Pemrosesan Paralel vs Superkomputer

PENDAHULUAN

Perkembangan teknologi semakin pesat dan mencakup ke berbagai aspek kehidupan. Dahulu komputer dan jaringan internet hanya digunakan oleh beberapa kalangan tertentu seperti kalangan akademisi dan riset, namun saat ini hampir seluruh aspek kehidupan memerlukan penggunaan sistem komputer dan jaringan internet untuk membantu memecahkan permasalahan yang ada. Dalam bidang sains dan teknik juga sangat dibutuhkan sumber daya komputer yang tinggi untuk melakukan komputasi. Sehingga dituntut adanya sistem komputer yang mampu menangani perhitungan dengan performa yang tinggi. Dan akhirnya melahirkan sebuah teknologi baru yakni superkomputer.

Superkomputer terus mengalami perkembangan sehingga mampu menangani dan mengolah data yang besar. Namun terdapat kendala dalam penggunaan superkomputer yakni dalam hal pengadaan, operasional, dan pemeliharaannya yang memerlukan biaya sangat besar. Salah satu alternatif dari permasalahan yang ada yakni dengan menggunakan pemrosesan paralel.

Pemrosesan paralel membagi suatu proses menjadi beberapa bagian yang kemudian akan didistribusikan ke beberapa komputer lainnya untuk dikerjakan secara simultan (bersamaan). Dengan adanya pemrosesan paralel biaya yang dikeluarkan menjadi lebih rendah dibandingkan dengan menggunakan superkomputer. Selain itu pemrosesan paralel juga lebih fleksibel terhadap perubahan teknologi yang berkembang sangat cepat.  Dikarenakan adanya permasalahan tersebut yang mendasari beberapa perbedaan antara pemrosesan paralel dan superkomputer, maka kami ingin membuat penelitian lebih lanjut untuk meneliti tentang perbedaan antara pemrosesan paralel dan superkomputer.

PEMBAHASAN

Pemrosesan Paralel

Komputasi paralel adalah suatu bentuk komputasi dimana instruksi-instruksi dijalankan secara berkesinambungan. Masalah yang besar dapat dibagi menjadi beberapa masalah yang lebih kecil (submasalah), untuk kemudian diselesaikan secara serempak (bersamaan). Komputasi paralel telah digunakan untuk melakukan komputasi yang mensyaratkan unjuk kerja yang tinggi (high performance computing).

Program komputer paralel lebih susah untuk dibangun dibandingkan dengan program komputer serial, hal ini disebabkan keserempakan menimbulkan masalah yang potensial didalam membagi sub pekerjaan dan menggabungkan kembali pekerjaan tersebut menjadi sebuah hasil oleh perangkat lunak, diantaranya race condition.

Komunikasi dan sinkronisasi diantara unit pemroses (processing unit) menjadi satu diantara tantangan terbesar untuk menghasilkan satu diantara tantangan terbesar untuk menghasilkan program paralel dengan performa yang baik.

1.     Pengertian Pemrosesan Paralel

Pemrosesan paralel adalah komputasi dua atau lebih tugas pada waktu bersamaan dengan tujuan untuk mempersingkat waktu penyelesaian tugas-tugas tersebut dengan cara mengoptimalkan resource pada sistem komputer yang ada.[1] Pemrosesan paralel dapat mempersingkat waktu eksekusi suatu program dengan cara membagi suatu program menjadi bagian-bagian yang lebih kecil yang dapat dikerjakan masing-masing prosessor secara bersamaan. Suatu program yang dieksekusi oleh n prosesor diharapkan dapat mempersingkat waktu eksekusi n kali lebih cepat.

Sebagian besar komputer hanya mempunyai satu CPU, namun ada juga yang mempunyai lebih dari satu. Bahkan juga ada komputer dengan ribuan CPU. Komputer dengan satu CPU dapat melakukan parallel processing dengan menghubungkannya dengan komputer lain pada jaringan. Namun, parallel processing ini memerlukan software canggih yang disebut distributed processing software.

2.     Sejarah Singkat

Pada tahun 1958, peneliti IBM, John Cocked dan Daniel Slotnick membahas tentang pemanfaatan paralelisme di dalam komputasi numerik ntuk pertama kalinya. Burroughts Corporation memperkenalkan D825 pada tahun 1962, sebuah komputer dengan empat buah prosesor yang mengakses 16 modul memori dengan bantuan saklar bar-silang (crossbar switch)

3.     Hukum Amdahl

Amdahl berpendapat, “Peningkatan kecepatan secara paralel akan menjadi linier, melipatgandakan kemampuan proses sebuah komputer dan mengurangi separuh dari waktu proses yang diperlukan untuk menyelesaikan sebuah masalah”.

Secara teoritis, peningkatan kecepatan akibat paralelisasi adalah linier, yaitu apabila elemen pemroses digandakan, maka waktu eksekusi akan menjadi setengahnya. Tetapi, sangat sedikit algoritma paralel yang dapat mencapai peningkatan kecepatan yang optimal.

