ARTIKEL 1 ( Pipelining san RISC)
1. Pipelining
Prosesor
Pipeline yang berputar adalah prosesor baru untuk arsitektur superscalar
komputasi. Ini didasarkan pada cara yang mudah dan pipeline yang biasa,
struktur yang dapat mendukung beberapa ALU untuk lebih efisien dalam pengiriman
dari bagian beberapa instruksi. Daftar nilai arus yang berputar di sekitar
pipa, dibuat oleh dependensi data lokal. Selama operasi normal, kontrol sirkuit
tidak berada pada jalur yang kritis dan kinerja hanya dibatasi oleh data harga.
Operasi mengalir dengan interval waktu sendiri. Ide utama dari Pipeline
Prosesor yang berputar adalah circular uni-arah mengalir dari memori register
oleh pusat waktu logika dan proses secara parallel dari operasi ALU.
Struktur lain yang menggunakan penyelesaian deteksi
atau selain penundaan yang tepat dari pengaturan waktu pusat tetapi karena
masalah waktu yang Syncronization, Pipelines memaksakan sebuah penurunan
kinerja. Misalnya counterflow pipeline prosesor yang dirancang sekitar dua
arah, pipa membawa petunjuk dan argumen dalam satu arah dan hasil yang lainnya
b ini dapat menyebabkan Syncronization masalah antara prosesor.
Pipeline yang berputar menghindari masalah yang hanya
melewati data dalam satu arah. Pada prinsipnya, prosesor dari register terus
beredar di sekitar cincin yang berhubungan dengan berbagai fungsi ALU,-akses
memori dan sebagainya .ada tiap tahap, nilai-nilai yang memeriksa dan
disampaikan, kemungkinan setelah perubahan, tidak signifikan dengan pengeluaran
tambahan untuk sinkronisasi. Dispatched adalah instruksi dari pusat ke fungsi
unit yang memungkinkan beberapa masalah instruksi .
Disini yang dimaksud dengan prosedur
vektor pipelining yaitu :
-
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. RISC (Reduced Instruction Set Computer)
RISC
singkatan dari Reduced Instruction Set Computer. Merupakan bagian dari arsitektur
mikroprosessor, berbentuk kecil dan berfungsi untuk reset instruksi dalam
komunikasi diantara arsitektur yang lainnya.
Arsitektur RISC memiliki beberapa
karakteristik diantaranya :
a.
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.
b. 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.
c.
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.
d. 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
Ciri-ciri
- Instruksi berukuran tunggal
- Ukuran yang umum adalah 4 byte
- Jumlah pengalamatan data sedikit, biasanya kurang dari 5 buah.
- Tidak terdapat pengalamatan tak langsung yang mengharuskan melakukan sebuah akses memori agar memperoleh alamat operand lainnya dalam memori.
- Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika, seperti penambahan ke memori dan penambahan dari memori.
- Tidak terdapat lebih dari satu operand beralamat memori per instruksi
- Tidak mendukung perataan sembarang bagi data untuk operasi load/ store.
- Jumlah maksimum pemakaian memori manajemen bagi suatu alamat data adalah sebuah instruksi .
- Jumlah bit bagi integer register spesifier sama dengan 5 atau lebih, artinya sedikitnya 32 buah register integer dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit.
- Jumlah bit floating point register spesifier sama dengan 4 atau lebih, artinya sedikitnya 16 register floating point dapat direferensikan sekaligus secara eksplisit.
KELEBIHAN dan KEKURANGAN
Teknologi RISC
relatif masih baru oleh karena itu tidak ada perdebatan dalam menggunakan RISC
ataupun CISC, karena tekhnologi terus berkembang dan arsitektur berada dalam
sebuah spektrum, bukannya berada dalam dua kategori yang jelas maka penilaian
yang tegas akan sangat kecil kemungkinan untuk terjadi.
Kelebihan
- Berkaitan dengan penyederhanaan kompiler, dimana tugas pembuat kompiler untuk menghasilkan rangkaian instruksi mesin bagi semua pernyataan HLL. Instruksi mesin yang kompleks seringkali sulit digunakan karena kompiler harus menemukan kasus-kasus yang sesuai dengan konsepnya. Pekerjaan mengoptimalkan kode yang dihasilkan untuk meminimalkan ukuran kode, mengurangi hitungan eksekusi instruksi, dan meningkatkan pipelining jauh lebih mudah apabila menggunakan RISC dibanding menggunakan CISC.
- Arsitektur RISC yang mendasari PowerPC memiliki kecenderungan lebih menekankan pada referensi register dibanding referensi memori, dan referensi register memerlukan bit yang lebih sedikit sehingga memiliki akses eksekusi instruksi lebih cepat.
