processor multicore ....................................................... 22 M. Pertanyaan dan jawaban ............................................................................................... 24 BAB III KESIMPULAN................................................................................................................ 28 TENTANG PENULIS .................................................................................................................. 29 DAFTAR PUSTAKA................................................................................................................... 31
1 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Organisasi paralel (pemrosesan paralel dan komputasi multicore) adalah sebuah konsep dan teknik yang berkaitan dengan pengembangan sistem komputer yang bertujuan untuk meningkatkan daya komputasi dan efisiensi. Organisasi Paralel Seiring dengan kemajuan teknologi, kebutuhan akan komputer yang lebih cepat dan bertenaga terus meningkat. Ada batasan fisik untuk meningkatkan kecepatan satu prosesor, sehingga meningkatkan kecepatan satu prosesor menjadi semakin tidak efektif. Oleh karena itu, ilmuwan dan insinyur komputer mulai mencari cara baru untuk meningkatkan cara kerja komputer. Pemrosesan Paralel Konsep pemrosesan paralel dikembangkan sebagai jawaban terhadap permintaan daya komputasi yang lebih besar. Awalnya, pemrosesan paralel terutama digunakan dalam aplikasi ilmiah dan teknik seperti pemodelan cuaca, analisis seismik, dan simulasi fisika. Komputer Multicore (Komputer Multicore): Seiring dengan kemajuan teknologi manufaktur dan kecepatan prosesor tunggal menjadi terbatas, produsen komputer mencari solusi alternatif untuk meningkatkan kinerja. Solusi umum adalah dengan mengintegrasikan beberapa inti prosesor ke dalam satu chip prosesor. B. Manfaat Dengan demikian, membantu penulis dan pembaca untuk memudahkan pemahaman isi mata kuliah Organisasi dan Sistem Komputer. Penulis dan pembaca akan memperoleh pemahaman lebih dalam tentang topik: organisasi paralel, pemrosesan paralel, dan komputasi multicore. Penulis dapat meningkatkan keterampilannya dalam membuat e-book ini. Pembaca dan penulis akan dapat memperluas pengetahuannya tentang perkembangan teknologi informasi dan meningkatkan kemampuan menganalisis berbagai inovasi yang mempengaruhi organisasi paralel, pemrosesan paralel, dan pengembangan material dari komputer multicore. Selain itu, untuk membantu penulis dan pembaca memahami cara kerja komputer paralel, cara merancang dan mengimplementasikan algoritma paralel, dan bagaimana komputer paralel dapat digunakan untuk memecahkan masalah kompleks dan manfaat lainnya, Kesadaran muncul untuk deskripsi organisasi paralel (pemrosesan paralel dan komputer multi-inti
2 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Paralel Processing Paralelisme adalah proses penggunaan beberapa sistem untuk menjalankan suatu program pada waktu yang sama. Proses ini memungkinkan program berjalan lebih cepat karena menggunakan lebih banyak sumber daya (dalam hal ini, komputer Anda). Melakukan berbagai jenis komputasi memerlukan infrastruktur mesin paralel yang terdiri dari banyak jaringan komputer yang bekerja sama untuk memecahkan satu masalah. Selain jaringan, diperlukan perangkat lunak pendukung yang disebut middleware, yang bertugas mengatur distribusi kerja antar komponen paralel. Selanjutnya, pengguna akhir harus menulis program paralel untuk melakukan komputasi. Pemrograman paralel sendiri merupakan metode pemrograman komputer yang memungkinkan beberapa instruksi atau operasi dijalankan dalam waktu yang bersamaan. Hal ini dilakukan melalui beberapa komputer individual yang terhubung ke jaringan komputer.Sistem ini menggunakan bahasa pemrograman Message Passing Interface (MPI) atau Parallel Virtual Machine (PVM). Komputasi paralel berbeda dengan multitasking. Multitasking adalah kombinasi unit sistem yang terdiri dari satu modul pemrosesan data yang dapat melakukan banyak tugas secara bersamaan. Komputasi paralel, di sisi lain, mengacu pada penggabungan beberapa modul pemrosesan data untuk membentuk suatu sistem yang dapat melakukan banyak tugas secara bersamaan.
3 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer B. Arsitektur Komputer Paralel Arsitektur komputer paralel adalah kumpulan elemen pemrosesan yang bekerja sama untuk memecahkan masalah besar. Komputasi paralel adalah teknik yang menggunakan banyak komputer untuk melakukan perhitungan pada waktu yang bersamaan. Biasanya diperlukan ketika kapasitas yang dibutuhkan sangat besar, baik karena sejumlah besar data yang perlu diproses atau karena diperlukan proses komputasi yang besar. Paralelisme adalah penggunaan beberapa CPU untuk menjalankan program secara bersamaan.Idealnya, pemrosesan paralel menggunakan lebih banyak CPU dan membuat program Anda berjalan lebih cepat. Namun, dalam praktiknya, seringkali sulit untuk membagi program dan menjalankannya pada CPU yang berbeda tanpa menghubungkannya. ini adalah contoh pemrosesan gambar paralel. Terdapat empat masalah pada gambar Gambar 1.0 pemrosesan paralel Ini dibagi menjadi beberapa instruksi dan instruksi ini diterima oleh empat prosesor sehingga instruksi dikeluarkan atau dihasilkan dengan cepat dan teratur. Informasi tentang jalur dan konten yang disediakan dari satu komponen ke komponen lainnya.
