Komputasi Modern dan Parallel Processing

Komputasi merupakan cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Komputasi merupakan 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. Namun sekarang, kebanyakan komputasi telah dilakukan dengan menggunakan komputer. Komputasi yang menggunakan komputer inilah yang disebut dengan Komputasi Modern.

Komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, yang menjadi perhitungan dari komputasi modern adalah :

  1. Akurasi ( Bit, Floating Point )
  2. Kecepatan ( Dalam Satuan Hz )
  3. Modelling ( NN dan GA )
  4. Kompleksitas ( Menggunakan Teori Big O )

KECEPATAN

Saat ini penggunaan komputer untuk menyelesaikan masalah sudah merasuk ke segala bidang. Hal ini karena komputasi dianggap lebih cepat dibandingkan dengan penyelesaian masalah secara manual. Seiring dengan hal tersebut, semakin dituntut proses komputasi yang semakin cepat. Untuk meningkatkan kecepatan proses komputasi, dapat ditempuh dua cara :

  1. Peningkatan kecepatan perangkat keras
  2. Peningkatan kecepatan perangkat lunak

Komponen utama perangkat keras komputer adalah processor. Saat ini, peningkatan kecepatan processor benar-benar luar biasa. Processor Pentium 4 yang dikeluarkan Intel kecepatannya sudah mencapai 1.8 GHz. Meskipun kecepatan processor dapat ditingkatkan terus, namun karena keterbatasan materi

MODELLING

Sebuah model komputasi adalah model matematika dalam ilmu komputer luas yang memerlukan sumber daya komputasi untuk mempelajari perilaku sebuah sistem yang kompleks dengan simulasi komputer. Sistem yang diteliti seringkali merupakan kompleks sistem nonlinier yang sederhana, intuitif solusi analitis tidak tersedia. Alih-alih menurunkan analisis matematis solusi untuk masalah ini, eksperimen dengan model ini dilakukan dengan mengubah parameter sistem dalam komputer, dan mempelajari perbedaan hasil eksperimen. Teori pengoperasian model dapat diturunkan / dideduksi dari percobaan komputasi ini.

Contoh model komputasi umum prakiraan cuaca model, bumi simulator model, flight simulator model, molekul protein lipat model, dan jaringan saraf model.

Berbagai Macam Model Komputasi :

  1. Mesin Mealy adalah otomasi fasa berhingga ( Finite state automaton atau finite state tranducer ) yang menghasilkan keluaran berdasarkan fasa saat itu dan bagian masukan/input. Dalam hal ini, diagram fasa (state diagram) dari mesin Mealy memiliki sinyal masukan dan sinyal keluaran untuk tiap transisi. Prinsip ini berbeda dengan mesin Moore yang hanya menghasilkan keluaran/output pada tiap fasa.
    Nama Mealy diambil dari “G. H. Mealy” seorang perintis mesin-fasa (state-machine) yang menulis karangan “A Method for Synthesizing Sequential Circuits” pada tahun 1955
  2. Mesin Moore adalah otomasi fasa berhingga (finite state automaton) di mana keluarannya ditentukan hanya oleh fasa saat itu (dan tidak terpengaruh oleh bagian masukan/input). Diagram fasa (state diagram) dari mesin Moore memiliki sinyal keluaran untuk masing-masing fasa. Hal ini berbeda dengan mesin Mealy yang mempunyai keluaran untuk tiap transisi.
    Nama Moore diambil dari “Edward F. Moore” seorang ilmuwan komputer dan perintis mesin-fasa (state-machine) yang menulis karangan “Gedanken-experiments on Sequential Machines”.
  3. Petri net adalah salah satu model untuk merepresentasikan sistem terdistribusi diskret. Sebagai sebuah model, Petri net merupakan grafik 2 arah yang terdiri dari place, transition, dan tanda panah yang menghubungkan keduanya. Di samping itu, untuk merepresentasikan keadaan sistem, token diletakkan pada place tertentu. Ketika sebuah transition terpantik, token akan bertransisi sesuai tanda panah. Petri net pertama kali diajukkan oleh Carl Adam Petri pada tahun 1962

KOMPLEKSITAS

Kompleksitas komputasi adalah cabang dari teori komputasi dalam ilmu komputer yang berfokus pada mengklasifikasikan masalah komputasi sesuai dengan kesulitan inheren mereka. Dalam konteks ini, sebuah masalah komputasi dipahami sebagai tugas yang pada prinsipnya setuju untuk menjadi dipecahkan oleh komputer. Informal, sebuah masalah komputasi terdiri dari contoh-contoh masalah dan solusi untuk masalah ini contoh. Sebagai contoh, primality pengujian adalah masalah menentukan apakah nomor yang diberikan perdana atau tidak. Contoh-contoh masalah ini adalah bilangan asli, dan solusi untuk sebuah contoh adalah ya atau tidak didasarkan pada apakah nomor perdana atau tidak.