Menurut hukum Amdahl, bagian kecil dari sebuah program tidak dapat lagi diparalelkan, akan membatasi peningkatan kecepatan yang dapat dicapai dari paralellisasi secara keseluruhan. Semua masalah mengandung bagian yang dapat diparalelkan dan bagian yang tidak dapat diparalelkan juga. Hubungan antara kedua bagian ini dinyatakan dalam : 

S = 1 / (1 – P)

dimana S adalah besarnya peningkatan kecepatan dari sebuah program, sedangkan  P adalah besarnya bagian yang dapat diparalelkan.

Tidak semua hasil dari paralelisasi dapat meningkatkan kecepatan. Secara umum, ketika sebuah pekerjaan dibagi menjadi lebih banyak sub pekerjaan, sub pekerjaan tersebut enghabiskan waktu lebih banyak, yaitu untuk berkomunikasi diantara subpekerjaan. Hal ini tidak akan membuat waktu eksekusi menjadi lebih singkat, melainkan sebaliknya, hal inilah yang disebut sebagai perlambatan paralel (Parallel Slowdown)

  

4.     Tujuan Komputasi Paralel

Tujuan dari komputasi paralel adalah untuk meningkatkan kinerja komputer dalam menyelesaikan berbagai masalah. Dengan membagi sebuah masalah besar ke dalam beberapa masalah kecil, membuat kinerja menjadi lebih cepat.

5.     Taksonomi Flynn

Micheal J. Flynn menciptakan satu diantara sistem klasifikasi untuk komputer dan program paralel, yang dikenal dengan sebutan Taksonomi Flynn. Flynn mengelompokkan komputer dan program berdasarkan banyaknya set instruksi yang dieksekusi dan banyaknya set data yang digunakan oleh instruksi tersebut.

Gambar 1 Klasifikasi Taksonomi Flynn

6.     Jenis-Jenis Komputer Paralel

Berdasarkan tingkatan perangkat keras yang mendukung paralelisme, secara umum komputer-komputer paralel dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

o   Multicore Processing

Prosesor yang memiliki beberapa unit pengeksekusi. Sebuah prosesor multicore dapat melakukan beberapa instruksi per siklus dari beberapa aliran instruksi.

o   Symmettric Multiprocessing

Sebuah sistem komputer dengan beberapa prosesor yang identik, dapat meggunakan struktur berbagi memori atau memori tersendiri yang saling terhubung melalui bus.

o   Distributed Computing

Sebuah sistem komputer dengan memori terdistrbusi, dimana masing-masing elemen pemrosesan dihubungkan oleh jaringan.

o   Cluster Computing

Sekumpulan komputer yang bekerja sama, dihubungkan oleh jaringan, sehingga dapat dipandang sebagai sebuah kesatuan, cluster komputer ini dikoordinasi oleh sebuah induk yang bertugas untuk mendistribusikan pekerjaan kepada masing-masing komputer lainnya.

o   Massive Parallel Processing

Sebuah komputer tuggal dengan banyak prosesor yang terhubung dalam sebuah jaringan. Di dalam MPP, tiap CPU mempunyai memory tersendiri, sistem operasi dan aplikasi yang sama. Tiap subsistem berkomunikasi satu dengan yang lainnya melalui interkoneksi berkecepatan tinggi,

o   Grid Computing

Bentuk pemrosesan paralel yang palng terdistribusi. Grid Computing memanfaatkan internet sebagai saluran komunikasi antar komputer untuk menyelesaikan suatu permasalahan

o   Specialized Parallel Komputer

Komputer paralel yang dikhususkan untuk menyelesakan tugas khusus.

Superkomputer

1.     Pengertian Superkomputer

Superkomputer merupakan komputer terdepan dalam hal kapasitas pemrosesan, yaitu kecepatan penghitungan. Superkomputer yang memanfaatkan beberapa CPU , secara umum akan memperoleh kecepatan melebihi komputer konvensional dengan cara memanfaatkan racangan inovatif yang memungkinkan CPU tersebut untuk melakukan tugas-tugas secara paralel, dikhususkan untuk melakukan komputasi tertentu (biasanya kalkulasi numerik) dan melakukan tugas komputasi umum yang kurang baik. Hirarki memori superkomputer dirancang dengan sangat berhati-hati untuk menjamin bahwa prosesor tetap memperoleh data dan instruksi setiap waktu.

