·
Pipelining
Pipelining adalah
suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan
tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara berlanjut pada unit
pemrosesan. Dengan cara ini, maka unit pemroses akan selalu bekerja.
Teknik pipelining ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer. Bisa pada level yang tinggi, misalnya program aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor.
Teknik pipelining ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer. Bisa pada level yang tinggi, misalnya program aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor.
Teknik
pipelining yang diterapkan pada microprocessor, dapat dikatakan sebuah
arsitektur khusus. Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak
menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik
ini, yaitu :
1. Pada
microprocessor yang tidak menggunakan pipeline satu instruksi dilakukan sampai
selesai, baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan.
2. Pada
microprocessor yang menggunakan teknik pipeline, ketika satu instruksi
sedangkan diproses, maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam
waktu yang bersamaan. Tetapi, instruksi yang diproses secara bersamaan ini, ada
dalam tahap proses yang berbeda. Jadi, ada sejumlah tahapan yang akan dilewati
oleh sebuah instruksi.
·
Prosedur
vektor pipelining
Sering
kali pipelining instruksi digunakan untuk meningkatkan kinerja. Sebagian besar
instruksi merupakan operasi dari register ke register, dan sebuah siklus
instruksi memiliki dua buah fase berikut :
• I : Instruction Fetch (Pengambilan Instruksi)
• E : Execute (Eksekusi). Melakukan operasi ALU dengan input dan output register.
• I : Instruction Fetch (Pengambilan Instruksi)
• E : Execute (Eksekusi). Melakukan operasi ALU dengan input dan output register.
Bagi operasi-operasi load
dan store, diperlukan tiga buah fase :
• I : Instruction Fetch
• E : Execute. Menghitung Alamat Memori
• D : Memory. Operasi register ke memori atau dari memori ke register.
• I : Instruction Fetch
• E : Execute. Menghitung Alamat Memori
• D : Memory. Operasi register ke memori atau dari memori ke register.
Pipelining
berasumsi bahwa instruksi berurutan pada suatu program beruntun akan
tumpang-tindih pelaksanaan, seperti yang ditunjukkan oleh diagram yang di atas
( vertikal ‘ i’ instruksi, horisontal ‘ t’ waktu). CPU yang paling canggih
dijalankan oleh clock. CPU berisi logika dan flip flop. Ketika clock jalan,
flip flop mengambil nilai yang baru dan logika kemudian memerlukan masa waktu
untuk memecahkan kode nilai-nilai yang baru itu. Kemudian pulsa clock yang
berikutnya jalan dan flip flop mengambil nilai-nilai baru itu, dan begitu
seterusnya. Dengan patahan logika ke dalam potongan lebih kecil dan memasukkan/menyisipkan
flip flop antar potongan logika, penundaan sebelum/di depan logika memberi
keluaran sah dikurangi. Dengan cara ini periode clock dapat dikurangi. Sebagai
contoh, RISC saluran diterobos lima langkah-langkah dengan satu set flip flop
antar langkah masing-masing.
Di
dalam perhitungan, suatu saluran adalah satu set unsur-unsur pengolahan data
menghubungkan secara urut, sedemikian sehingga keluaran satu unsur adalah
masukan yang berikutnya. Unsur-Unsur suatu saluran adalah sering dieksekusi yang
paralel atau di dalam pertunjukan time-sliced; di dalam beberapa kasus, jumlah
penyangga atau bantalan gudang/penyimpanan adalah sering dimasuki/disisipi
antar unsur-unsur.
·
Reduce
Instruction Set Computer (RISC)
RICS
singkatan dari Reduced Instruction Set Computer. Merupakan bagian dari
arsitektur mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi untuk mengeset
istruksi dalam komunikasi diantara arsitektur yang lainnya. arsitektur RISC
memiliki beberapa karakteristik diantaranya :
•
Siklus mesin ditentukan oleh waktu yang digunakan untuk mengambil dua buah
operand dari register, melakukan operasi ALU, dan menyimpan hasil operasinya
kedalam register, dengan demikian instruksi mesin RISC tidak boleh lebih
kompleks dan harus dapat mengeksekusi secepat mikroinstruksi pada mesin-mesin
CISC. Dengan menggunakan instruksi sederhana atau instruksi satu siklus hanya
dibutuhkan satu mikrokode atau tidak sama sekali, instruksi mesin dapat
dihardwired. Instruksi seperti itu akan dieksekusi lebih cepat dibanding yang
sejenis pada yang lain karena tidak perlu mengakses penyimapanan kontrol
mikroprogram saat eksekusi instruksi berlangsung.
