KOMPUTASI PARALEL

A. Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer independen secara bersamaan. Ini umumnya diperlukan saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar (di industri keuangan, bioinformatika, dll) ataupun karena tuntutan proses komputasi yang banyak. Kasus kedua umum ditemui di kalkulasi numerik untuk menyelesaikan persamaan matematis di bidang fisika (fisika komputasi), kimia (kimia komputasi) dll.

B. Hukum Amdahl

Telah dijelaskan bahwa dari ${\displaystyle T_{1}}$ (waktu yg dibutuhkan menjalankan pekerjaan dalam satu komputer) tadi, ada sebagian yg tidak bisa diparalelkan. Untuk menyatakan ini kita gunakan notasi ${\displaystyle \alpha }$ dimana ${\displaystyle 0\leq \alpha \leq 1}$ menunjukkan berapa bagian dari ${\displaystyle T_{1}}$ yang tidak bisa dijadikan paralel (atau bagian serial dari program ini).

Maka kita ketahui ${\displaystyle \alpha *T_{1}}$ adalah waktu yg tidak akan terpengaruh oleh bertambahnya komputer yg digunakan (a).

Sisanya ${\displaystyle (1-\alpha )*T_{1}}$ adalah waktu yang akan berkurang menjadi ${\displaystyle {\frac {(1-\alpha )*T_{1}}{N}}}$ bila kita menggunakan N komputer tambahan {b) .

Sehingga waktu total yang dibutuhkan untuk menjalankan pekerjaan dalam N komputer adalah (a) + (b) alias :

${\displaystyle T_{N}=\alpha *T_{1}+{\frac {(1-\alpha )*T_{1}}{N}}}$

Peningkatan kecepatan yang kita peroleh dari persamaan ini adalah :

${\displaystyle S_{N}={\frac {T_{1}}{\alpha *T_{1}+{\frac {(1-\alpha )*T_{1}}{N}}}}}$

Mungkin anda akan mendapati persamaan speed up yang terlihat berbeda tetapi pada dasarnya sama. Persamaan dibawah, bisa didapat dari persamaan diatas, dengan mengeliminasi komponen ${\displaystyle T_{1}}$ (pada bagian atas dan bawah persamaan), lalu mengatur N dan ${\displaystyle \alpha }$

${\displaystyle S_{N}={\frac {N}{1+\alpha (N-1)}}}$

Bila anda cermati persamaan di atas, bisa dilihat bahwa jika kita menggunakan komputer yang amat banyak (${\displaystyle N\rightarrow \infty }$) komponen (b) akan dapat diabaikan, menyisakan persamaan :

${\displaystyle S_{N}={\frac {1}{\alpha }}}$

Inilah batas maksimum peningkatan kecepatan yang bisa dicapai menurut hukum Amdahl yaitu perbandingan terbalik dari seberapa banyak bagian serial dari suatu pekerjaan.

Dalam sistem terdistribusi dimana anda berusaha menggunakan lebih banyak prosesor untuk menyelesaikan masalah, akan ada imbal balik. Menggunakan komputer tambahan dari lokasi yang berbeda memberikan anda sumber komputasi baru, tetapi juga melibatkan biaya komunikasi tambahan, saat anda harus memberikan pekerjaan tersebut pada komputer yg terpisah.

C. Hukum Gustafson

•   Pendapat yang dikemukakan Gustafson hampir sama dengan Amdahl, tetapi dalam pemikiran Gustafson, sebuah komputasi paralel berjalan dengan menggunakan dua atau lebih mesin untuk mempercepat penyelesaian masalah dengan memperhatikan faktor eksternal, seperti kemampuan mesin dan kecepatan proses tiap-tiap mesin yang digunakan.

D.  Tujuan utama dari pemrograman paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan.

E. Ada 4 model komputasi yang digunakan, yaitu:

SIMD

SIMD

MISD

MIMD

SISD

Yang merupakan singkatan dari Single Instruction, Single Data adalah satu-satunya yang menggunakan arsitektur Von Neumann. Ini dikarenakan pada model ini hanya digunakan 1 processor saja. Oleh karena itu model ini bisa dikatakan sebagai model untuk komputasi tunggal. Sedangkan ketiga model lainnya merupakan komputasi paralel yang menggunakan beberapa processor. Beberapa contoh komputer yang menggunakan model SISD adalah UNIVAC1, IBM 360, CDC 7600, Cray 1 dan PDP 1.

SIMD

Yang merupakan singkatan dari Single Instruction, Multiple Data. SIMD 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).

MISD

Yang merupakan singkatan dari Multiple Instruction, Single Data. MISD menggunakan banyak processor dengan setiap processor menggunakan instruksi yang berbeda namun mengolah data yang sama. Hal ini merupakan kebalikan dari model SIMD. Untuk contoh, kita bisa menggunakan kasus yang sama pada contoh model SIMD namun cara penyelesaian yang berbeda. Pada MISD jika pada komputer pertama, kedua, ketiga, keempat dan kelima sama-sama mengolah data dari urutan 1-100, namun algoritma yang digunakan untuk teknik pencariannya berbeda di setiap processor. Sampai saat ini belum ada komputer yang menggunakan model MISD.

MIMD

Yang merupakan singkatan dari Multiple Instruction, Multiple Data. MIMD 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.

F. Komputasi

Setiap jenis perhitungan atau penggunaan teknologi komputer dalam pengolahan informasi. Perhitungan adalah proses setelah yang jelas model yang dipahami dan dinyatakan dalam suatu algoritma , protokol , topologi jaringan , dll Perhitungan juga merupakan subyek utama dari ilmu komputer : menyelidiki apa yang dapat atau tidak dapat dilakukan dengan cara komputasi.

Perhitungan dapat diklasifikasikan oleh setidaknya tiga kriteria ortogonal: digital vs analog , sekuensial vs paralel vs bersamaan , bets vs interaktif . Dalam prakteknya, perhitungan digital sering digunakan untuk mensimulasikan proses alam (misalnya, perhitungan Evolusi ), termasuk yang lebih alami dijelaskan oleh model analog perhitungan (misalnya, jaringan syaraf tiruan ).

sumber : 

https://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi_paralel#Hukum_Amdahl

http://bagusonthespot.blogspot.co.id/2012/04/parallel-processing.html

http://serbaada02.blogspot.co.id/2015/06/komputasi-dan-parallel-processing.html