Masalah ini dianggap sebagai secara inheren sulit jika memecahkan masalah yang memerlukan sejumlah besar sumber daya, tergantung pada algoritma yang digunakan untuk memecahkan itu. Teori ini formalizes intuisi, dengan memperkenalkan matematika model komputasi untuk mempelajari masalah ini dan kuantitatif jumlah sumber daya yang dibutuhkan untuk memecahkan mereka, seperti waktu dan penyimpanan. Ukuran kompleksitas lain juga digunakan, seperti jumlah komunikasi (digunakan dalam kompleksitas komunikasi), jumlah gerbang dalam rangkaian (digunakan dalam rangkaian kompleksitas) dan jumlah prosesor (digunakan dalam komputasi paralel). Secara khusus, teori kompleksitas komputasi menentukan batas-batas praktis tentang apa yang komputer bisa dan tidak bisa lakukan.
Bidang-bidang terkait erat dalam ilmu komputer teoritis analisis algoritma dan teori computability. Perbedaan utama antara teori kompleksitas komputasi dan analisis algoritma adalah bahwa yang terakhir ditujukan untuk menganalisis jumlah sumber daya yang dibutuhkan oleh algoritma tertentu untuk memecahkan masalah, sedangkan yang pertama mengajukan pertanyaan yang lebih umum tentang semua kemungkinan algoritma yang dapat digunakan untuk memecahkan masalah yang sama. Lebih tepatnya, hal ini mencoba untuk mengklasifikasikan masalah yang dapat atau tidak dapat diselesaikan dengan tepat sumber daya terbatas. Pada gilirannya, memaksakan pembatasan pada sumber daya yang tersedia adalah apa yang membedakan kompleksitas komputasi dari computability teori: teori yang terakhir bertanya apa jenis masalah dapat diselesaikan pada prinsipnya algorithmically.

Contoh Masalah :

Sebuah masalah komputasi dapat dilihat sebagai sebuah koleksi yang tak terbatas kasus bersama-sama dengan solusi untuk setiap contoh. Input string untuk sebuah masalah komputasi disebut sebagai contoh masalah, dan tidak boleh bingung dengan masalah itu sendiri. Dalam teori kompleksitas komputasi, masalah mengacu pada pertanyaan abstrak yang harus dipecahkan. Sebaliknya, sebuah contoh dari masalah ini adalah ucapan yang agak konkret, yang dapat digunakan sebagai masukan untuk masalah keputusan. Sebagai contoh, perhatikan masalah primality pengujian. contoh adalah nomor dan solusinya adalah “ya” jika nomor perdana dan “tidak” sebaliknya. Bergantian, yang contoh adalah input tertentu untuk masalah, dan solusinya adalah output sesuai dengan input yang diberikan.

Untuk lebih menyoroti perbedaan antara masalah dan sebuah contoh, pertimbangkan contoh berikut versi keputusan dari pedagang keliling masalah: Apakah ada rute dengan panjang maksimal 2000 kilometer melewati semua di Jerman 15 kota terbesar? Jawaban untuk masalah khusus ini misalnya tidak banyak digunakan untuk menyelesaikan contoh-contoh lain dari masalah, seperti meminta untuk pulang-pergi melalui semua pemandangan di Milan yang jumlah paling banyak panjangnya 10km. Untuk alasan ini, teori kompleksitas komputasi alamat masalah dan bukan masalah tertentu contoh.

PARALLEL PROCESSING

Pemrosesan paralel (parallel processing) adalah penggunakan lebih dari satu CPU untuk menjalankan sebuah program secara simultan.
Idealnya, parallel processing membuat program berjalan lebih cepat karena semakin banyak CPU yang digunakan.

TUJUAN PARALLEL PROCESSING

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.

PARALLEL PROCESSING

Komputasi paralel adalah salah satu teknik 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.

Pemrograman Paralel sendiri adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan. Bila komputer yang digunakan secara bersamaan tersebut dilakukan oleh komputer-komputer terpisah yang terhubung dalam satu jaringan komputer, biasanya disebut sistem terdistribusi. Bahasa pemrograman yang populer digunakan dalam pemrograman paralel adalah MPI (Message Passing Interface) dan PVM (Parallel Virtual Machine).

Yang perlu diingat adalah komputasi paralel berbeda dengan multitasking. Pengertian multitasking adalah komputer dengan processor tunggal mengeksekusi beberapa tugas secara bersamaan. Walaupun beberapa orang yang bergelut di bidang sistem operasi beranggapan bahwa komputer tunggal tidak bisa melakukan beberapa pekerjaan sekaligus, melainkan proses penjadwalan yang berlakukan pada sistem operasi membuat komputer seperti mengerjakan tugas secara bersamaan. Sedangkan komputasi paralel sudah dijelaskan sebelumnya, bahwa komputasi paralel menggunakan beberapa processor atau komputer. Selain itu komputasi paralel tidak menggunakan arsitektur Von Neumann.

Untuk lebih memperjelas lebih dalam mengenai perbedaan komputasi tunggal (menggunakan 1 processor) dengan komputasi paralel (menggunakan beberapa processor), maka kita harus mengetahui terlebih dahulu pengertian mengenai model dari komputasi. Ada 4 model komputasi yang digunakan, yaitu:

  1. SISD
  2. SIMD
  3. MISD
  4. MIMD

Komputasi modern saat ini sudah melakukan proses secara paralel sehingga komputer modern saat ini sangat tergantung dengan parallel processing.

Contoh dari perusahaan yang sudah menggunakan komputasi modern dan parralel processing ada perusahaan penerbangan. Seiring berkembangnya teknologi manusia tercendung menginginkan segala sesuatu yang instan dan mudah. Oleh sebab itu perusahaan penerbangan saat ini menggunakan pembelian atau pemberitahuan jadwal penerbangan dengan menggunakan system online. System online yang diterapkan di perusahaan penerbangan sangat membantu para penumpang untuk membeli tiket maupun melihat jadwal penerbangan. Di belakang dari penerapan system ini pun pihak perusahaan harus menyiapkan server yang bekerja secara parrallel dan cluster. Hal ini disebabkan agar proses data yang dilakukan mesin proses dapat berjalan lebih cepat sehingga output yang dihasilkan dapat lebih cepat. Penerbangan yang sudah menggunakan system online saat ini antara lain air asia, garuda indonesia, lion air, dan masih banyak lagi perusahaan yang sudah menerapkan system ini.

Referensi :

http://freaktechno.wordpress.com/2011/02/16/komputasi-modern/

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

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s