•
Operasi berbentuk dari register-ke register yang hanya terdiri dari operasi
load dan store yang mengakses memori . Fitur rancangan ini menyederhanakan set
instruksi sehingga menyederhanakan pula unit control. Keuntungan lainnya
memungkinkan optimasi pemakaian register sehingga operand yang sering diakses
akan tetap ada di penyimpan berkecepatan tinggi. Penekanan pada operasi
register ke register merupakan hal yang unik bagi perancangan RISC.
•
Penggunaan mode pengalamatan sederhana, hampir sama dengan instruksi menggunakan
pengalamatan register. Beberapa mode tambahan seperti pergeseran dan pe-relatif
dapat dimasukkan selain itu banyak mode kompleks dapat disintesis pada
perangkat lunak dibanding yang sederhana, selain dapat menyederhanakan sel
instruksi dan unit kontrol.
•
Penggunaan format-format instruksi sederhana, panjang instruksinya tetap dan
disesuaikan dengan panjang word. Fitur ini memiliki beberapa kelebihan karena
dengan menggunakan field yang tetap pendekodean opcode dan pengaksesan operand
register dapat dilakukan secara bersama-sama
Prosesor Paralel
·
Jaringan
interkoneksi
Pemrosesan Paralel yaitu
pengolahan informasi yang menekankan pada manipulasi data-data elemen secara
simultan, untuk mempercepat komputasi dari sistem komputer dan menambah jumlah
keluaran yang dapat dihasilkan dalam jangka waktu tertentu. Komputer Paralel
yaitu komputer yang memiliki kemampuan untuk melakukan pengolahan paralel.Untuk
melakukan perhitungan komputasi dengan menggunakan 2 atau lebih CPU/Processor
dalam suatu komputer yang sama atau komputer yang berbeda dimana dalam hal ini
setiap instruksi dibagi kedalam beberapa instruksi kemudian dikirim ke processor
yang terlibat komputasi dan dilakukan secara bersamaan disebut dengan Parallel
komputasi. Software yang bertugas untuk pembagian proses komputasi digunakan
Message Parsing Interface (MPI).
Ada
dua teknik yang berbeda untuk mengakses data di unit memori, yaitu shared
memory address dan message passing. Berdasarkan cara mengorganisasikan memori
ini komputer paralel dibedakan menjadi shared memory parallel machine dan
distributed memory parallel machine. Prosesor dan memori ini didalam mesin
paralel dapat dihubungkan (interkoneksi) secara statis maupun dinamis.
Interkoneksi statis umumnya digunakan oleh distributed memory system (sistem
memori terdistribusi). Interkoneksi dinamis umumnya menggunakan switch untuk
menghubungkan antar prosesor dan memori.
·
Mesin
SIMD
SIMD
merupakan salah satu bentuk dari paralel sinkron yang memproses satu instruksi
dengan banyak prosesor elemen pada waktu yang sama. Data diproses oleh
masing-masing elemen pemroses yang berbeda dari satu prosesor ke prosesor
lainnya. Sehingga satu program dan satu kontrol unit bekerja secara bersamaan
pada kumpulan data yang berbeda Untuk memproses datasecara efisien, SIMD
membuat pengaturan proses menjadi dua phase, yaitu :
1. Memilah
dan mendistribusikan data (data partitioning and distribution)
2. Memproses data secara paralel (data paralel
prosesing)
Cara terbaik dalam menggunakan SIMD adalah
dengan mencocokan banyaknya permasalahan dengan banyaknya prosesor paralel SIMD
sering diidentikan sebagai permasalahan paralel yang sederhana, padahal
tidaklah benar karena paradigma SIMD sangat berguna dalam menyelesaikan
permasalahan yang memiliki beberapa data yang perlu diperbaharui secara
serempak. Khususnyas angat berguna untuk
perhitungan numerik biasa seperti perhitungan matrix dan vektor
·
Mesin
MIMD
MIMD
berarti banyak prosesor yang dapat mengeksekusi instruksi dan data yang
berbeda-beda secara bersamaan. Secara umum MIMD digunakan ketika banyak
permasalahan heterogen yang harus diselesaikan pada waktu yang sama. MIMD
sangat baik digunakan untuk menyelesaikan permasalahan yang besar, sebab
melebihi data dan kontrol yang harus dilewatkan dari task ke task. ciri
mendasar dari sistem MIMD, yaitu :
1.
Kelemahan pada sentralisasi dan mekanisme sistem
sinkron secara umum
2. Penggeneralisasian task yang heterogen yang dioperasikan
secara bersamaan, contohnya dalam memproses operasi yang berbeda dengan data berbeda dan dalam jangka waktu yang
berbeda pula.
Sumber
:
