Tugas ke 4 (ORGANISASI
DAN ARSITEKTUR KOMPUTER )
ARTIKEL KE 1
PIPELINING DAN RISC
1. PIPELINING
.
Klasifikasi Pipeline.
Pipeline dapat dikelompokkan menrut fungsi dan konfigurasinya. Secara fungsional, mereka diklasifikasikan menjadi tiga kelompok pokok yaitu: pipelineing aritmatika, instruksi dan prosesor. Pipeline menurut konfigurasi dan strtegi kendalinya: unifungsi atau multifungsi; statis atau dinamis; skalar atau vektor.
Klasifikasi Berdasarkan Fungsi
Pipelining aritmatika. Proses segmentasi dari ALU dari sistem yang muncul dalam kategori ini. Suatu contoh daari fungsi pipeline aritmatika diberikan dalam bagian contoh pipeline multifungsi.
Pipelining instruksi.Dalam suatu komputer nonpipeline, CPU bekerja melalui suatu siklus yang berkesinambungan dari fetch-decode-eksekusi untuk semua instruksinya. Proses fetch suatu instruksi tidak akan dimulai sampai eksekusi instruksi sebelumnya selesai. Untuk mem-pipeline fungsi ini, instruksi-instruksi yang berdampingan di fetch dari memori ketika instruksi yang sebelumnya di-decode dan dijalankan.
Pipelining aritmatika. Proses segmentasi dari ALU dari sistem yang muncul dalam kategori ini. Suatu contoh daari fungsi pipeline aritmatika diberikan dalam bagian contoh pipeline multifungsi.
Pipelining instruksi.Dalam suatu komputer nonpipeline, CPU bekerja melalui suatu siklus yang berkesinambungan dari fetch-decode-eksekusi untuk semua instruksinya. Proses fetch suatu instruksi tidak akan dimulai sampai eksekusi instruksi sebelumnya selesai. Untuk mem-pipeline fungsi ini, instruksi-instruksi yang berdampingan di fetch dari memori ketika instruksi yang sebelumnya di-decode dan dijalankan.
Proses pipelining instruksi, disebut juga instruction lihat-ke-muka
(look-ahead), mem-fetch instruksi secara berurutan. Dengan demikian, jika suatu
instruksi menyebabkan percabganan keluar dari urutan itu maka pipe akan
dikosongkan dari seluruh instruksi yang telah di-fetch sebelumnya dan instruksi
percabangan (branched-to instruction) tersebut di-fetch. Pipelining prosesor.
Sewaktu stage dari suatu pipeline merupakan prosesor aktual dan latch-latch
saling berbagi memori antara prosesor-prosesor tersebut maka pipeline itu
disebut sebagai pipeline prosesor.
Klasifikasi Berdasarkan Konfigurasi
unifungsiversus multifungsi. Kemampuan suatu pipeline menjalankan hanya satu jenis pokok operasi disebut sebagai pipeline unifungsi. Misalnya, perkalian floating-point mensyaratkan pipeline agar juga menjalankan operasi yang sama pada setiap kelompok input. Jika pipeline dapat menjalankan fungsi-fungsi yang berbeda maka disebut sebagai pipeline multifungsi.Fungsi-fungsi yang berbeda itu bisa dijalankan baik pada waktu yang bersamaan ataupun berbeda, dengan menghubungkan subkelompok-subkelompok stage yang berbeda dalam pipeline. Pipeline disusun seperlunya sesuai dengan nilai input kendali tambahan
Statis versus dinamis. Ketika instruksi-instruksi yang berjenis sama akan dijalankan secara bersamaan waktunya maka digunakan pipeline statis.
unifungsiversus multifungsi. Kemampuan suatu pipeline menjalankan hanya satu jenis pokok operasi disebut sebagai pipeline unifungsi. Misalnya, perkalian floating-point mensyaratkan pipeline agar juga menjalankan operasi yang sama pada setiap kelompok input. Jika pipeline dapat menjalankan fungsi-fungsi yang berbeda maka disebut sebagai pipeline multifungsi.Fungsi-fungsi yang berbeda itu bisa dijalankan baik pada waktu yang bersamaan ataupun berbeda, dengan menghubungkan subkelompok-subkelompok stage yang berbeda dalam pipeline. Pipeline disusun seperlunya sesuai dengan nilai input kendali tambahan
Statis versus dinamis. Ketika instruksi-instruksi yang berjenis sama akan dijalankan secara bersamaan waktunya maka digunakan pipeline statis.
Pipeline ini dapat berupa pipeline fungsional maupun multifungsional
tetapi mungkin mengasumsikan hanya satu konfigurasi fungsional pada suatu
waktu. Suatu pipeline multifungsional statis dapat bekerja paling baik jika
fungsi yang akan dijalankan tidak sering berubah. Antara perubahan, pipeline
terlihat sebagai pipeline unifungsi dan mengulangi operasi yang sama
berulang-ulang. Sebelum mengganti fungsi tersebut, kelompok input terakhir dari
fungsi sebelumnya harus benar-benar telah melewati pipeline dan proses ini
disebut sebagai mengairi pipa (draining the pipe). Kemudian pipeline
dikonfigurasikan untuk fungsi yang baru dan input yang baru boleh masuk ke
dalam pipe.
Dengan pipeline dinamis, beberapa konfigurasi fungsional dapat muncul sekaligus.Hal ini berarti harus digunakan pipeline multifungsional.
Dengan pipeline dinamis, beberapa konfigurasi fungsional dapat muncul sekaligus.Hal ini berarti harus digunakan pipeline multifungsional.
Dalam kasus ini, konfigurasi pipeline berubah-ubah secara konstan,
tergantung pada data mana untuk fungsi yang aman pada stage yang mana untuk
setiap penangguhan clock.Pipeline dinamis memerlukan kendali yang sangat
kompleks dan mekanisme perangkai untuk mengkonfigurasikan pipe bagi input-input
tertentu.Untuk alasan ini, pipelining aktual tidak berada di bawah kendali
programer melainkan dibangun di dalam arsitektur mesin tersebut. Jika suatu
pipeline dalam sebuah sistem perlu mengubah fungsinya secara berkala maka harga
implementasi pipeline dinamis melebihi pertimbangan harga dari waktu mengatur
(idle time) yang dihasilkan dari proses draining pipeline statis secara terus
menerus.
Skalar versus vektor.Suatu pipeline skalar memproses serangkaian operasi skalar pada operand skalar (yang berhubungan dengan masing-masing angka bukannya vektor) seperti ditunjukkan oleh program. Salah satu contoh berupa operasi ADD dalam loop FOR. Pipeline vektor dirancang untuk memproses instruksi vektor dengan menggunakan operand vektor. Komputer yang mempunyai instruksi-instruksi vektor disebut sebagai proses vektor.
Skalar versus vektor.Suatu pipeline skalar memproses serangkaian operasi skalar pada operand skalar (yang berhubungan dengan masing-masing angka bukannya vektor) seperti ditunjukkan oleh program. Salah satu contoh berupa operasi ADD dalam loop FOR. Pipeline vektor dirancang untuk memproses instruksi vektor dengan menggunakan operand vektor. Komputer yang mempunyai instruksi-instruksi vektor disebut sebagai proses vektor.
2. PROSEDUR
VEKTOR PIPELINING.
· 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 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, 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, R4x00dari 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 UltraSPARC dari Sun Microsystems,
serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.
ARTIKEL KE 2
PROSESOR
PARALEL
Pemrosesan paralel ,
dapat mempersingkat
waktu eksekusi suatu program dengan cara membagi suatu program menjadi bagian
yang lebih kecil agar dapat dikerjakan pada masing-masing prosesor secara
bersamaan. Performa dalam pemrosesan paralel diukur dari beberapa banyak
peningkatan kecepatan yang diperoleh dalam menggunakan teknik paralel. Pada
proses kerja pemrosesan paralel yaitu membagi beban kerja dan
mendistribusikannya pada komputer-komputer lain yang terdapat dalam sistem
untuk menyelesaikan masalah. Sistem yang akan dibangun tidak akan menggunakan
komputer yang didedikasikan secara khusus untuk keperluan pemrosesan paralel
melainkan menggunakan komputer yang telah ada. Maksudnya sistem ini akan
terdiri dari sejumlah komputer dengan spesifikasi berbeda yang akan bekerja
sama untuk menyelesaikan suatu masalah.
1. JARINGAN INTERKONEKSI.
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 komponen-komponen 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 Fungsi jaringan interkoneksi dalam sistem komputer dan telekomunikasi
adalah untuk mengirimkan informasi dari terminal sumber ke terminal tujuan.
2. Mesin 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).
3. Mesin MIMD.
Multiple
Instruction, Multiple Data stream (MIMD),
yaitu sebuah komputer yang memiliki beberapa prosesor yang bersifat otonomus
yang mampu melakukan instruksi yang berbeda pada data yang berbeda. Sistem
terdistribusi umumnya dikenal sebagai MIMD, entah itu menggunakan satu ruangan
memori secara bersama-sama atau sebuah ruangan memori yang terdistribusi.
|
Satu
Instruksi
|
Banyak
Instruksi
|
|
|
Satu Data
|
||
|
Banyak Data
|
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 :