Hukum Amdahl juga berlaku pada superkomputer. Perancangan superkomputer yang paling menyita adalah usaha untuk menghilangkan serialisasi dari perangkat lunak dan pemanfaatan perangkat keras. Tantangan superkomputer adalah sebagai berikut :

o   Superkomputer menghasilkan panas yang berlebihan dan harus didinginkan dengan segera.

o Superkomputer harus mempunyai waktu latensi (waktu yang diperlukan untuk perambatan sinyal) antar komponen yang sangat singkat.

o   Superkomputer memerlukan dan menghasilkan data dalam jumlah yang sangat besar dalam rentang waktu yang sangat singkat, sehingga diperlukan bandwidth media penyimpanan luar (external storage) yang cukup untuk menjamin bahwa informasi dapat ditransfer dengan cepat dan dapat disimpan ataupun diperoleh kembali dengan akurat.

2.     Sejarah Singkat Superkomputer

Superkomputer diperkenalkan tahun 1960 dirancang oleh Seymour Cray di Control Data Corporation (CDC), yang memimpin pasar pada tahun 1970-an sampai Cray kiri untuk membentuk perusaan sendiri, Cray Research. Cray kemudian mengambil alih pasar superkomputer dengan desain baru, memegang posisi teratas di superkomputer selama lima tahun (1985-1990). Per juli 2009, Cray Jaguar adalah superkomputer tercepat di dunia.

Superkomputer yang dikembangkan oleh CDC merupakan prosesor skalar yang lebih cepat sepuluh kali dibandingkan mesin tercepat yang ditawarkan oleh perusahaan lainnya. Pada tahun 1970an, superkomputer dikhususkan untuk bekerja pada prosesor vektor. Pada permulaan dan pertengahan tahun 1980an, mesin yang terdiri dari beberapa prosesor vektor yang bekerja secara paralel menjadi sesuatu yang standard. Pada umumnya prosesor yang dilibatkan berjumlah antara empat sampai enam belas. Pada akhir tahun 1980an dan tahun 1990an, peralihan dari prosesor vektor ke MPP(massive parallel processing) yang terdiri dari ribuan CPU. Superkomputer dewasa ini merupakan komputer cluster yang telah disesuaikan sekaligus memanfaatkan kelebihan prosesor dan mengkombinasikan dengan interkoneksi.

3.     Tujuan Superkomputer

Superkomputer sangat berguna untuk perhitungan intensif seperti masalah yang melibatkan fisika kuantum, peramalan cuaca, iklim penelitian, pemodelan molekul (komputasi struktur dan sifat senyawa kimia, biologi makromulekul, polimer, dan Kristal), simulasi fisik (seperti simulasi pesawat terbang dalam terwongan angina, simulasi peledakan senjata nuklir, dan riset fusi nuklir).

Kemampuan komputasi biasanya didefinisikan sebagai penggunaan maksimum daya komputasi untuk memecahkan masalah yang besar dalam jumlah waktu terpendek. Kapasitas komputasi adalah efisiensi dalam penggunaan daya komputasi yang efektif untuk memeceahkan masalah yang agak besar atau masalah kecil yang banyak atau untuk mempersiapkan kemampuan sistem yang akan dijalankan

PENUTUP

Dari perbandingan diatas dapat dilihat bahwa pemrosesan paralel dan superkomputer memiliki perbedaan dan persamaan. Salah satu diantaranya mengenai biaya yang dibutuhkan untuk pengadaan, operasional, dan pemeliharaan biaya yang dibutuhkan oleh superkomputer lebih tinggi dibandingkan dengan pemrosesan paralel. Namun, berdasarkan penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa superkomputer melakukan komputasi secara paralel, dengan kata lain superkomputer sama dengan komputer paralel, yaitu sama-sama melakukan komputasi paralel.

REFERENSI

3ANAPOE3. (2013). Komputasi dan Parallel Processing. (Online). Tersedia : http://3anapoe3.wordpress.com/2013/06/10/komputasi-dan-parallel-processing/ [diakses 9 januari 2015]

Hidayat, Syarif. 2006. “Pemrosesan Paralel Menggunakan Komputer Heterogen”. 1-6.

Leliana Cintia. (2013). Artikel Komputasi dan Parallel Processing. (Online) Tersedia: http://cintialeliana.blogspot.com/2013/06/artikel-komputasi-dan-parallel.html [diakses 9 Januari 2015]

Mateti, Prabhaker, 2005, “Cluster Computing withLinux”.

Nilawati, Desi. (2011). Apa itu Super Komputer. (Online). Tersedia : http://desinilawati.blogspot.com/2013/12/apa-itu-super-komputer.html [diakses 9 januari 2015]

The National Academies Press. 2005. Getting Up To Spedd The Future Of Supercomputing. Washington

Umar, Jefri. 2008. “Perbandngan Pemrosesan Paralel dengan Superkomputer”. Makalah pemrosesan         paralel, Sumatra Utara.

Unknown. Tersedia :http://en.wikipedia.org/wiki/Super_computer 1 November 2008 [diakses 10 januari 2015]

* Mohon maaf apabila terdapat kesalahan baik dalam hal pembahasan ataupun penulisan. Terima kasih telah berkunjung ^^