ARSITEKTUR RISC DAN CISC

RISC (Reduced Instruction Set Computer)

    RISC adalah singkatan dari Reduced Instruction Set Computer yang artinya prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit. Karena perbedaan keduanya ada pada kata set instruksi yang kompleks atau sederhana (reduced).

   Konsep RISC pertama kali dikembangkan oleh IBM pada era 1970-an. Komputer pertama yang menggunakan RISC adalah komputer mini IBM 807 yang diperkenalkan pada tahun 1980. Dewasa ini, RISC digunakan pada keluarga processor buatan Motorola (PowerPC) dan SUN Microsystems (Sparc, UltraSparc).

     RISC dikembangkan melalui seorang penelitinya yang bernama John Cocke, beliau menyampaikan bahwa sebenarnya kekhasan dari komputer tidaklah menggunakan banyak instruksi, namun yang dimilikinya adalah instruksi yang kompleks yang dilakukan melalui rangkaian sirkuit.

      Pada desain chip mikroprosesor jenis ini, pemroses diharapkan dapat melaksanakan perintah-perintah yang dijalankannya secara cepat dan efisien melalui penyediaan himpunan instruksi yang jumlahnya relatif sedikit, dengan mengambil perintah-perintah yang sangat sederhana, akibatnya arsitektur RISC membatasi jumlah instruksinya yang dipasang ke dalam mikroprosesor tetapi mengoptimasi setiap instruksi sehingga dapat dilaksanakan dengan cepat.

     Dengan demikian instruksi yang sederhana dapat dilaksanakan lebih cepat apabila dibandingkan dengan mikroprosesor yang dirancang untuk menangan susunan instruksi yang lebih luas.

     Dengan demikian chip RISC hanya dapat memproses instruksi dalam jumlah terbatas, tetapi instruksi ini dioptimalkan sehingga cepat dieksekusi. Meski demikian, bila harus menangani tugas yang kompleks, instruksi harus dibagi menjadi banyak kode mesin, terutama sebelum chip RISC dapat menanganinya. Karena keterbatasan jumlah instruksi yang ada padanya, apabila terjadi kesalahan dalam pemrosesan akan memudahkan dalam melacak kesalahan tersebut.

Beberapa elemen penting pada arsitektur RISC :

• Set instruksi yang terbatas dan sederhana
• Register general-purpose yang berjumlah banyak, atau penggunaan
• Teknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian registernya
• Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi

Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC adalah sebagai berikut:

• Operasi-operasi yang dilakukan: Hal ini menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan oleh CPU dan interaksinya dengan memori
• Operand-operand yang digunakan: Jenis-jenis operand dan frekuensi pemakaiannya akan menentukan organisasi memori untuk menyimpannya dan mode pengalamatan untuk mengaksesnya
• Pengurutan eksekusi:  Hal ini akan menentukan kontrol dan organisasi pipeline Implikasi

Hasil-hasil penelitian secara umum dapat dinyatakan bahwa terdapat tiga buah elemen yang menentukan karakter arsitektur RISC

• Pertama, penggunaan register dalam jumlah yang besar. Hal ini dimaksudkan untuk mengoptimalkan pereferensian operand
• Kedua, diperlukan perhatian bagi perancangan pipeline instruksi. Karena tingginya proporsi instruksi pencabangan bersyarat dan prosedur call, pipeline instruksi yang bersifat langsung dan ringkas akan menjadi tidak efisien
• Ketiga, terdapat set instruksi yang disederhanakan (dikurangi)

Keinginan untuk mengimplementasikan keseluruhan CPU dalam keping tunggal akan

merupakan solusi Reduced Instruction Set.

