NUR KHOLIFAH
NIM : 1055201026
KOMPUTASI
Komputasi merupakan cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Kemudian teori komputasi adalah suatu sub-bidang dari ilmu komputer dan matematika. Selama ribuan tahun, perhitungan dan komputasi umumnya dilakukan dengan menggunakan pena dan kertas atau kapur dan batu tulis, atau dikerjakan secara mental, kadang-kadang dengan bantuan suatu tabel. Pada zaman sekarang ini, komputasi dilakukan dengan cara menggunakan komputer. Komputasi yang menggunakan komputer inilah maka disebut dengan Komputasi Modern.
perhitungan
komputasi modern yaitu seperti :
Akurasi
(bit, floating point)
Kecepatan
(dalam satuanHz)
Problem
volume besar (paralel)
Modeling
(NN dan GA)
Kompleksitas
(menggunakan Teori Bog O)
Umumnya, ilmu komputasi merupakan bidang ilmu yang mempunyai
perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik
serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah
ilmu (sains).
Dengan cara sederhana, biasanya berupa penerapan simulasi
komputer atau berbagai bentuk komputasi lainnya untuk menyelesaikan
masalah-masalah dalam berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya
digunakan juga untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar dalam ilmu.
Ilmu komputasi berbeda dengan ilmu komputer. Bidang ini juga
berbeda dengan teori dan percobaan sebagai bentuk tradisional dari ilmu dan
kerja keilmuan. Dalam ilmu alam, pendekatan ilmu komputasi dapat memberikan
berbagai pemahaman baru, melalui penerapan model-model matematika dalam program
komputer berdasarkan landasan teori yang telah berkembang, untuk menyelesaikan
masalah-masalah nyata dalam ilmu yang bersangkutan.
SEJARAH
SINGKAT KOMPUTASI:
· Pada paruh pertama abad 20, banyak
kebutuhan komputasi ilmiah bertemu dengan semakin canggih komputer analog, yang
menggunakan mekanis atau listrik langsung model masalah sebagai dasar
perhitungan. Namun, ini tidak dapat diprogram dan umumnya tidak memiliki
fleksibilitas dan keakuratan komputer digital modern. George stibitz secara
internasional diakui sebagai ayah dari komputer digital modern.
· Sementara bekerja di laboratorium
bel di November 1937, stibitz menciptakan dan membangun sebuah relay berbasis
kalkulator ia dijuluki sebagai "model k" (untuk "meja
dapur", di mana dia telah berkumpul itu), yang adalah orang pertama yang
menggunakan sirkuit biner untuk melakukan operasi aritmatika. Kemudian model
menambahkan kecanggihan yang lebih besar termasuk aritmatika dan kemampuan
pemrograman kompleks.
TOKOH
YANG MEMBAWA PENGARUH BESAR DALAM PERKEMBANGAN KOMPUTASI MODERN.
John von Neumann (1903-1957), Beliau adalah ilmuan yang meletakkan dasar-dasar komputer
modern. Von Neumann telah menjadi ilmuwan besar abad 21. Von Neumann memberikan
berbagai sumbangsih dalam bidang matematika, teori kuantum, game theory, fisika
nuklir, dan ilmu komputer yang di salurkan melalui karya-karyanya . Beliau juga
merupakan salah satu ilmuwan yang terkait dalam pembuatan bom atom di Los
Alamos pada Perang Dunia II lalu.
Sejarah
Komputasi Modern
Komputasi Modern pertama kali digagasi oleh John Von Neumann. Beliau di
lahirkan di Budapest, ibukota Hungaria pada 28 Desember 1903 dengan nama asli
yaitu Neumann Janos. Awal mula pemberian nama Von Neumann dikarenakan prinsip
arsitektur beliau masih terus digunakan meskipun implementasi mesin dari sebuah
tabung vakum, ke sirkuit terpadu (Integrated Circuit). Yang membuatnya tidak
berubah adalah aliran informasi yang mengalir di dalam komputer tersebut.
Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat bagian utama:
- Unit Aritmatika dan Logis (ALU).
- Unit kontrol.
- Memori.
- Alat masukan dan hasil (secara kolektif dinamakan I/O).
Bagian
ini dihubungkan oleh berkas kawat, “bus”. Pada
dasarnya komputer arsitektur Von Neumann adalah terdiri dari elemen sebagai berikut:
- Prosesor, merupakan pusat dari kontrol dan pemrosesan instruksi pada komputer.
- Memori, digunakan untuk menyimpan informasi baik program maupun data.
- Perangkat input-output, berfungsi sebagai media yang menangkap respon dari luar serta menyajikan informasi keluar sistem komputer.
