Organisasi Sistem Komputer

Assalamualaikum Wr. Wb

Kali ini ana mau nge-post tentang sesuatu  yang berhubungan dengan organisasi komputer. Didalamnya ada meliputi pemrograman micro, komputer pipeline, dan pemrosesan paralel. Nah, untuk lebih jelasnya ,,langsung aja,,,cekidoooot,,,!!!!

Pemrograman Mikro

  A.    Pengertian Pemrograman Mikro

Konsep pemrograman  mikro pertama kali dikembangkan pada tahun 1951 oleh Maurice Wilkes. Ini adalah teknik yang digunakan dalam menerapkan sebuah Unit Kontrol. Micro-kode atau mikro-program dikembangkan sebagai instruksi set CPU. Mikro-pemrograman adalah proses penerjemahan dan eksekusi dari setiap instruksi prosesor menjadi urutan instruksi yang lebih kecil mikro. Ini untuk mengatakan bahwa mikro-program adalah proses penulisan kode mikro untuk prosesor-mikro.

Instruksi-mikro merupakan operasi primitive tingkat rendah yang bertindak secara langsung pada sirkuit logika suatu computer. Mereka memerinci fungsi-fungsi(sinyal-sinyal) seperti berikut: Membuka/menutup gerbang gate dari register ke bus, Mentransfer data sepanjang bus, Member inisial sinyal seperti READ, WRITE, SHIFT, CLEAR, dan SET, Menguji bit tertentu dalam register.

Ada dua macam pendekatan dalam perancangan unit kendali logika, yaitu Hard-wired (logika random) dan microprogrammed. Pada hard-wired, perangkat seperti gate, counter, dan register saling dihubungkan untuk menghasilkan sinyal kendali, sehingga setiap instruksi berbeda memerlukan perangkat logika dengan hubungan yang berbeda-beda pula. Sedangkan pada microprogrammed/ pemrograman mikro dibentuk serangkaian instruksi mikro dan disimpan dalam sebuah memori kendali, kemudian dengan program mikro akan dihasilkan waktu dan sinyal yang dibutuhkan untuk suatu instruksi.

  B.     Peralatan Pendukung Pemrograman Mikro

1)      Assembler Mikro, merupakan program-program perangkat lunak yang memungkinkan untuk meng-encode suatu program mikro dalam suatu bahasa simbolik (mnemonics) dan menterjemahkan representasi ini kedalam representasi absolut untuk di load ke memori kendali. Keuntungannya adalah:

a.       Meningkatkan produktivitas dalam penulisan program-mikro.

b.      Tingkat indepedensi terhadap struktur perangkat keras.

c.       Mudah untuk berubah.

d.      Adanya pengujian kesalahan.

e.       Informasi referensi silang.

2)      Formatter, adalah program-program yang memfasilitasi pemrograman PROM yang digunakan untuk mengimplementasu memori kendali.

3)      Sistem Pengembangan, adalah peralatan yang memungkinkan programmer untuk menyimpan program mikro dan menguji data pada file disk, mengeditnya dari terminal dan mensimulasikan memori kendali.

4)      Simulator Perangkat Keras, merupakan program-program yang mensimulasikan rincian arus data di dalam hardware yang sedang dirancang.

  C.     Keuntungan Pemrograman Mikro

1)      Rancangan microprogrammed relative mudah diubah-ubah dan dibetulkan

2)      Menyediakan kemampuan diagnostic yang lebih baik dan lebih dapat diandalkan.

3)      Utilisasi memori utama dalam computer microprogrammed biasanya lebih baik karena perangkat lunak yang seharusnya menggunakan ruang memori utama justru ditempatkan pada memori kendali

4)      Pengembangan ROM lebih lanjut (dalam kaitan dengan harga dan waktu akses) secara lebih jauh justru menguatkan posisi dominant pemrograman mikro, salah satunya dengan menyertakan unit memori ketiga disebut sebagai nano-memory (tambahan bagi memori utama dan memori kendali). 

Komputer Pipeline

     A.    Mengenal Pipeline

Efisiensi sebuah komputer dinilai beerdasarkan kecepatan perangkat keras dan fasilitas-fasilitas perangkat lunak. Penilaian ini disebut sebagai throughput, didefinisikan sebagai jumlah pemrosesan yang dapat dikerjakan dalam suatu interval waktu tertentu.Salah satu teknik yang mendorong peningkatan suatu sistem throughput yang cukup hebat disebut sebagai pemrosesan pipeline. Pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersama tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontinu pada unit pemrosesor. Dengan cara ini, maka unit pemrosesan selalu bekerja.Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer. Bisa pada level yang tinggi, misalnya program aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor.