4 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer C. Jenis-jenis Arsitektur Paralel Gambar 1.1 Jenis Jenis Paralel Processing Menurut klasifikasi Flynn, ada empat arsitektur komputer paralel; 1. SISD (Single Instruction – Single Data) Oleh karena itu, komputer ini hanya memiliki satu prosesor dan satu instruksi yang dijalankan secara serial. Komputer ini adalah tipe komputer konvensional. Menurut mereka, komputer jenis ini tidak ada dalam praktik komputasi paralel karena komputer mainframe tidak lagi menggunakan paralelisme. Gambar 1.2 alur kerja Singke Instruction Singgle Data
5 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer 2. SIMD (Single Intruction – Multiple Data) Oleh karena itu, meskipun komputer ini memiliki banyak prosesor, komputer ini hanya mengeksekusi satu instruksi secara paralel pada data yang berbeda pada level lockstep. Komputer vektor adalah salah satu jenis komputer paralel yang menggunakan arsitektur ini. Contoh komputer yang menggunakan model SIMD antara lain ILLIAC IV, MasPar, Cray X-MP, Cray Y-MP, Thinking Machine CM-2, dan Cell Processor (GPU). Gambar 1.3 alur kerja Single Instruction Multiple Data 3. MISD (Multiple Instructions – Single Data) Secara teori, komputer ini memiliki prosesor yang menjalankan banyak instruksi secara paralel, namun kenyataannya tidak demikian halnya dengan komputer yang dibangun dengan arsitektur ini karena sistemnya tidak mudah dipahami. Hingga saat ini, belum ada komputer yang menggunakan model MISD Gambar 1.4 alur kerja Multiple Intructions Single Data
6 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer 4. MIMD (Multiple Instructions – Multiple Data) Oleh karena itu, komputer ini memiliki banyak prosesor yang menjalankan banyak instruksi secara paralel.. Komputer jenis ini paling sering digunakan untuk membangun komputer paralel, dan banyak superkomputer juga menggunakan arsivtektur ini. Beberapa komputer yang menggunakan model MIMDadalah IBM POWER5, HP/Compaq AlphaServer, Intel IA32, AMD Opteron, CrayXT3, dan IBM BG/L. Gambar 1.5 alur kerja Multiple Intructions single Data 5. SPMD(Single Program-Multiple Data) Prinsip program didasarkan pada satu program dengan sejumlah besar data, dan program yang sama dijalankan dengan data yang berbeda. Radioss Starter melakukan dekomposisi domain. Kemudian, selama fase inisialisasi, Radioss Engine mengirimkan data ke berbagai prosesor.Semua program kemudian akan berjalan di semua subdomain. Gambar 1.6 alur kerja Single Program Multiple Data
7 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer Untuk mengelola data melintasi batas domain, penting untuk bertukar informasi antar prosesor. Ini dilakukan secara nirkabel menggunakan perpustakaan MPI (Message Passing Interface). 6. MPP (Massively Parallel Processing) Mengoordinasikan pemrosesan program oleh beberapa prosesor yang bekerja pada bagian program yang berbeda, masing-masing prosesor menggunakan sistem operasi dan memorinya sendiri. Prosesor MPP biasanya berkomunikasi melalui beberapa antarmuka perpesanan. Beberapa implementasi memungkinkan hingga 200 atau lebih prosesor untuk bekerja pada aplikasi yang sama. Pengaturan jalur data “hubungan silang” memungkinkan pesan dikirim antar prosesor. Penyiapan MPP biasanya lebih kompleks dan memerlukan pertimbangan tentang cara mempartisis database bersama di seluruh prosesor dan mendistribusikan pekerjaan di seluruh prosesor. Sistem MPP juga disebut juga sistem “longgar digabungkan” atau “tidak berbagi apa pun”. Sistem MPP di anggap lebih unggul dari pada sistem paralel simetris (SMP) untuk aplikasi yang memungkinkan perncarian paralel pada banyak database. Ini termasuk sistem pendukung keputusan dan aplikasi data warehousing. Gambar 1.7 arsitektur Massively Parallel Processing
