Komputasi merupakan cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data
input dengan menggunakan suatu algoritma. Kemudian teori komputasi
adalah 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. Pada zaman sekarang ini, komputasi dilakukan dengan cara menggunakan komputer. Komputasi yang menggunakan komputer inilah maka disebut dengan Komputasi Modern.
perhitungan komputasi modern yaitu seperti :
- Akurasi (bit, floating point)
- Kecepatan (dalam satuanHz)
- Problem volume besar (paralel)
- Modeling (NN dan GA)
- Kompleksitas (menggunakan Teori Bog O)
Umumnya,
ilmu komputasi merupakan bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada
penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta
penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah
ilmu (sains).
Dengan
cara sederhana, biasanya berupa penerapan simulasi komputer atau
berbagai bentuk komputasi lainnya untuk menyelesaikan masalah-masalah
dalam berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya digunakan
juga untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar dalam ilmu.
Ilmu
komputasi berbeda dengan ilmu komputer. Bidang ini juga berbeda dengan
teori dan percobaan sebagai bentuk tradisional dari ilmu dan kerja
keilmuan. Dalam ilmu alam, pendekatan ilmu komputasi dapat memberikan
berbagai pemahaman baru, melalui penerapan model-model matematika dalam
program komputer berdasarkan landasan teori yang telah berkembang, untuk
menyelesaikan masalah-masalah nyata dalam ilmu yang bersangkutan.
SEJARAH SINGKAT KOMPUTASI
· Pada
paruh pertama abad 20, banyak kebutuhan komputasi ilmiah bertemu dengan
semakin canggih komputer analog, yang menggunakan mekanis atau listrik
langsung model masalah sebagai dasar perhitungan. Namun, ini tidak dapat
diprogram dan umumnya tidak memiliki fleksibilitas dan keakuratan
komputer digital modern. George stibitz secara internasional diakui
sebagai ayah dari komputer digital modern.
· sementara
bekerja di laboratorium bel di November 1937, stibitz menciptakan dan
membangun sebuah relay berbasis kalkulator ia dijuluki sebagai "model k"
(untuk "meja dapur", di mana dia telah berkumpul itu), yang adalah
orang pertama yang menggunakan sirkuit biner untuk melakukan operasi
aritmatika. Kemudian model menambahkan kecanggihan yang lebih besar
termasuk aritmatika dan kemampuan pemrograman kompleks.
TOKOH YANG MEMBAWA PENGARUH BESAR DALAM PERKEMBANGAN KOMPUTASI MODERN.
John von Neumann (1903-1957),
Beliau adalah ilmuan yang meletakkan dasar-dasar komputer modern. Von
Neumann telah menjadi ilmuwan besar abad 21. Von Neumann memberikan
berbagai sumbangsih dalam bidang matematika, teori kuantum, game theory,
fisika nuklir, dan ilmu komputer yang di salurkan melalui
karya-karyanya . Beliau juga merupakan salah satu ilmuwan yang terkait
dalam pembuatan bom atom di Los Alamos pada Perang Dunia II lalu.
Sejarah Komputasi Modern
Komputasi Modern pertama kali digagasi oleh John Von Neumann. Beliau di
lahirkan di Budapest, ibukota Hungaria pada 28 Desember 1903 dengan
nama asli yaitu Neumann Janos. Awal mula pemberian nama Von Neumann
dikarenakan prinsip arsitektur beliau masih terus digunakan meskipun
implementasi mesin dari sebuah tabung vakum, ke sirkuit terpadu
(Integrated Circuit). Yang membuatnya tidak berubah adalah aliran
informasi yang mengalir di dalam komputer tersebut.
Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat bagian utama:
- Unit Aritmatika dan Logis (ALU).
- Unit kontrol.
- Memori.
- Alat masukan dan hasil (secara kolektif dinamakan I/O).
Bagian ini dihubungkan oleh berkas kawat, “bus”. Pada dasarnya komputer arsitektur Von Neumann adalah terdiri dari elemen sebagai berikut:
- Prosesor, merupakan pusat dari kontrol dan pemrosesan instruksi pada komputer.
- Memori, digunakan untuk menyimpan informasi baik program maupun data.
- Perangkat input-output, berfungsi sebagai media yang menangkap respon dari luar serta menyajikan informasi keluar sistem komputer.
