Parallel processing
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 28

Parallel Processing PowerPoint PPT Presentation


  • 86 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Parallel Processing. Organisasi Komputer II STMIK – AUB SURAKARTA. Introduction. Tradisional  Komputer dianggap sebagai mesin sekuensial  CPU mengeksekusi program sesuai instruksi mesin secara berurutan dan satu per satu  TIDAK SELURUHNYA BENAR! Bukti :

Download Presentation

Parallel Processing

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Parallel processing

Parallel Processing

Organisasi Komputer II

STMIK – AUB SURAKARTA


Introduction

Introduction

  • Tradisional  Komputer dianggap sebagai mesin sekuensial  CPU mengeksekusi program sesuai instruksi mesin secara berurutan dan satu per satu  TIDAK SELURUHNYA BENAR!

  • Bukti :

    • Operasi mikro  sinyal kontrol dibuat bersamaan

    • Pipelining instruksi

  • Perkembangan teknologi  penggunaan paralelisme lebih lanjut


Introduction1

Introduction

  • Multiprocessing

  • Komputasi vektor

  • Organisasi prosesor paralel


Multiprocessing

MULTIPROCESSING

  • Loosely Coupled Microprocessing

    • Terdiri dari kumpulan sistem yang relatif bersifat otonom, masing-masing CPU memiliki memori utama dan saluran I/Onya sendiri

    • Sering disebut multikomputer

  • Functionality Specialized Processors

    • Contoh : prosesor I/O

    • Terdapat sebuah master, general-purpose CPU, dan CPU khusus dikontrol oleh CPU master dan memberikan layanan kepadanya.


Multiprocessing1

Multiprocessing

  • Tightly Coupled Multiprocessing

    • Mutiprosesor

      • Terdiri dari himpunan prosesor yang menggunakan bersama memori utama dan berada di bawah kontrol terintegrasi suatu sistem operasi.

  • Parallel Processing

    • Multiprosesor yang dipasangkan dengan kuat yang dapat mengerjakan secara kooperatif sebuah pekerjaan secara paralel


Tightly coupled multiprocessing multiprosesor

Tightly Coupled Multiprocessing - Multiprosesor

  • Mengandung dua atau lebih prosesor general-purpose yang memiliki kemampuan yang setara.

  • Semua prosesor memiliki akses bersama ke memori global (umum). Beberapa memori lokal (private) dapat juga digunakan.

  • Semua prosesor memiliki akses bersama ke perangkat I/O, baik melalui saluran yang sama atau melalui saluran yang berbeda yang menyediakan lintasan ke perangkat yang sama

  • Sistem dikontol oleh sebuah sistem operasi yang terintegrasi yang menyediakan interaksi antara prosesor dengan program-program pada tingkatan job,task, file, dan data


Organisasi sistem multiprosesor

Organisasi Sistem Multiprosesor

  • Time-Shared Bus

  • Multiport Memory

  • Central Control Unit


Time shared bus

Time-Shared Bus

  • Mekanisme pembentukan sistem multiprosesor yang paling sederhana.

  • Struktur dan antarmuka sama seperti sistem prosesor tunggal yang menggunakan interkoneksi bus.


Feature feature bus

Feature-feature Bus

  • Addresing

    • Pengalamatan harus dapat membedakan modul-modul pada bus untuk menentukan sumber dan tujuan data.

  • Arbitration

    • Setiap modul I/O dapat berfungsi sebagai “master” pada sementara waktu.

    • Mekanisme disediakan untuk menentukan permintaan-permintaan yang melakukan persaingan dalam memperoleh kontrol bus dengan menggunakan sejumlah teknik prioritas.

  • Time Sharing

    • Apabila sebuah modul sedang melakukan pengontrolan terhadap bus, maka modul-modul lainnya dikunci dan apabila perlu, harus menahan operasi sampai dengan akses bus diperoleh


Kelebihan organisasi bus

Kelebihan Organisasi Bus

  • Kesederhanaan

    • Antarmuka fisik dan logika pengalamatan, arbitrasi serta time-sharing seluruh prosesor tetap sama seperti pada sistem prosesor tunggal.