8 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer D. Komponen-Komponen Utama Dalam Pemrosesan Paralel Sistem komputer paralel dibagi menjadi memori bersama danmemoriterdistribusi berdasarkan cara memori beroperasi. Memori bersama berarti satu atau lebih prosesor mengakses satu memori untuk menjalankan instruksi, dan memori terdistribusi berarti setiap prosesor memiliki memorinya sendiri untuk menjalankan instruksi. Komponen utama arsitektur komputer paralel cluster PC meliputi: 1. Prosesor (CPU). Bagian terpenting dari sistem: Dalam multicore, ada beberapa core yang mengakses memori (memori bersama). 2. Pengingat. Bagian ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen seperti RAM, memori cache, dan penyimpanan eksternal. 3. Sistem Operasi. Perangkat lunak dasar untuk mengoperasikan sistem komputer. 4. Middleware klaster. Antarmuka antara perangkat keras dan perangkat lunak. 5. Lingkungan pemrograman dan alat perangkat lunak. Perangkat lunak yang digunakan untuk pemrograman paralel juga mencakup perangkat lunak pendukung. 6. Antarmuka Pengguna. Perangkat lunak yang menjadi perantara antara perangkat keras dan pengguna. 7. Aplikasi perangkat lunak ini berisi program bermasalah yang perlu diselesaikan. 8. Jaringan yang menghubungkan PC (prosesor) ke PC lain dan memungkinkan penggunaan sumber daya secara bersamaan. E. Sistem Kerja Paralel Processing Pemrosesan paralel memecahkan masalah dengan membagi beban kerja dan mendistribusikannya ke komputer lain dalam sistem. Sistem yang kami bangun menggunakan komputer yang sudah ada, bukan komputer yang dirancang khusus untuk pemrosesan paralel. Dengan kata lain, sistem ini terdiri dari serangkaian komputer dengan spesifikasi berbeda yang bekerja sama untuk menyelesaikan suatu masalah. Jenis-jenis paralelisme adalah:
9 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer • Paralelisme hasil: Jenis paralelisme di mana komputasi dapat dibagi menjadi beberapa tugas independen dengan struktur yang sama. • Data struktural suatu tugas dibagi menjadi beberapa bagian dengan struktur yang sama. • Spesialis Konkurensi: Cara kerja Spesialis Konkurensi adalah memproses banyak tugas pada prosesor berbeda secara bersamaan. • Agenda Konkurensi: Jenis konkurensi ini memiliki daftar hal-hal yang perlu dilakukan oleh sistem komputer. Semua komputer di sistem dapat mengakses daftar tersebut. Model MW (Manager Worker) memiliki dua kelompok komputer. Artinya : • Manager : bertanggung jawab untuk memulai perhitungan, memantau kemajuan tugas, dan menangani permintaan pekerja. • Pengguna berkomunikasi dengan sistem komputer melalui komputer yang bertindak sebagai pengelola. • Pekerja: melakukan tugas yang ditentukan oleh manajer. • Pekerjaan komputer ini dimulai dan diakhiri atas perintah administrator. F. Komputasi Paralel Komputasi Paralel Komputasi paralel adalah teknik menggunakan beberapa komputer independen untuk melakukan perhitungan secara bersamaan. Hal ini biasanya diperlukan ketika sejumlah besar data perlu diproses (misalnya dalam industri keuangan, bioinformatika) atau ketika diperlukan proses komputasi yang besar dan kapasitas yang dibutuhkan sangat besar. Kasus kedua sering terjadi dalam bidang seperti fisika (fisika komputasi) dan kimia (kimia komputasi) ketika melakukan perhitungan numerik untuk menyelesaikan persamaan matematika. Komputasi Paralel Membutuhkan • Algoritma • Bahasa Pemrograman • Kompiler Teknologi komputasi paralel telah berkembang selama lebih dari 20 tahun, dengan penerapan mulai dari kebutuhan komputasi laboratorium fisika nuklir hingga simulasi pesawat ruang angkasa, Bahkan prakiraan cuaca pun semakin beragam .
10 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer Komputasi paralel didefinisikan sebagai penggunaan simultan dari sekumpulan sumber daya komputer untuk memecahkan masalah komputasi. Komputer paralel pada dasarnya memecah suatu masalah menjadi bagian-bagian yang lebih kecil, sehingga memungkinkan setiap prosesor (CPU) bekerja pada waktu yang sama (simultan).Prinsip ini disebut paralelisme.Paralelisme dalam komputasi paralel adalah sesuatu yang diciptakan dan dieksploitasi. Faktanya, prinsip pemrosesan paralel juga telah diterapkan pada komputer serial, seperti pipelining dan superscalar, namun terbatasnya kemungkinan untuk meningkatkan kecepatan prosesor dan fenomena memori membatasi peningkatan kinerja. kemacetan. Evolusi penerapan paralelisme pada prosesor dari waktu ke waktu ditunjukkan pada Gambar 1.8 Transistor Komputasi paralel Paralelisme dalam komputasi paralel merupakan hal yang diciptakan dan dimanfaatkan. Sebenarnya prinsip paralelisme juga sudah diterapkan dalam komputer serial misal dengan pipelining dan superscalar-nya namun demikian tidakmemberikan solusi terbaik dalam hal meningkatkan performansi dikarenakan terbatasnya kemampuan untuk menambah kecepatan prosesor dan fenomena memory bottleneck.