Berikut
ini beberapa contoh komputasi modern sampai dengan lahirnya ENIAC :
· Konrad Zuse’s electromechanical “Z
mesin”.Z3 (1941)
sebuah mesin pertama menampilkan biner aritmatika, termasuk aritmatika floating
point dan ukuran programmability. Pada tahun 1998, Z3 operasional pertama di
dunia komputer itu di anggap sebagai Turing lengkap.
· Non-programmable Atanasoff-Berry
Computer yang di
temukan pada tahun 1941 alat ini menggunakan tabung hampa berdasarkan
perhitungan, angka biner, dan regeneratif memori kapasitor.Penggunaan memori
regeneratif diperbolehkan untuk menjadi jauh lebih seragam (berukuran meja
besar atau meja kerja).
· Colossus Computer ditemukan pada
tahun 1943, berkemampuan untuk membatasi kemampuan program pada alat ini
menunjukkan bahwa perangkat menggunakan ribuan tabung dapat digunakan lebih
baik dan elektronik reprogrammable.Komputer ini digunakan untuk memecahkan kode
perang Jerman.
· The Harvard Mark I ditemukan pada 1944, mempunyai
skala besar, merupakan komputer elektromekanis dengan programmability terbatas.
· US Army’s Ballistic Research
Laboratory ENIAC
ditemukan pada tahun 1946, komputer ini digunakan unutk menghitung desimal
aritmatika dan biasanya disebut sebagai tujuan umum pertama komputer elektronik
(ENIAC merupaka generasi yang sudah sangat berkembang di zamannya sejak
komputer pertama Konrad Zuse ’s Z3 yang ditemukan padatahun 1941).
Parallel Processing pada Komputer
Pemrosesan Parallel (Parallel
Processing)
penggunaan lebih dari satu CPU atau inti prosesor secara
simultan untuk mengeksekusi sebuah program atau banyak program dengan komputasi
ganda. Idealnya, parallel processing membuat program berjalan lebih cepat
karena ada mesin yang lebih (CPU atau core) menjalankannya.
Dalam praktek pararel processing, seringkali sulit
membagi program sedemikian rupa sehingga terpisah atau CPU core dapat mengeksekusi
bagian yang berbeda tanpa mengganggu satu sama lain. Sebagian besar komputer
hanya memiliki satu CPU, tetapi beberapa model memiliki beberapa chip prosesor,
dan multi-core menjadi norma. Bahkan ada komputer dengan ribuan CPU.
Dengan single-CPU, single core komputer, adalah mungkin
untuk melakukan proses pengolahan paralel dengan menghubungkan komputer dalam
jaringan. Namun, jenis pemrosesan paralel membutuhkan perangkat lunak yang
sangat canggih yang disebut perangkat lunak pengolah didistribusikan.
Perhatikan bahwa paralelisme berbeda dari konkurensi.
Concurrency adalah istilah yang digunakan dalam sistem operasi dan database
masyarakat yang mengacu pada milik suatu sistem di mana banyak tugas tetap
aktif secara logis dan membuat kemajuan pada saat yang sama dengan interleaving
urutan pelaksanaan tugas dan dengan demikian menciptakan ilusi sekaligus
melaksanakan instruksi. Paralelisme, di sisi lain, adalah istilah yang biasanya
digunakan oleh komunitas superkomputer untuk menggambarkan eksekusi yang secara
fisik mengeksekusi secara bersamaan dengan tujuan untuk memecahkan masalah
dalam waktu yang lebih atau pemecahan masalah yang lebih besar dalam waktu yang
sama . Paralelisme mengeksploitasi konkurensi.
komputasi paralel
salah satu teknik untuk melakukan komputasi secara bersamaan
dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan. Biasanya diperlukan
saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data
dalam jumlah besar ataupun karena tuntutan proses komputasi yang banyak. Untuk
melakukan aneka jenis komputasi paralel ini diperlukan infrastruktur mesin
paralel yang terdiri dari banyak komputer yang dihubungkan dengan jaringan dan
mampu bekerja secara paralel untuk menyelesaikan satu masalah. Untuk itu
diperlukan aneka perangkat lunak pendukung yang biasa disebut sebagai
middleware yang berperan untuk mengatur distribusi pekerjaan antar node dalam
satu mesin paralel. Selanjutnya pemakai harus membuat pemrograman paralel untuk
merealisasikan komputasi.
Komputasi Paralel merupakan salah satu teknologi paling
menarik sejak ditemukannya komputer pada tahun 1940-an. Terobosan dalam
pemorosesan parallel selalu berkembang dan mendapatkan tempat disamping
teknologi-teknologi lainnya sejak Era Kebangkitan (1950-an), Era Mainframe
(1960-an), Era Minis (1970-an), Era PC (1980-an), dan Era Komputer Paralel
(1990-an). Dengan berbagai pengaruh atas perkembangan teknologi lainnya, dan
bagaimana teknologi ini mengubah persepsi terhadap komputer, dapat dimengerti
betapa pentingnya komputasi parallel itu.