  • Fleksibilitas

    • Organisasi bus pada umumnya mudah untuk dikembangkan dengan cara menambahkan CPU yang lebih banyak ke bus

  • Reliabilitas

    • Pada dasarnya bus adalah media yang pasif, dan kegagalan suatu perangkat yang terhubung tidak akan menyebabkan kegagalan sistem secara keseluruhan.


Kekurangan organisasi bus

Kekurangan Organisasi Bus

  • Penurunan Kinerja  seluruh referensi memori dilewatkan melalui bus umum  kecepatan sistem dibatasi oleh siklus waktu.

  • Untuk meningkatkan kinerja  melengkapi setiap CPU dengan memori cache untuk mengurangi jumlah akses

  • Penggunaan cache menimbulkan pertimbangan rancangan yangbaru  jika suatu word diubah pada sebuah cache dapat menginvalidkan word pada cache lainnya.  CPU harus selalu diberitahu tiap kali terjadi update


Multiport memory

Multiport Memory

  • Memungkinkan akses modul-modul memori utama secara langsung dan independen oleh CPU dan modul I/O.

  • Diperlukan logika berkaitan dengan memori agar tidak terjadi konflik  Meng-assign prioritas yang permanen bagi semua port memori.

  • Kinerja lebih baik dibanding bus  masing-masing prosesor memiliki llintasan berdedikasi ke masing-masing modul memori.

  • Memungkinkan melakukan konfigurasi memori secara “private” bagi sebuah CPU atau lebih dan modul-modul I/O  mencegah akses yang tidak diizinkan dan pengubahan oleh prosesor lain


Central control unit

Central Control Unit

  • Menyalurkan aliran data yang terpisah secara bolak-balik di antara modul-modul yang independen : CPU, memori, modul I/O.

  • Pengontrol dapat membufferkan permintaan dan melakukan fungsi arbitrasi dan pewaktuan.

  • Pengontrol dapat melewatkan pesan-pesan status dan kontrol di antara CPU-CPU dan melakukan peringatan update cache.


Central control unit1

Central Control Unit

  • Seluruh logika untuk pengkoordinasian konfigurasi multiport dikonsentrasikan di unit kontrol pusat  antarmuka modul I/O, memori dan CPU tidak begitu terganggu.  fleksibilitas dan kemudahan interfacing pendekatan bus.

  • Kelemahan  unit kontrol menjadi cukup rumit

  • Umum digunakan untuk sistem mainframe berprosesor jamak  IBM S/370


Sistem operasi multiprosesor

Sistem Operasi Multiprosesor

  • Adanya suatu sistem operasi tunggal yang mengontrol sumber-sumber daya sistem  tampak sebagai sistem multiprogramming berprosesor tunggal.

  • Sistem operasilah yang memiliki tanggung jawab untuk menjadwalkan eksekusi job dan proses tersebut dan mengalokasi sumber daya.


Sistem operasi multiprosesor1

Sistem Operasi Multiprosesor

  • Memiliki tujuh fungsi :

    • Alokasi sumber daya dan manajemen

    • Tabel dan proteksi data

    • Penghindaran deadlock sistem

    • Penghentian tak normal

    • Penyeimbangan pembebanan I/O

    • Penyeimbangan pembebanan prosesor

    • Konfigurasi kembali


Sistem operasi multiprosesor2

Sistem Operasi Multiprosesor

  • Tanggungjawab SO  mengetahui keefisienan penggunaan sumber daya  jika tidak diketahui, akan terjadi pemborosan pada sistem CPU yang berjumlah banyak.

  • Merekonfigurasi sistem apabila terjadi kegagalan prosesor, dengan melanjutkan operasi pada tingkatan kinerja yang lebih rendah.