11 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer Perkembangan penerapan paralelisme pada prosesor dari masa ke masa ditunjukkan pada Gambar 1.1. Dari gambar tersebut kita dapatkan beberapa tingkatparalelisme dalam komputasi khususnya pada prosesor, di antaranya : 1) Paralelisme bit-level Paralelisme tingkat bit adalah bentuk komputasi paralel yang didasarkan pada peningkatan ukuran kata prosesor. Menambah ukuran kata akan mengurangi jumlah instruksi yang harus dijalankan prosesor untuk melakukan operasi pada variabel yang ukurannya lebih besar dari panjang kata. Contohnya : prosesor 32 bit dan prosesor 64 bit. Gambar 1.9 prosessor intel 32 bit dan 60 bit Di sini, sistem operasi 32-bit dan 64-bit mengacu pada jenis arsitektur yang digunakan komputer untuk memproses data. Komputer dengan sistem operasi 32-bit hanya dapat memproses data dalam jumlah terbatas, sekitar 4 gigabyte (GB) RAM. Komputer sekarang dapat menangani data dalam jumlah lebih besar pada sistem operasi 64-bit, atau RAM lebih dari 4 GB. 2) Paralelisme instruction set-level Paralelisme Tingkat Set Instruksi Paralelisme Tingkat Set Instruksi (ILP) adalah pelaksanaan sekumpulan instruksi dalam suatu program komputer secara paralel atau bersamaan. Lebih khusus lagi, ILP mengacu pada jumlah rata-rata instruksi yang dieksekusi per langkah eksekusi paralel ini. Contohnya : CISC dan RISC
12 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer Gambar 2.0 Risc dan Cisc CISC adalah singkatan dari Complex struction set computer, sebuah prosesor yang memiliki set instruksi yang kompleks dan lengkap. RISC, di sisi lain, adalah singkatan dari Reduced Structs Set Computer, artinya prosesor memiliki kumpulan instruksi program yang lebih kecil. Perbedaannya : • CISC ‐ Penekenan pada perangkat keras ‐ Intruksi kompleks Multiclock ‐ Memory ke memory Load and Store saling Bekerja sama ‐ Ukuran kode kecil ‐ Transistor digunakan untuk menyimpan • RISC ‐ Penekanan pada Perangkat lunak ‐ Single-Lock,hanya sejumlah kecil intruksi ‐ Register ke Register load dan Store adalah intruksi intruksi terpisah ‐ Ukuran kode besar,Kecepatan(relatif) tinggi ‐ Transistor banyak dipakai untuk register memory 3) Paralelisme thread-level. Paralelisme tingkat thread (TLP) adalah paralelisme bawaan aplikasi yang menjalankan beberapa thread secara bersamaan. Jenis paralelisme ini biasanya terlihat pada aplikasi yang ditulis untuk server komersial seperti database. Dengan menjalankan banyak thread secara bersamaan, aplikasi ini dapat mentolerir latensi sistem penyimpanan dan I/O yang tinggi yang dapat dialami beban kerja Anda. Sementara satu thread menunggu dengan malas untuk mengakses memori atau disk,
13 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer thread lain dapat melakukan pekerjaan berguna seperti: : Contoh: Intel HyperThreading. Gambar 2.1 Intel Hyper Threading Intel Hyper-Threading adalah inovasi perangkat keras yang memungkinkan setiap inti menjalankan banyak thread. Semakin banyak thread berarti semakin banyak pekerjaan yang dapat dilakukan secara paralel. Oleh karena itu, Hyper-Threading membantu prosesor Intel melakukan tugas multitasking dengan lebih efisien yang biasa ditemui dalam tugas komputasi sehari-hari, seperti menjalankan aplikasi, menjelajahi Internet, dan berm Paralelisme lain yang dikembangkan dalam komputasi paralel mencakup paralelisme data dan paralelisme fungsional (tugas). ‐ Paralelisme Data Paralelisme data mengacu pada skenario di mana operasi yang sama dilakukan pada elemen dalam kumpulan sumber atau larik secara bersamaan (yaitu, secara paralel). Operasi paralel data mempartisi kumpulan sumber sehingga beberapa thread dapat bekerja pada segmen berbeda secara bersamaan. Paralelisme data sangat berguna dalam teknik pengembangan komputasi algoritmik paralel karena memungkinkan pemrosesan data secara simultan oleh beberapa prosesor atau node dalam sistem paralel. ‐ Fungsi (Tugas) Paralelisme bertujuan untuk mengoptimalkan penggunaan sumber daya komputasi dan mempercepat pelaksanaan tugas dengan memungkinkan beberapa fungsi dijalankan secara bersamaan. Ini sangat berguna dalam situasi di mana banyak tugas harus diselesaikan dalam waktu singkat.
14 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer G. Pengertian Multicore Komputer Gambar 2.2 cara kerja Multicore Komputer Inti dari setiap prosesor adalah mesin eksekusi, yang juga dikenal sebagai inti. Inti dirancang untuk memproses proses dan data sesuai dengan instruksi program perangkat lunak di memori komputer. Komputer multicore , juga dikenal sebagai chip multiprosesor, menggabungkan dua atau lebih prosesor (disebut inti) pada satu bagian silikon (disebut chip). Setiap inti biasanya terdiri dari seluruh komponen yang terdapat dalam prosesor independen, antara lain: Register, ALU, pipa perangkat keras dan unit kontrol, serta instruksi L1 dan cache data. Selain multicore, chip multicore modern juga menyertakan cache L2 dan terkadang cache L3. Penggunaan chip prosesor tunggal yang lebih kompleks dibatasi oleh masalah kinerja perangkat keras, seperti paralelisme tingkat instruksi yang terbatas dan keterbatasan kinerja. Variabel utama dalam konfigurasi multicore adalah jumlah prosesor pada chip, jumlah level cache, dan jumlah memori cache bersama. Keputusan desain organisasi lainnya dalam sistem multicore adalah apakah masing-masing core bersifat superscalar atau menerapkan multithreading secara simultan.
