TUGAS ORGANISASI DAN
ARSITEKTUR KOMPUTER KE 4
ARTIKEL
KE 1 :
PIPELINING
dan RISC
Berisi tentang :
1. PIPELINING
Pipelining adalah
suatu teknik yang digunakan untuk merealisasi paralel processing, yaitu
dengan membagi operasi ke dalam k-stage (beberapa tingkatan) atau sub-operasi,
sehingga pada suatu saat ada k operasi berjalan yang sekaligus.
Atau dapat juga diartikan sebagai :
Salah satu cara yang paling sering digunakan dalam
paralel processing , sebuah operasi dibagi menjadi sejumlah sub operasi elementer,
kita namakan k. Kemudian kita membentuk sebuah sistem dengan banyak stage
sebesar k, dan mengeksekusi sub operasi tersebut pada setiap stage satu demi
satu.
Kekurangan Pipelining adalah
Dalam prakteknya,bagaimanapun, prosesor RISC
beroperasi lebih dari satu siklus per instruksi. Prosesor mungkin mengumpulkan
hasil dari data dependensi dan instruksi cabang.
Data dependensi terjadi bila instruksi tergantung
pada hasil dari instruksi sebelumnya. Instruksi tertentu mungkin perlu data
dalam register yang belum disimpan, sejak itulah pekerjaan yang sebelumnya
instruksi yang belum mencapai tahap yang akan di pipeline .
MIPS solusi untuk masalah ini adalah kode recording.
Kode dapat diatur ulang sehingga instruksi yang dijalankan diantara dua
tergantung petunjuk dan pipa dapat mengalir efisien. Tugas kode recording
umumnya mengkompile ke kiri, yang mengakui data dependensi dan upaya untuk
meminimalkan kinerja .
2. PROSEDUR
VEKTOR PIPELINING.
Disini yang dimaksud dengan
prosedur vektor pipelining yaitu :
·
Mengambil instruksi dan membuffferkannya.
·
Ketika tahapn kedua bebas tahapan pertama mengirimkan instruksi yang
dibufferkan tersebut.
·
Pada saat tahapan kedua sedang mengeksekusi instruksi, tahapan pertama
memanfaatkan siklus memori yang tidak dipakai untuk mengambil dan membuffferkan
instruksi berikutnya.
·
Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline :
·
Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan
·
Ketergantungan terhadap data
·
Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori
3. REDUCE
INSTRUCTION SET COMPUTER (RISC)
Sejarah RISC
Reduced
Instruction Set Computing
(RISC)
atau "Komputasi set instruksi yang disederhanakan" pertama kali
digagas oleh John Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada tahun
1974 saat ia membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor
ternyata menangani sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya. Komputer pertama yang
menggunakan konsep RISC ini adalah IBM PC/XT pada era 1980-an. Istilah RISC
sendiri pertama kali dipopulerkan oleh David Patterson, pengajar pada
University of California di Berkely.
Definisi RISC
RISC,
yang jika diterjemahkan berarti "Komputasi Kumpulan Instruksi yang
Disederhanakan", merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan
instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini
digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vektor. Selain
digunakan dalam komputer vektor, desain ini juga diimplementasikan pada
prosesor komputer lain, seperti pada beberapa mikroprosesor Intel
960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari DEC,R4x00 dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur
POWER dari International
Business Machine. Selain itu, RISC
juga umum dipakai pada Advanced RISC
Machine (ARM) dan StrongARM (termasuk di antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan Ultra
SPARC dari Sun Microsystems, serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.
Selain
RISC, desain Central Processing Unit yang lain adalah CISC (Complex
Instruction Set Computing), yang jika diterjemahkan ke dalam Bahasa
Indonesia berarti Komputasi Kumpulan Instruksi yang kompleks atau rumit.
Karakteristik RISC
Arsitektur RISC memiliki beberapa karakteristik
diantaranya :
·
Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan
untuk mengambil dua buah operand dari register, melakukan operasi ALU, dan
menyimpan hasil operasinya kedalam register, dengan demikian instruksi mesin
RISC tidak boleh lebih kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat
mikroinstruksi pada mesin-mesin CISC. Dengan menggunakan instruksi sederhana
atau instruksi satu siklus hanya dibutuhkan satu mikrokode atau tidak sama
sekali, instruksi mesin dapat dihardwired. Instruksi seperti itu akan
dieksekusi lebih cepat dibanding yang sejenis pada yang lain karena tidak perlu
mengakses penyimapanan kontrol mikroprogram saat eksekusi instruksi
berlangsung.
·
Operasi
berbentuk dari register-ke register yang hanya terdiri dari operasi load dan
store yang mengakses memori . Fitur rancangan ini menyederhanakan set
instruksi sehingga menyederhanakan pula unit control. Keuntungan lainnya
memungkinkan optimasi pemakaian register sehingga operand yang sering diakses
akan tetap ada di penyimpan berkecepatan tinggi. Penekanan pada operasi
register ke register merupakan hal yang unik bagi perancangan RISC.