Penjadwalan multiprosesor

Penjadwalan Multiprosesor

  • Dua fungsi penjadwalan job :

    • Apakah proses didedikasikan bagi prosesor

    • Bagaimana proses dijadwalkan oleh prosesor

  • Sistem operasi harus menjamin bahwa dua prosesor tidak memilih proses yang sama dan proses-proses tidak akan hilang dari antrian


Komputasi vektor

KOMPUTASI VEKTOR

  • Kinerja komputer general purpose berukuran mainframe terus berkembang  perkembangan aplikasi berada di luar kemampuan mainframe modern  masalah-masalah matematik di bidang aerodinamika, seismologi, meteorologi, fisika.

  • Ditandai dengan kebutuhan perhitungan program yang besar dan berulang-ulang untuk melakukan operasi aritmetik floating point terhadap array bilangan.

  • Untuk menangani  SUPERKOMPUTER


Superkomputer

Superkomputer

  • Mampu melakukan ratusan juta operasi floating point per detik dengan harga 10-15 juta dollar.

  • Superkomputer bertolakbelakang dengan mainframe yang dirancang untuk kebutuhan multiprogramming, superkomputer ditujukan untuk keperluan kalkulasi numerik  umumnya digunakan untuk keperluan pusat penelitian dan kantor yang bergerak di bidang ilmiah dan rekayasa.


Peningkatan kinerja superkomputer

Peningkatan Kinerja Superkomputer

  • Superkomputer dioptimasikan untuk kebutuhan komputasi vektor, namun pada dasarnya superkomputer adalah sebuah komputer general-purpose yang memiliki kemampuan menangani tugas-tugas pengolahan skalar dan data yang umum.

  • Tugas utama : melakukan operasi-operasi aritmatik terhadap array atau vektor bilangan-bilangan floating point.

  • Iterasi diubah menjadi vector processing (paralelisme dalam komputasi vektor) atau parallel processing


Peningkatan komputasi vektor

Peningkatan Komputasi Vektor

  • ALU Pipelined

  • ALU Paralel  unit kontrol mengirimkan data ke ALU-ALU sehingga ALU-ALU tersebut dapat berfungsi secara paralel.

  • Prosesor Paralel  pembagian tugas menjadi beberapa proses yang akan dieksekusi secara paralel.


Multiple processor organization

MULTIPLE PROCESSOR ORGANIZATION

  • Single instruction, single data stream - SISD

  • Single instruction, multiple data stream - SIMD

  • Multiple instruction, single data stream - MISD

  • Multiple instruction, multiple data stream- MIMD


Single instruction single data stream sisd

Single Instruction, Single Data Stream - SISD

  • Single processor

  • Single instruction stream

  • Data stored in single memory

  • Uni-processor

  • Satu CPU yang mengeksekusi instruksi satu persatu dan menjemput atau menyimpan data satu persatu


Single instruction multiple data stream simd

Single Instruction, Multiple Data Stream - SIMD

  • Single machine instruction

  • Controls simultaneous execution

  • Number of processing elements

  • Lockstep basis

  • Each processing element has associated data memory

  • Each instruction executed on different set of data by different processors

  • Vector and array processors

  • Satu unit kontrol yang mengeksekusi aliran tunggal instruksi, tetapi lebih dari satu Elemen Pemroses


Multiple instruction single data stream misd

Multiple Instruction, Single Data Stream - MISD

  • Sequence of data

  • Transmitted to set of processors

  • Each processor executes different instruction sequence

  • Never been implemented

  • Mengeksekusi beberapa program yang berbeda terhadap data yang sama.


Multiple instruction multiple data stream mimd

Multiple Instruction, Multiple Data Stream- MIMD

  • Set of processors

  • Simultaneously execute different instruction sequences

  • Different sets of data

  • SMPs, clusters and NUMA systems

  • Juga disebut multiprocessors, dimana lebih dari satu proses dapat dieksekusi berikut terhadap dengan datanya masing-masing


Taxonomy of parallel processor architectures

Taxonomy of Parallel Processor Architectures


  • Login