- Kecenderungan operasi register ke register akan lebih menyederhanakan set instruksi dan menyederhanakan unit kontrol serta pengoptimasian register akan menyebabkan operand-operand yang sering diakses akan tetap berada dipenyimpan berkecepatan tinggi.
- Penggunaan mode pengalamatan dan format instruksi yang lebih sederhana.
Kekurangan
- Program yang dihasilkan dalam bahasa simbolik akan lebih panjang (instruksinya lebih banyak).
- Program berukuran lebih besar sehingga membutuhkan memori yang lebih banyak, ini tentunya kurang menghemat sumber daya.
- Program yang berukuran lebih besar akan menyebabkan menurunnya kinerja, yaitu instruksi yang lebih banyak artinya akan lebih banyak byte-byte instruksi yang harus diambil.
- Pada lingkungan paging akan menyebabkan kemungkinan terjadinya page fault lebih besar.
ARTIKEL
2 (Prosesor Paralel)
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.
2. Mesin SIMD
SIMD merupakan
salah satu bentuk dari paralel sinkron yang memproses satu instruksi dengan
banyak prosesor elemen pada waktu yang sama. Di dalam paradigma SIMD yang
paling penting bukanlah kontrol prosesor melainkan data. 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 data secara efisien, SIMD
membuat pengaturan proses menjadi dua phase, yaitu : pertama memilah dan
mendistribusikan data (data partitioning and distribution) dan yang kedua
memproses data secara paralel (data paralel prosesing). Jadi efisiensi akan
tergantung kepada banyaknya permasalahan yang harus diselesaikan secara paralel.
Cara terbaik
dalam menggunakan SIMD adalah dengan mencocokan banyaknya permasalahan dengan
banyaknya prosesor paralel. Banyaknya permasalahan berarti seberapa banyak
jumlah data yang akan di perbaharui dan banyaknya prosesor paralel berarti
jumlah prosesor yang tersedia. Jadi jika permasalahanya sebanding dengan
prosesor paralel maka kecepatan tertinggi dapat terjadi, sebaliknya apabila
permasalahan hanya satu dengan prosesor paralel yang banyak menyebabkan sistem
SIMD menjadi tidak efektif. 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. Khususnya sangat berguna untuk perhitungan
numerik biasa seperti perhitungan matrix dan vektor.
3. Mesin MIMD
MIMD berarti
banyak prosesor yang dapat mengeksekusi instruksi dan data yang berbeda-beda
secara bersamaan. Lebih lanjut sebagai bagian dari komputer, prosesor memiliki
otonom yang besar dalam melakukan operasinya. Secara umum MIMD digunakan ketika
banyak permasalahan heterogen yang harus diselesaikan pada waktu yang sama.
MIMD sangat baik digunkan untuk meneyelesaikan permasalahan yang besar, sebab
melebihi data dan kontrol yang harus dilewatkan dari task ke task. Sebagai
contoh dalam analogi sebuah Bank, MIMD akan menampilkan kerja terbaiknya ketika
masing-masing teller memiliki beberapa transaksi yang harus diselesaikan satu
persatu tanpa ada pembuangan waktu dan penghentian dari beberapa bagian
transaksi. Tetapi pada sistem MIMD akan dibingungkan oleh aliran data
(dataflow) paralel, karena aliran data tersebut harus dikerjakan oleh mesin
MIMD secara terus menerus. Lalu mengapa digunakan sistem MIMD ?.
Pertama bahwa tiap-tiap prosesor
bekerja secara independen kecuali untuk sistem sinkoron tertentu harus
menunggu. Prosesor menjalankan task yang pendek sebagai contoh selesainya
mengevaluasi vektor satu elemen sebelum prosesor memproses task lebih jauh.
Tentu saja prosesor dalam waktu yang singkat dapat melakukan beberapa pekerjaan
yang berbeda, seperti waiting, comparing dan sending data.
Kedua, bahwa
pada program paralel untuk menyelesaikan suatu task baik jumlahnya diketahui
ataupun tidak, menggunakan prosesor yang jumlahnya tidak diketahui pula. Hal
tersebut menggambarkan dua ciri mendasar dari sistem MIMD, yaitu :1. Kelamahan
pada sentralisasi dan mekanisme sistem sinkron secara umum, dan 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.
Secara umum
MIMD meliputi paradigma reduksi/dataflow. Pada kenyataannya juga secara umum
meliputi SIMD, sebab kita dapat menemui sifat SIMD pada sebagian sifat MIMD.
Sehingga menghasilkan Kinerja akhir dari simulasi satu bentuk mesin dengan
bentuk lainnya. Untuk menggabungkannya, mesin MIMD mengubah SIMD prosesor
dimana masing-masing prosesornya mampu mengerjakan banyak task dari aplikasi
yang berbeda pada waktu yang sama.
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.
Referensi :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar