wiwit nurcahyanto (TEKNIK MESIN UG): PIPELINING , RISC , dan PROSESOR PARALEL

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.

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.

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.

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.

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	Single Instruction Single Data	Multiple Instruction Single Data
Banyak Data	Single Instruction Multiple Data	Multiple Instruction Multiple 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 :

http://andi-granderist.blogspot.com/2013/01/pipelining-risc-dan-prosesor-paralel.html

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

http://ragampendidikan.blogspot.com/2012/10/jaringan-interkoneksi.html