Pemrosesan pipeline dalam suatu komputer diperoleh dengan membagi suatu fungsi yang akan dijalankan menjadi beberapa subfungsi yang lebih kecil dan merancang perangkat keras yang terpisah, disebut sebagai tingkatan (stage), untuk setiap subfungsi. Stage-stage itu kemudian dihubungkan bersama-sama dan membentuk sebuah pipeline tunggal (atau pipe) untuk menjalankan fungsi asli tersebut.

1.      Sejajarkan mantissa-mantissa yang ada

2.      tambahkan mantissa-mantissa tersebut

3.      Normalisasikan hasilnya

Keuntungan proses penambahan secara pipeline ini adalah bahwa dua input yang baru dapat dimulai melalui pipa tersebut segera sesudah dua input sebelumnya melewati stage 2.

   B.     Klasifikasi Pipeline

1)      Berdasarkan fungsi

Pipelining aritmatika, Pipelining instruksi, memfetch instruksi secara berurutan, Pipelining prosesor, ketika stage suatu pipeline merupakan prosesor aktual dan latch-latch (tambahan kunci) saling berbagi memori antara prosesor-prosesor tersebut.

2)      Berdasarkan konfigurasi

a.                 Unifungsi, menjalankan hanya satu jenis pokok operasi.

b.                Multifungsi, menjalankan fungsi-fungsi yang berbeda.

c.                 Statis, instruksi yang sama dijalankan bersamaan waktu.

d.                Dinamis, beberapa konfigurasi fungsional dapat muncul sekaligus.

  C.     Pipelining Secara Umum

Pipeline sangat sering mempunyai hubungan umpan balik (feedback) dan umpan maju (feedforward). Hubungan dari suatu stage dengan stage sebelumnya disebut feedback, sedngkan hubungan dengan stage berikutnya disebut feedforward. Ketika berhubungan dengan dengan suatu pipeline umum, harus ditentukan urutan proses setiap stage.

  D.    Keuntungan dari Pipeline

1)      Waktu siklus prosesor berkurang, sehingga meningkatkan tingkat instruksi-instruksi dalam kebanyakan kasus.

2)      Beberapa combinational sirkuit seperti penambah atau pengganda dapat dibuat lebih cepat dengan menambahkan lebih banyak sirkuit.

3)      Jika  pipeline  digunakan sebagai pengganti, hal itu dapat menghemat sirkuit vs combinational yang lebih kompleks sirkuit.

Pemrosesan Paralel

A.  Pengertian

Pemrosesan Paralel adalah komputasi dua atau lebih tugas pada waktu bersamaan dengan tujuan untuk mempersingkat waktu penyelesaian tugas-tugas tersebut dengan cara mengoptimalkan resource pada sistem komputer yang ada untuk mencapai tujuan yang sama. Tujuan utama dari pemrosesan paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan.

Performa dalam pemrosesan paralel diukur dari berapa banyak peningkatan kecepatan (speed up) yang diperoleh dalam menggunakan teknik paralel. Secara informal, bila anda memotong bawang sendirian membutuhkan waktu 1 jam dan dengan bantuan teman, berdua anda bisa melakukannya dalam 1/2 jam maka anda memperoleh peningkatan kecepatan sebanyak 2 kali.

Adapun proses kerja , pemrosesan paralel membagi beban kerja dan mendistribusikannya pada komputer-komputer lain yang terdapat dalam sistem untuk menyelesaikan suatu masalah. Adapun tipe-tipe Paralelisme adalah sebagai berikut :

1.         Result Paralelisme

Result Paralelisme yang sering disebut sebagai Embarrassingly Parallel atau Perfect Paralel adalah tipe paralelisme dimana komputasinya dapat dibagi menjadi beberapa tugas independen yang mempunyai struktur sama.

2.         Specialist Paralelisme

Cara kerja Specialist Parallelisme adalah dengan mengerjakan beberapa tugas secara bersamaan pada prosesor yang berbeda .

3.         Agenda Paralelisme

Tipe paralelisme ini mempunyai daftar yang harus dikerjakan oleh sistem komputer . Semua komputer yang terdapat pada sistem dapat mengakses daftar tersebut. Pada Model MW (Manager Worker) terdapat pengelompokan komputer menjadi dua yaitu :

a)    Manager : bertugas memulai perhitungan, memonitor kemajuan tugas, melayani permintaan worker. User berkomunikasi dengan sistem komputer melalui komputer yang berfungsi sebagai manager ini.

b)   Worker : mengerjakan tugas-tugas yang diberikan oleh manager. Kerja komputer ini dimulai setelah ada perintah dari manager dan diakhiri oleh manager.