·
Penggunaan
mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan
pengalamatan register,. Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan
pe-relatif dapat dimasukkan selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis
pada perangkat lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel
instruksi dan unit kontrol.
·
Penggunaan
format-format instruksi sederhana, panjang instruksinya tetap dan disesuaikan
dengan panjang word. Fitur ini memiliki beberapa kelebihan karena dengan
menggunakan field yang tetap pendekodean opcode dan pengaksesan operand register dapat dilakukan
secara bersama-sama
Ciri-ciri RISC
·
Instruksi
berukuran tunggal
·
Ukuran
yang umum adalah 4 byte
·
Jumlah
pengalamatan data sedikit, biasanya kurang dari 5 buah.
·
Tidak
terdapat pengalamatan tak langsung yang mengharuskan melakukan sebuah akses
memori agar memperoleh alamat operand lainnya dalam memori.
·
Tidak
terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi
aritmatika, seperti penambahan ke memori dan penambahan dari memori.
·
Tidak
terdapat lebih dari satu operand beralamat memori per instruksi
·
Tidak
mendukung perataan sembarang bagi data untuk operasi load/ store.
·
Jumlah
maksimum pemakaian memori manajemen bagi suatu alamat data adalah sebuah
instruksi .
·
Jumlah
bit bagi integer register spesifier sama dengan 5 atau lebih, artinya
sedikitnya 32 buah register integer dapat direferensikan sekaligus secara
eksplisit.
·
Jumlah
bit floating point register spesifier sama dengan 4 atau lebih, artinya
sedikitnya 16 register floating point dapat direferensikan sekaligus secara
eksplisit.
ARTIKEL KE 2 :
PROSESOR PARALEL
Definisi prosesor paralel adalah
- Sebuah komputer yang memiliki lebih darisatu central
processing unit, komputer inidigunakan untuk parallel processing.
- Suatu sitem prosesor dengan banyakperhitungan yag dilakukan secarabersamaan agar prosesor dapatmempunyai kinerja tinggi.
Klasifikasi Arsitektural
- Klasifikasi Flynn
- Klasifikasi Feng
- Klasifikasi Händler
- Suatu sitem prosesor dengan banyakperhitungan yag dilakukan secarabersamaan agar prosesor dapatmempunyai kinerja tinggi.
Klasifikasi Arsitektural
- Klasifikasi Flynn
- Klasifikasi Feng
- Klasifikasi Händler
1.
JARINGAN INTERKONEKSI .
Jaringan Interkoneksi adalah
Komunikasi diantara
terminal-terminal yang berbeda harus dapat dilakukan
dengan suatu media tertentu.
Interkoneksi yang efektif antara prosesor dan modul memori sangat penting dalam
lingkungan komputer. Menggunakan arsitektur bertopologi bus bukan merupakan solusi yang praktis
karena bus hanya sebuah pilihan yang baik ketika digunakan untuk menghubungkan
komponen-komponen dengan jumlah yang sedikit. Jumlah komponen dalam sebuah
modul IC bertambah seiring waktu. Oleh karena itu, topologi bus bukan topologi yang cocok untuk kebutuhan
interkoneksi komponenkomponen di dalam modul IC. Selain itu juga tidak dapat
diskalakan, diuji, dan kurang
dapat disesuaikan, serta
menghasilkan kinerja toleransi kesalahan yang kecil.
Di sisi lain, sebuah crossbar yang ditunjukkan pada Gambar 2.2
menyediakan
interkoneksi penuh diantara semua
terminal dari suatu sistem
tetapi dianggap sangat kompleks,
mahal untuk membuatnya, dan sulit untuk dikendalikan. Untuk alasan ini jaringan
interkoneksi merupakan solusi media komunikasi yang baik untuk sistem komputer
dan telekomunikasi. Jaringan ini membatasi jalur-jalur diantara terminal
komunikasi yang berbeda untuk mengurangi kerumitan dalam menyusun elemen
switching.
2.
Mesin SIMD
SIMD adalah singkatan dari Single Instruction, Multiple
Data, merupakan sebuah istilah dalam komputasi yang merujuk kepada
sekumpulan operasi yang digunakan untuk menangani jumlah data yang sangat banyak dalam paralel secara efisien, seperti yang terjadi
dalam prosesor vektor atau prosesor larik. SIMD
pertama kali dipopulerkan pada superkomputer skala besar, meski sekarang telah
ditemukan pada komputer pribadi.