Inti dari komputasi parallel yaitu hardware, software, dan
aplikasinya. Paralel prosesing merupakan suatu pemrosesan informasi yang lebih
mendekatkan pada manipulasi rata-rata dari elemen data terhadap satu atau lebih
penyelesaian proses dari sebuah masalah. Dengan kata lain komputasi parallel
adalah komputer dengan banyak processor dapat melakukan parallel processing
dengan cara membagi-bagi proses ke source-source yang dimiliki.
Pemrograman paralel
adalah teknik pemrograman komputer yang
memungkinkan eksekusi perintah / operasi secara bersamaan baik dalam
komputer dengan satu (prosesor tunggal) ataupun banyak (prosesor ganda
dengan mesin paralel) CPU. Tujuan utama dari pemrograman paraleladalah untuk
meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan
secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang
bisa diselesaikan.Komputasi paralel membutuhkan:· algoritma· bahasa
pemrograman· compiler Sebagai besar komputer hanya mempunyai satu CPU,
namun ada yang mempunyai lebih dari satu.
Aristektur Komputer Parallel terdiri dari:
- Komputer SISD (Single Instruction stream-Single Data stream)
- Komputer SIMD (Single Instruction stream-Multiple Data stream)
- Komputer MISD (Multiple Instruction stream-Single Data stream)
- MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream)
Paradigma pemrosesan parallel bergantung pada nomor 2 dan 4. Model SIMD (single
instruction multiple data) menggunakan banyak processor dengan instruksi yang
sama, namun setiap processor mengolah data yang berbeda. Sebagai contoh kita
ingin mencari angka 27 pada deretan angka yang terdiri dari 100 angka, dan kita
menggunakan 5 processor. Pada setiap processor kita menggunakan algoritma atau
perintah yang sama, namun data yang diproses berbeda. Misalnya processor 1
mengolah data dari deretan / urutan pertama hingga urutan ke 20, processor 2 mengolah
data dari urutan 21 sampai urutan 40, begitu pun untuk processor-processor yang
lain. Beberapa contoh komputer yang menggunakan model SIMD adalah ILLIAC IV,
MasPar, Cray X-MP, Cray Y-MP, Thingking Machine CM-2 dan Cell Processor (GPU).
paradigma functional dataflow yang memperkenalkan konsep model MIMD (Multiple
Instrution Multiple Data) menggunakan banyak processor dengan setiap processor
memiliki instruksi yang berbeda dan mengolah data yang berbeda. Namun banyak
komputer yang menggunakan model MIMD juga memasukkan komponen untuk model SIMD.
Beberapa komputer yang menggunakan model MIMD adalah IBM POWER5, HP/Compaq
AlphaServer, Intel IA32, AMD Opteron, Cray XT3 dan IBM BG/L.
Suatu program parallel memerlukan koordinasi ketika sebuah tugas bergantung
pada tugas lainnya. Ada dua macam bentuk koordinasi pada komputer parallel :
-asynchronous.
Bentuk synchronous merupakan koordinasi pada hardware yang
memaksa semua tugas agar dilaksanakan pada waktu yang bersamaan dengan mengesampingkan
adanya ketergantungan tugas yang satu dengan yang lainnya.
-synchronous.
Sementara bentuk asynchronous mengandalkan mekanisme
pengunci untuk mengkoordinasikan processor tanpa harus berjalan bersamaan.
Hubungan antara Komputasi Modern dan Parallel Processing
Pemrosesan paralel juga disebut komputasi paralel. Dalam
upaya lebih murah pengolahan komputasi paralel menyediakan alternatif pilihan
yang layak. Waktu idle siklus prosesor di seluruh jaringan dapat digunakan
secara efektif oleh perangkat lunak komputasi terdistribusi yang canggih.
Pengolahan paralel istilah digunakan untuk mewakili kelas besar teknik yang
digunakan untuk memberikan tugas pengolahan simultan data untuk tujuan
meningkatkan kecepatan komputasi dari sistem komputer.
Kelebihan:
· waktu eksekusi lebih cepat.
· throughput jadi lebih tinggi.
Kerugian:
· perangkat keras lainnya yang
dibutuhkan.
· kebutuhan daya juga lebih.
· Tidak baik untuk daya rendah dan
perangkat mobile.
(parallel processing adalah
salah satu teknik komputasi modern).
0 comments:
Post a Comment