Adapun Metode Pengiriman pesan (message passing) terdapat beberapa metode dalam pengiriman pesan yaitu :

a.         Synchronous Message Passing

Cara pengiriman menggunakan metode ini ialah pengirim menunggu untuk

mengirim pesan sampai penerima siap untuk menerima pesan. Oleh karena itu

tidak ada buffering.

b.         Ansynchronous Message Passing

Pengirim akan mengirim pesan kapanpun dia mau. Pengirim tidak peduli ketika penerima belum siap untuk menerima pesan.

Secara garis besar, mekanisme pemberian layanan publik bagi user di luar jaringan adalah sebagai berikut:

a) User diluar jaringan diatas melakukan suatu request tugas, misalnya tracetest_example.m

b) Request diterima oleh Load balancer/Linux box untuk kemudian diolah dan dibagi menjadi proses yang relatif lebih kecil

c) Proses yang telah berukuran kecil tersebut diolah oleh masing-masing node/slave untuk diselesaikan.

d) Setelah selesai melakukan tugasnya, node/slave mengirimkan kembali hasilnya ke Load balancer untuk kemudian disusun kembali.

e) Hasilnya dikirimkan kembali ke user.

2. Arsitektur dan Klasifikasi Sistem Komputer

Ada 3 skema klasifikasi arsitektural sistem komputer, yaitu:

a)      Klasifikasi Flynn

Michael J. Flynn (1966) memperkenalkan skema dengan melihat bagaimana mesin menghubungkan instruksi-instruksinya ke data yang sedang diproses. Alur data adalah urutan data yang dipanggil oleh alur instruksi Baik instruksi maupun data diambil dari modul memori Instruksi didecode (diartikan) oleh Control Unit. 4 metode pemrosesan:

1.      SISD (Single Instruction Stream, single data stream), merupakan suatu komputer serial konvensional.

2.      SIMD (Single Instruction Stream, multiple data stream), instuksi dilaksanakan satu persatu namun mampu bekerja pada beberapa aliran data sekaligus.

3.      MISD (Multiple Instruction Stream, single data stream), melaksanakan beberapa instruksi secara bersamaan pada sebuah item data tunggal.

4.      MIMD (Multiple Instruction Stream, multiple data stream), eksekusi instruksi saat bersamaan, setiap instruksi beroperasi pada beberapa aliran data.

b)      Klasifikasi Feng

Tse Yun Feng mengusulkan pembagian klasifikasi arsitektur komputer berdasarkan derajat keparalelan (degree of parallelism). Jumlah bit maksimum yang dapat diproses dalam satu satuan waktu oleh sistem komputer disebut derajat keparalelan maksimum P.

1.      n=1 dan m=1 maka terjadi paralelisme, word dan bit diproses per satuan waktu (word serial/bit serial WSBS)

2.      n>1 dan m=1 maka semua n irisan bit diproses satu persatuan waktu (WPBS)

3.      n=1 dan m>1 maka n word diproses satu persatuan waktu tetapi m bit dari masing-masing word diproses paralel (WSBP).

4.      N>1 dan m>1 maka sejumlah nm bit diproses bersamaan (WPBP).

3. Pemrosesan Vektor

1.         Floating-point blok: untuk dapat menggunakan hanya satu eksponen kita perlu menyusun skala mantissa secara tepat. Namun jika menyebabkan kerugian data maka konsep ini tidak boleh dipakai.

2.      Padding: proses pemanjangan sebuah vektor secara otomatis. 

    D. Prosesor Array

Yaitu sebuah komputer synchronous dengan lebih dari satu buah elemen pemrosesan (ALU dan register-register) yang beroperasi secara paralel. Jika memori asosiatif digunakan dalam prosesor array, komputernya disebut prosesor asosiatif.

5.       Sistem Multiprosesor

·         Sistem memori pribadi (pasangan longgar), dimana prosesor memiliki memori lokal yang besar dan mungkin juga piranti I/Onya.

·         Sistem memori terbagi (pasangan ketat), semua prosesor membagi-bagi sebuah memori utama umum. Biasanya piranty I/O terpisah dan memiliki catche yang berbeda.

Nah,, mungkin itu aja yang mungkin bisa ana bagi buat antum-antum semua. Sampai jumpa di lain blog...