Contoh aplikasi yang dapat mengambil
keuntungan dari SIMD adalah aplikasi yang memiliki nilai yang sama yang
ditambahkan ke banyak titik data (data point), yang umum terjadi dalam
aplikasi multimedia. Salah satu contoh operasinya adalah mengubah
brightness dari sebuah gambar. Setiap pixel dari sebuah gambar 24-bit berisi tiga buah nilai berukuran 8-bit brightness dari porsi warna merah (red),
hijau (green), dan biru (blue). Untuk melakukan perubahan brightness, nilai R, G, dan Bakan dibaca dari memori, dan
sebuah nilai baru ditambahkan (atau dikurangkan) terhadap nilai-nilai R, G, B
tersebut dan nilai akhirnya akan dikembalikan (ditulis kembali) ke memori.
Komputer yang mempunyai beberapa unit
prosesor di bawah satu supervisi satu unit common control. Setiap prosesor
menerima instruksi yang sama dari unit kontrol, tetapi beroperasi pada data
yang berbeda.
·
Prosesor
yang memiliki SIMD menawarkan dua keunggulan, yakni:
· Data
langsung dapat dipahami dalam bentuk blok data, dibandingkan dengan beberapa
data yang terpisah secara sendiri-sendiri. Dengan menggunakan blok data,
prosesor dapat memuat data secara keseluruhan pada waktu yang sama. Daripada
melakukan beberapa instruksi "ambil pixel ini, lalu ambil pixel itu,
dst", sebuah prosesor SIMD akan melakukannya dalam sebuah instruksi saja,
yaitu "ambil semua pixel itu!" (istilah "semua" adalah nilai yang berbeda dari
satu desain ke desain lainnya). Jelas, hal ini dapat mengurangi banyak waktu
pemrosesan (akibat instruksi yang dikeluarkan hanya satu untuk sekumpulan
data), jika dibandingkan dengan desain prosesor tradisional yang tidak memiliki
SIMD (yang memberikan satu instruksi untuk satu data saja).
· Sistem
SIMD umumnya hanya mencakup instruksi-instruksi yang dapat diaplikasikan
terhadap semua data dalam satu operasi. Dengan kata lain, sistem SIMD dapat
bekerja dengan memuat beberapa titik data secara sekaligus, dan melakukan
operasi terhadap titik data secara sekaligus.
3. Mesin
MIMD
Pada sistem komputer MIMD murni terdapat interaksi di
antara n pemroses.
Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua
pemroses. Komputer MIMD bersifat tightly
coupled jika tingkat interaksi antara pemroses tinggi dan
disebut loosely coupled jika
tingkat interaksi antara pemroses rendah.
Ø Analisa Algoritma Paralel
Pada saat sebuah algoritma digunakan untuk memecahkan
sebuah problem, maka performance dari algoritma tersebut akan dinilai. Hal ini
berlaku untuk algoritma sekuensial maupun algoritma paralel. Penampilan sebuah
algoritma pengolahan peralel dapat dinilai dari beberapa kriteria, seperti
running time dan banyaknya prosesor yang digunakan.
Ø Running Time
Running time adalah waktu yang digunakan oleh sebuah
algoritma untuk menyelesaikan masalah pada sebuah komputer paralel dihitung
mulai dari saat algoritma mulai hingga saat algoritma berhenti. Jika
prosesor-prosesornya tidak mulai dan selesai pada saat yang bersamaan, maka
running time dihitung mulai saat komputasi pada prosesor pertama dimulai hingga
pada saat komputasi pada prosesor terakhir selesai.
Ø Counting Steps
Untuk menentukan running time, secara teoritis
dilakukan analisa untuk menentukan waktu yang dibutuhkan sebuah algoritma dalam
mencari solusi dari sebuah masalah. Hal ini dilakukan dengan cara menghitung
banyaknya operasi dasar, atau step (langkah), yang dilakukan oleh algoritma
untuk keadaan terburuknya (worst case).
Ø Langkah-langkah yang diambil oleh sebuah algoritma
dibedakan ke dalam dua jenis yaitu
Computational step
Sebuah computational step adalah sebuah operasi
aritmetika atau operasi logika yang dilakukan terhadap sebuah data dalam sebuah
prosesor.
Routing step.
Pada routing step, sebuah data akan melakukan
perjalanan dari satu prosesor ke prosesor lain melalui shared memory atau
melalui jaringan komunikasi.
Ø Speedup
· Pengukuran speedup
sebuah algoritma paralel adalah salah satu cara untuk mengevaluasi kinerja
algoritma tersebut.
· Speedup adalah perbandingan antara waktu yang
diperlukan algoritma sekuensial yang paling efisien untuk melakukan komputasi
dengan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan komputasi yang sama pada sebuah
mesin pipeline atau parallel.
4.
ARSITEKTUR PENGGANTI .
Dalam bidang teknik komputer, arsitektur pengganti merupakan konsep
perencanaan atau struktur pengoperasian dasar dalam komputer atau bisa
dikatakan rencana cetak biru dan deskripsi fungsional kebutuhan dari perangkat
keras yang didesain. implementasi perencanaan dari masing-masing bagian seperti
CPU, RAM, ROM, Memory Cache, dll.
SUMBER :