15 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer H. Peningkatan kinerja perangkat keras dengan paralelisme pada komputer multicore. Gambar 2.3 perbedaan Piplening dan no piplening Dalam hal ini terdapat beberapa proses pengolahan: • Pipelining: adalah rangkaian elemen pemrosesan data yang dihubungkan secara seri sehingga keluaran dari satu elemen berfungsi sebagai masukan ke elemen berikutnya. Instruksi individual dieksekusi melalui level pipeline, jadi ketika satu instruksi dieksekusi pada satu level pipeline, instruksi lain dieksekusi pada level pipeline lainnya • Superscalar: Beberapa pipeline dibuat dengan menduplikasi sumber daya eksekusi. Hal ini memungkinkan pelaksanaan instruksi secara paralel dalam jaringan pipa paralel, selama bahaya dapat dihindari. • Multithreading Simultan (SMT): adalah teknik yang meningkatkan efisiensi keseluruhan CPU superscalar melalui multithreading perangkat keras. SMT memungkinkan beberapa thread eksekusi independen untuk memanfaatkan sumber daya yang disediakan oleh arsitektur prosesor modern secara lebih efisien.
16 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer bank register direplikasi untuk memungkinkan beberapa thread berbagi sumber daya saluran pipa. SMT adalah teknologi yang memungkinkan setiap inti prosesor berbasis Nehalem (Intel Core i5 dan Core i7) memproses dua instruksi thread secara bersamaan. I. Kinerja Perangkat Lunak pada Multicore dan Organisasi Multicore Keunggulan perangkat lunak dari arsitektur multicore adalah kemampuannya untuk menjalankan kode secara paralel. Dalam sistem operasi, kode berjalan di thread atau proses terpisah. Setiap aplikasi harus ditulis secara spesifik untuk memanfaatkan banyak thread secara maksimal. Banyak aplikasi perangkat lunak tidak ditulis dengan thread bersamaan karena sulit untuk dibuat. Paralelisme memainkan peran besar dalam aplikasi paralel di dunia nyata. Pada level tertinggi, variabel utama dalam konfigurasi multicore adalah • Jumlah prosesor inti pada chip • Jumlah level cache • Jumlah cache bersama Diagram dibawah ini menunjukkan empat variabel umum. Gambar 2.4 struktur organisasi multicore computer Gambar (a) menunjukkan organisasi yang terlihat pada beberapa chip komputer multicore awal dan terus terlihat pada chip tertanam. Dalam organisasi ini, cache onchip hanyalah cache La, dan setiap inti memiliki cache La sendiri.
17 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer Diagram Organisasi (b) juga merupakan contoh organisasi Moticore tanpa cache on-chip bersama. Dalam organisasi multi-core ini, seperti prosesor AMD Opteron, terdapat cukup area on-chip untuk mengaktifkan La-Cache. Gambar (c) menunjukkan alokasi ruang chip yang serupa ke memori, tetapi dengan cache bersama dan pengaturan yang mirip dengan prosesor Intel Core Do. Terakhir, karena jumlah memori cache yang disediakan oleh chip terus meningkat, pertimbangan kinerja memerlukan partisi terpisah, dengan cache L3 dibagikan dengan cache L1 dan L2 yang terkait dengan masing-masing inti prosesor. Jenis konfigurasi ini terlihat pada Intel Core i7. J. Cara Multicore Processor untuk Meningkatkan Perfoma Prosesor multicore dapat meningkatkan kinerja sistem, terutama dengan menghilangkan latensi memori. Hal ini mengoptimalkan penggunaan bandwidth data yang tersedia di komputer Anda dan menyediakan data ke prosesor saat diperlukan. Prosesor adalah prosesor utama aliran data. Semakin banyak level core yang tersedia, maka semakin baik pula performa processornya, semakin banyak core yang ada pada processor maka semakin baik pula kemampuan processor dalam melakukan multitask. Prosesor yang biasa disebut mikroprosesor adalah sebuah chip yang fungsinya mengolah data yang diterima dari masukan dan mengolah serta menghasilkan keluaran. • Prosesor terdiri dari tiga bagian penting: Gambar 2.5 Diagram komponen utama komputer
18 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer 1. Aritmatics Logical Unit (ALU) Merupakan bagian dari mikroprosesor yang mempunyai kemampuan untuk melakukan perhitungan aritmatika dan logika. 2. Control Unit (CU) Gambar 2.6 Diagram kontrol unit dan sinyal kontrol CU atau unit kendali adalah bagian dari mikroprosesor yang bertugas memberikan instruksi dan operasi kendali yang dilakukan pada aritmatika logika unit (ALU). 3. Memory Unit (MU) Gambar 2.7 memory unit Unit memori adalah unit memori kecil yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi yang diproses pada prosesor. MU menyimpan sementara data yang telah diproses untuk pemrosesan data selanjutnya.
19 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer K. Fungsi dan Manfaat dari Multicore Processor 1. Intel Smart Memory Acces Gambar 2.8 teknologi smart memory access Prosesor multi-core Intel Smart Memory Access dapat meningkatkan kinerja sistem dengan menyembunyikan latensi memori. Hal ini mengoptimalkan penggunaan bandwidth data yang tersedia di komputer Anda dan menyediakan data ke prosesor saat diperlukan. Ini juga bisa digambarkan sebagai fitur yang mengakses langsung memori GPU untuk meningkatkan kinerja CPU. 2. Intel Wide Dynamic Execution Gambar 2.9 teknologi wide dynamic execution • Fetch • Send: Decode + (Baca dari memori) • Execute • Retire: Writeback • Macrofusion: Instruksi umum ×86 tertentu Gabungkan dan jalankan menjadi satu instruksi.