Berikut ini beberapa contoh komputasi modern sampai dengan lahirnya ENIAC :
· Konrad Zuse’s electromechanical “Z mesin”.Z3 (1941)
sebuah mesin pertama menampilkan biner aritmatika, termasuk aritmatika
floating point dan ukuran programmability. Pada tahun 1998, Z3
operasional pertama di dunia komputer itu di anggap sebagai Turing
lengkap.
· Non-programmable Atanasoff-Berry Computer
yang di temukan pada tahun 1941 alat ini menggunakan tabung hampa
berdasarkan perhitungan, angka biner, dan regeneratif memori
kapasitor.Penggunaan memori regeneratif diperbolehkan untuk menjadi jauh
lebih seragam (berukuran meja besar atau meja kerja).
· Colossus Computer
ditemukan pada tahun 1943, berkemampuan untuk membatasi kemampuan
program pada alat ini menunjukkan bahwa perangkat menggunakan ribuan
tabung dapat digunakan lebih baik dan elektronik reprogrammable.Komputer
ini digunakan untuk memecahkan kode perang Jerman.
· The Harvard Mark I ditemukan pada 1944, mempunyai skala besar, merupakan komputer elektromekanis dengan programmability terbatas.
· US Army’s Ballistic Research Laboratory ENIAC
ditemukan pada tahun 1946, komputer ini digunakan unutk menghitung
desimal aritmatika dan biasanya disebut sebagai tujuan umum pertama
komputer elektronik (ENIAC merupaka generasi yang sudah sangat
berkembang di zamannya sejak komputer pertama Konrad Zuse ’s Z3 yang
ditemukan padatahun 1941).
Parallel Processing pada Komputer
Pemrosesan Parallel (Parallel Processing)
penggunaan
lebih dari satu CPU atau inti prosesor secara simultan untuk
mengeksekusi sebuah program atau banyak program dengan komputasi ganda.
Idealnya, parallel processing membuat program berjalan lebih cepat
karena ada mesin yang lebih (CPU atau core) menjalankannya.
Dalam
praktek pararel processing, seringkali sulit membagi program sedemikian
rupa sehingga terpisah atau CPU core dapat mengeksekusi bagian yang
berbeda tanpa mengganggu satu sama lain. Sebagian besar komputer hanya
memiliki satu CPU, tetapi beberapa model memiliki beberapa chip
prosesor, dan multi-core menjadi norma. Bahkan ada komputer dengan
ribuan CPU.
Dengan
single-CPU, single core komputer, adalah mungkin untuk melakukan proses
pengolahan paralel dengan menghubungkan komputer dalam jaringan. Namun,
jenis pemrosesan paralel membutuhkan perangkat lunak yang sangat
canggih yang disebut perangkat lunak pengolah didistribusikan.
Perhatikan
bahwa paralelisme berbeda dari konkurensi. Concurrency adalah istilah
yang digunakan dalam sistem operasi dan database masyarakat yang mengacu
pada milik suatu sistem di mana banyak tugas tetap aktif secara logis
dan membuat kemajuan pada saat yang sama dengan interleaving urutan
pelaksanaan tugas dan dengan demikian menciptakan ilusi sekaligus
melaksanakan instruksi. Paralelisme, di sisi lain, adalah istilah yang
biasanya digunakan oleh komunitas superkomputer untuk menggambarkan
eksekusi yang secara fisik mengeksekusi secara bersamaan dengan tujuan
untuk memecahkan masalah dalam waktu yang lebih atau pemecahan masalah
yang lebih besar dalam waktu yang sama . Paralelisme mengeksploitasi
konkurensi.
komputasi paralel
salah
satu teknik untuk 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.
Komputasi
Paralel merupakan salah satu teknologi paling menarik sejak
ditemukannya komputer pada tahun 1940-an. Terobosan dalam pemorosesan
parallel selalu berkembang dan mendapatkan tempat disamping
teknologi-teknologi lainnya sejak Era Kebangkitan (1950-an), Era
Mainframe (1960-an), Era Minis (1970-an), Era PC (1980-an), dan Era
Komputer Paralel (1990-an). Dengan berbagai pengaruh atas perkembangan
teknologi lainnya, dan bagaimana teknologi ini mengubah persepsi
terhadap komputer, dapat dimengerti betapa pentingnya komputasi parallel
itu.
Inti
dari komputasi parallel yaitu hardware, software, dan aplikasinya.
Paralel prosesing merupakan suatu pemrosesan informasi yang lebih
mendekatkan pada manipulasi rata-rata dari elemen data terhadap satu
atau lebih penyelesaian proses dari sebuah masalah. Dengan kata lain
komputasi parallel adalah komputer dengan banyak processor dapat
melakukan parallel processing dengan cara membagi-bagi proses ke
source-source yang dimiliki.
Pemrograman paralel
adalah
teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah /
operasi secara bersamaan baik dalam komputer dengan satu (prosesor
tunggal) ataupun banyak (prosesor ganda dengan mesin paralel) CPU.
Tujuan utama dari pemrograman paraleladalah untuk meningkatkan performa
komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan
(dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa
diselesaikan.Komputasi paralel membutuhkan:· algoritma· bahasa
pemrograman· compiler Sebagai besar komputer hanya mempunyai satu CPU, namun ada yang mempunyai lebih dari satu.
Aristektur Komputer Parallel terdiri dari:
- Komputer SISD (Single Instruction stream-Single Data stream)
- Komputer SIMD (Single Instruction stream-Multiple Data stream)
- Komputer MISD (Multiple Instruction stream-Single Data stream)
- MIMD (Multiple Instruction stream-Multiple Data stream)
Paradigma pemrosesan parallel bergantung pada nomor 2 dan 4. Model SIMD (single instruction multiple data) 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).
paradigma functional dataflow yang memperkenalkan konsep model MIMD (Multiple Instrution Multiple Data) menggunakan
banyak processor dengan setiap processor memiliki instruksi yang
berbeda dan mengolah data yang berbeda. Namun banyak komputer yang
menggunakan model MIMD juga memasukkan komponen untuk model SIMD.
Beberapa komputer yang menggunakan model MIMD adalah IBM POWER5,
HP/Compaq AlphaServer, Intel IA32, AMD Opteron, Cray XT3 dan IBM BG/L.
Suatu program parallel memerlukan koordinasi ketika sebuah tugas
bergantung pada tugas lainnya. Ada dua macam bentuk koordinasi pada
komputer parallel :
-asynchronous.
Bentuk
synchronous merupakan koordinasi pada hardware yang memaksa semua tugas
agar dilaksanakan pada waktu yang bersamaan dengan mengesampingkan
adanya ketergantungan tugas yang satu dengan yang lainnya.
-synchronous.
Sementara bentuk asynchronous mengandalkan mekanisme pengunci untuk mengkoordinasikan processor tanpa harus berjalan bersamaan.
Hubungan antara Komputasi Modern dan Parallel Processing
Pemrosesan
paralel juga disebut komputasi paralel. Dalam upaya lebih murah
pengolahan komputasi paralel menyediakan alternatif pilihan yang layak.
Waktu idle siklus prosesor di seluruh jaringan dapat digunakan secara
efektif oleh perangkat lunak komputasi terdistribusi yang canggih.
Pengolahan paralel istilah digunakan untuk mewakili kelas besar teknik
yang digunakan untuk memberikan tugas pengolahan simultan data untuk
tujuan meningkatkan kecepatan komputasi dari sistem komputer.
Menurut saya dengan adanya tekhnik komputasi yang ada di computer dan kemudian dikolaborasikan dengan system algoritma yang ada pada parallel processing maka dapat mempermudah menyelesaikan permasalahan yang rumit sekalipun dengan waktu yang cepat dan efisien karena mampu melakukan beberapa proses komputasi secara bersamaan.
Kelebihan:
• Waktu eksekusi lebih cepat.
• Throughput jadi lebih tinggi.
Kekurangan:
• Perangkat keras lainnya yang dibutuhkan.
• Kebutuhan daya juga lebih.
• Tidak baik untuk daya rendah dan perangkat mobile.
• Parallel processing adalah salah satu teknik komputasi modern.
• Karena membutuhkan banyak prosesor maka biaya mahal.
SUMBER:
http://tik-mrwindu.blogspot.com/2009/03/pengertian-komputasi.html
http://www.beritanet.com/Education/John-Von-Neumann.html
http://www.beritanet.com/Education/John-Von-Neumann.html
0 komentar:
Posting Komentar