20 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer • Prosesor multicore lebih efisien, dengan masing-masing core mampu mengadaptasi hingga empat instruksi lengkap secara bersamaan menggunakan 14 pipeline yang efisien. 3. Intel Advanced Digital media Boost Gambar 3.0 teknologi advanced digital media boost Prosesor multi-core Intel Advanced Digital Media Boost lebih efektif dalam meningkatkan kecepatan eksekusi instruksi yang umum digunakan dalam aplikasi multimedia dan jalur. 4. Intel Advanced Smart Cache Gambar 3.1 teknologi Advanced smart cache
21 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer Manfaat Intel Advanced Smart Cache : • L2 disimpan di satu lokasi • Data disimpan di satu lokasi • Optimasi sumber daya cache • Penggunaan cache L2 hingga 100D44Prosesor multicore memiliki satu atau lebih cache untuk diminimalkan lalu lintas memori dan mengurangi konsumsi daya, yang dapat mengurangi cadangan memori L2, namun satu inti dapat menggunakan seluruh cache ketika inti lainnya tidak berfungsi Tingkatkan kinerja dengan mengizinkan penggunaan. 5. Intel Dynamic Power Coordination Prosesor multicore Intel Dynamic Power Coordinated memiliki keunggulan dalam menyesuaikan transisi per-core secara individual dan tingkat manajemen daya idle (C-states) untuk menghemat daya, yang ditingkatkan dengan teknologi SpeedStep. 6. Intel Dynamic Bus parking Intel Dynamic Bus Parking Teknologi multiprosesor memungkinkan chipset beroperasi dalam mode frekuensi rendah sekaligus mengurangi konsumsi daya, sehingga menghasilkan lebih banyak penghematan energi dan masa pakai lebih lama. 7. Multicore Processor dapat meningkatkan perfoma dan menghemat daya. ‐ Prosesor multi-core meningkatkan kinerja dan menghemat daya. ‐ Prosesor multi-core meningkatkan kinerja dan menghemat daya. ‐ Prosesor multi-core, misalnya prosesor Core i3 2/2 core, menghemat daya dan memberikan performa lebih baik. Saat menjalankan aplikasi yang hanya membutuhkan satu prosesor, hanya satu prosesor inti yang berjalan dan menggunakan kecepatan maksimumnya, meninggalkan inti lain yang tidak terpakai menganggur untuk menghemat energi.
22 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer L. Kelebihan dan Kekurangan Prosesor Multicore Kelebihannya : • Prosesor multicore dapat melakukan lebih banyak pekerjaan dibandingkan satu prosesor pusat. • Dapat melakukan tugas sinkronisasi frekuensi rendah. • Dapat memproses lebih banyak informasi daripada satu pemroses pusat. • Dapat melakukan lebih banyak pekerjaan dengan konsumsi energi lebih sedikit dibandingkan dengan satu prosesor sentral. • Dengan dua prosesor pusat dalam satu chip, PC mencegah penyebaran eksploitasi dan informasi dalam jangka panjang. • Prosesor multi-core memakan lebih sedikit ruang pada PCB (papan sirkuit tercetak). • Prosesor multicore sangat toleran terhadap kesalahan dan sangat andal. • Peningkatan kinerja: Prosesor multicore dapat meningkatkan kinerja aplikasi yang dirancang untuk berjalan secara paralel. Hal ini mengurangi waktu pemrosesan dan meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan. • Mengurangi konsumsi daya: Prosesor multicore lebih hemat energi dibandingkan prosesor single-core karena dapat melakukan jumlah pekerjaan yang sama dengan daya yang lebih kecil • Peningkatan multitasking: Prosesor multicore dapat meningkatkan kinerja multitasking dengan memungkinkan beberapa aplikasi berjalan secara bersamaan pada core yang berbeda. • Peningkatan keandalan: prosesor multicore dapat meningkatkan keandalan sistem dengan menyediakan daya pemrosesan yang berlebihan. Jika salah satu inti gagal, inti lainnya dapat terus berfungsi, sehingga mengurangi kemungkinan sistem mogok. Kekurangan : • Sulit untuk dipantau dibandingkan dengan satu prosesor pusat. • Lebih mahal dibandingkan satu prosesor pusat. • Tidak dua kali lebih cepat dari prosesor pada umumnya. • Tampilan prosesor multi-core bergantung pada cara klien menggunakan PC. • Mengkonsumsi lebih banyak daya.
23 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer • Prosesor menjadi lebih panas dengan semakin banyak pekerjaan. • Prosesor multi-core harus menunggu lebih lama ketika pemrosesan segera/berurutan diperlukan dalam beberapa siklus. • Kompleksitas: Prosesor multicore bisa lebih kompleks daripada prosesor singlecore karena memerlukan perangkat lunak khusus untuk memanfaatkan banyak core. Hal ini dapat mempersulit pengembangan perangkat lunak dan pemeliharaan sistem. • Peningkatan keluaran panas: Prosesor multicore dapat menghasilkan lebih banyak panas dibandingkan prosesor single-core, sehingga dapat meningkatkan konsumsi daya dan memerlukan sistem pendingin yang lebih canggih. • Biaya: Prosesor multi-core bisa lebih mahal dibandingkan prosesor single-core karena memerlukan teknologi yang lebih maju dalam pembuatannya. • Keterbatasan skalabilitas: Prosesor multicore tidak boleh melampaui jumlah core tertentu karena overhead yang terkait dengan koordinasi beberapa core dapat menjadi penghalang.
24 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer M. Pertanyaan dan Jawaban 1. Teknik menggunakan beberapa komputer secara bersamaan untuk melakukan perhitungan yang sama dan biasanya ini diperlukan ketika kapasitas yang dibutuhkan sangat besar, merupakan pengertian dari. a. Arsitektuk computer b. Komputasi Paralel c. Paralel processing d. Pemrograman Paralel e. Semua benar Jawaban : b. Komputasi Paralel 2. Suatu Komputer memiliki lebih dari dua processor yang dapat menjalankan satu perintah atau intruksi secara paralel pada data yang berbeda pada level loockstep ,ini merupakan pengertian dari. a. MISD(Multiple intruction single data). b. SPMD(Single program multiple data) c. MPP(Massively Paralel Processing) d. MIMD(Multiple intruction multiple data) e. SIMD(Single intruction multiple data) Jawaban: e. SIMD(Single intruction multiple data) 3. Suatu komputer memiliki lebih dari dua processor yang dapat menjalankan banyak intruksi atau perintah secara paralel dan biasanya komputer jenis ini yang paling sering digunakan untuk membangun komputer paralel. a. MIMD(Multiple intruction multiple data) b. SPMD(Single program multiple data) c. MPP(Massively Paralel Processing) d. MISD(Multiple intruction single data). e. SIMD(Single intruction multiple data) Jawaban: a. MIMD(Multiple intruction multiple data)
25 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer 4. Coba perhatikan 1) Antarmuka Pengguna 2) Processor (CPU) 3) Sistem Parallel 4) Intruksi Parallel 5) Sistem Operasi 6) Middleware Cluster Diatas ini mana saja yang merupakan komponen utama dalam pemrosesan paralel a. 1-2-3-4 b. 1-2-4-5 c. 1-2-5-6 d. 2- 3-5-6 e. 2-4- 5-6 Jawaban : c. 1-2-5-6 5. Jenis Paralelisme dimana komputasi dapat dibagi menjadi beberapa tugas independen dengan struktur yang sama merupakan pengertian dari . a. Paralelisme hasil b. Agenda konkurensi c. Sistem paralelisme d. Spesialis konkurensi e. Semua salah Jawaban : a. Paralelisme hasil 6. Apa itu paralelisme bit-level? a. Pelaksanaan sekumpulan intruksi dalam suatu program komputer secara paralel atau bersamaan. b. Paralelisme bawaan aplikasi yang menjalankan thread secara bersamaan c. Bentuk komputasi paralel yang didasarkan pada peningkatan ukuran kata pada processor. d. Perkembangan paralelisme pada processor dari masa ke masa
26 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer e. Sekumpulan sumber daya yang ada pada komputer untuk memecahkan masalah komputasi Jawaban : c. Bentuk komputasi paralel yang didasarkan pada peningkatan ukuran kata pada processor. 7. Perhatikan bagian bagian dibawah ini ‐ Penekanan pada perangkat keras ‐ Intruksi kompleks Multiclock ‐ Memory ke memory Load and Store saling bekerja sama ‐ Ukuran kode Kecil ‐ Transiator digunakan untuk menyimpan Hal tersebut merupakan bagian bagian dari… a. RISC (Reduces structs Set Computer) b. Paralelisme thread-level c. CISC (Complex intruction set Computer) d. Paralelisme intruction set level e. Sistem kerja paralel processing Jawaban : c. CISC (Complex intruction set Computer). 8. Dikenal sebagai chip multiprosessor dapat menggabungkan dua atau lebih processor pada satu silikon(chip) ini disebut…. a. System operasi b. Middleware c. Multicore Komputer d. Antarmuka Pengguna e. Semua salah Jawaban : c. Multicore Komputer
27 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer 9. Dapat meningkatkan kinerja sistem dengan menyembunyikan latensi memori dengan hal dapat mengoptimalkan pengguna bandwidth data yang tersedia di komputer dan menyediakan data ke processor saat diperlukan. Ini juga bisa digambarkan sebagai fitur yang mengakses langsung memori GPU untuk meningkatkan kinerja CPU . Fungsi ini terdapat pada… a. Intel Wide Dynamic Execution b. Intel Advance Digital media Boost c. Intel Advanced Smart chace d. Intel Smart Memory Access e. Intel Dynamic Bus Parking Jawaban : d. Intel Smart Memory Access 10. Perhatikan soal dibawah ini ! 1) Mengurangi konsumsi daya 2) Prosessor sangat toleran terhadap kesalahan dan sangat andal 3) Sulit dipantau dibandingkan dengan satu prosessor pusat 4) Tidak dua kali lebih cepat dari prosessor pada umumnya 5) processor multicore memakan lebih sedikit ruang pada PCB(papan sirkuit tercetak 6) prosessor multicore bisa lebih kompleks daripada processor single-core karena memerlukan perangkat lunak khusus untuk memanfaatkan banyak core. Hal ini dapat mempersulit pengembangan perangkat lunak dan pemeliharaan sistem. Mana saja yang termasuk pada kekurangan dari Prosessor Multicore… a. 1-3-4 b. 1-2-5 c. 3-5-6 d. 3-4-6 e. 4-5-6 Jawaban : d. 3-4-6
28 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer BAB III Kesimpulan Pemrosesan paralel dan komputasi multicore adalah teknologi yang memungkinkan komputer melakukan banyak tugas secara bersamaan. Dengan menggunakan beberapa inti pemrosesan (core) dalam sebuah chip, komputer dapat meningkatkan kinerja dan efisiensi saat menjalankan aplikasi. Hal ini dapat menghemat waktu pemrosesan dan memenuhi kebutuhan komputasi yang kompleks. Ketika aplikasi menjadi semakin kompleks, pemrosesan paralel dan komputer multicore merupakan solusi penting untuk meningkatkan daya komputasi. Perangkat seperti komputer, tablet, dan ponsel pintar dapat menjalankan aplikasi dan tugas sehari-hari dengan lebih cepat dan responsif. Pengguna dapat menjalankan beberapa aplikasi secara bersamaan tanpa mengorbankan kinerja. Ini membantu Anda melakukan banyak hal dan meningkatkan produktivitas harian Anda serta meningkatkan pengalaman grafis untuk video game, tampilan video, dan aplikasi multimedia lainnya. Analisis data bisnis, pemrosesan citra medis, dan pemodelan cuaca adalah contoh aplikasi yang memberikan hasil lebih cepat. Mendukung pesan instan, komunikasi real-time, dan konektivitas Internet berkecepatan tinggi. Komputer multi-core juga digunakan dalam kehidupan sehari-hari untuk melindungi data dan pesan pribadi dengan enkripsi yang lebih kuat
29 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer Tentang penulis Nama saya Tiaz Febia Sakes, Lahir di Kuningan 06 Februari 2002. Saya anak kedua dari tiga bersaudara, saya kini tinggal bersama ayah, ibu adik dan kakak saya di desa Gibug kel.cigadung kec.Cigugur.Kab.Kuningan. Saya menyelesaikan pendidikan formal saya di SD Negeri 4 cigadung dan selesai pada tahun 2014. Kemudian saya melanjutkan pendidikan di SMP Negeri 3 Kuningan dan selesai pada tahun 2017. Lalu melanjutkan pendidikan saya di SMA Negeri 1 CIGUGUR hingga selesai pada tahun 2020, dan kini saya sedang menempuh pendidikan di Universitas Kuningan, Fakultas Ilmu Komputer, Prodi Sistem Informasi angkatan 2022. Hobi saya menonton sepakbola, mendengarkan musik dan bermain bola, cita-cita saya menjadi pengusaha sukses dan mampu menjadi orang yang bermanfaat bagi kedua orang tua saya dan juga bagi lingkungan sekitar saya. Nama saya Muhamad Fauzan, Lahir di Majalengka 06 Mei 2003. Saya anak pertama dari dua bersaudara, saya kini tinggal bersama ayah, ibu adik di desa Banjaransari Kec. Cikijing Kab.Majalengka. Saya menyelesaikan pendidikan formal saya di SD Negeri 1 Banjaransari dan selesai pada tahun 2016. Kemudian saya melanjutkan pendidikan di Mts Pui Cikijing dan selesai pada tahun 2019. Lalu melanjutkan pendidikan saya di SMK Negeri 1 TALAGA hingga selesai pada tahun 2022, dan kini saya sedang menempuh pendidikan di Universitas Kuningan, Fakultas Ilmu Komputer, Prodi Sistem Informasi angkatan 2022. Hobi saya, mendengarkan music, bermain sepakbola dan bulutangkis, cita-cita saya menjadi pengusaha
30 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer Nama saya Cipto Anggoro,Lahir di Kuningan 20 Februari 2004,Saya anak tunggal,Saya tinggal bersama bapak dan ibu saya di Desa Dukuhmaja Kecamatan Luragung,Saya menyelesaikan pendidikan formal saya di SD Negeri 1 Dukuhmaja dan selesai pada tahun 2016, Kemudian saya melanjutkan pendidikan di SMP N 1 Luragung selesai pada tahun 2019,Lalu melanjutkan pendidikan saya di SMK N 1 Luragung hingga selesai pada tahun 2022, dan kini saya sedang menempuh pendidikan di Universitas Kuningan, Fakultas Ilmu Komputer Prodi Sistem Informasi angkatan 2022.Hobi saya Bermain game,Cita cita saya menjadi orang yang berguna bagi nusa dan bangsa
31 E-Book Parallel Organization (Parallel Processing & Multicore Komputer DAFTAR PUSTAKA https://eling.ub.ac.id/mod/resource/view.php?id=29406 https://www.academia.edu/40922846/Parallel_Processing https://slideplayer.info/slide/13947647/ https://www.slideshare.net/akh3ru/teknologi-mult https://www.academia.edu/9702937/Presentasi_Multicore_Prosessor https://www.academia.edu/16108087/CISC_DAN_RISC Buku: Desain Digital & Arsitektur Komputer_Karya (Syahrul&Abdullah Basalamah)