Ciri-ciri RISC :

• Instruksi berukuran tunggal Ukuran yang umum adalah 4 byte
• Jumlah mode pengalamatan data yang sedikit, biasanya kurang dari lima buah
• Tidak terdapat pengalamatan tak langsung
• Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika (misalnya, penambahan dari memori, penambahan ke memori)

CISC (Complex Intruction Set Computer)

     CISC adalah singkatan dari Complex Intruction Set Computer dimana prosessor tersebut memiliki set instruksi yang kompleks dan lengkap. Contoh-contoh prosesor CISC adalah System/360, VAX, PDP-11, varian Motorola 68000 , dan CPU AMD dan Intel x86.CISC memang memiliki instruksi yang complex dan memang dirasa berpengaruh pada kinerjanya yang lebih lambat. CISC menawarkan set intruksi yang powerful, kuat, tangguh, maka tak heran jika CISC memang hanya mengenal bahasa asembly yang sebenarnya ia tujukan bagi para programmer. Oleh karena itu ,CISC hanya memerlukan sedikit instruksi untuk berjalan.

     Sistem mikrokontroler selalu terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Perangkat lunak ini merupakan deretan perintah atau instruksi yang dijalankan oleh prosesor secara sekuensial. Instruksi itu sendiri sebenarn ya adalah bit-bit logik 1 atau 0 (biner) yang ada di memori program. Angka-angka biner ini jika lebarnya 8 bit disebut byte dan jika 16 bit disebut word. Deretan logik biner inilah yang dibaca oleh prosesor sebagai perintah atau instruksi. Supaya lebih singkat, angka biner itu biasanya direpresentasikan dengan bilangan hexa (HEX). Tetapi bagi manusia, menulis program dengan angka biner atau hexa sungguh merepotkan. Sehingga dibuatlah bahasa assembler yang direpresentasikan dengan penyingkatan kata-kata yang cukup dimengerti oleh manusia.

Jadi sebenarnya tujuan utama dari arsitektur CISC adalah melaksanakan suatu perintah cukup dengan beberapa baris bahasa mesin sedikit mungkin.

Mikroprosesor

     Mikroprosesor adalah suatu komponen yang berbentuk chip IC (Integrated Circuit) yang terdiri dari beberapa rangkaian yaitu ALU (Arithmatic Logic Unit), CU ( Control Unit), dan Register. Mikroprosesor juga disebut juga sebagai CPU (Central Processing Unit) dan merupakan komponen yang sangat penting di dalam sistem komputer. Mikroprosesor berfungsi sebagai pusat untuk memproses data di dalam sistem komputer.

Bagian terpenting dari prosesor terbagi menjadi 3 yaitu :

• Aritcmatics Logical Unit (ALU), adalah alat yang melakukan pelaksanaan dasar seperti pelaksanaan aritmatika (tambahan, pengurangan, dan semacamnya), pelaksanaan logis (AND, OR, NOT), dan pelaksanaan perbandingan (misalnya, membandingkan isi sebanyak dua slot untuk kesetaraan). Pada unit inilah dilakukan "kerja" yang nyata;
• Control Unit (CU), merupakan suatu alat pengontrolan yang berada dalam komputer yang memberitahukan unit masukan mengenai jenis data, waktu pemasukan, dan tempat penyimpanan didalam primary storage. Control unit juga bertugas memberitahukan kepada arithmatic logic unit mengenai operasi yang harus dilakukan, tempat data diperoleh, dan letak hasil ditempatkan Perangkat-perangkat alat proses bersertaperlengkapan;
• Memory Unit (MU), merupakan bagian dari processor yang menyimpan alamat-alamat register data yang diolah oleh ALU dan CU.

Arsitektur Komputer

   Arsitektur Komputer adalah sebuah ilmu untuk tujuan perancangan sintem komputer. Tujuan seorang arsitek komputer adalah merancang sebuah sistem dengan kinerja yang tinggi dengan biaya yang layak, memenuhi persyaratan-persyaratan lainnya. “Arsitektur Komputer” memberikan berbagai atribut pada sistem komputer yang dibutuhkan oleh seorang perancang software sistem untuk mengembangkan suatu progaram. 

     Arsitektur komputer mengacu pada rancangan internal dari rangkaian komputer. Termasuk di dalamnya jumlah dan tipe komponen yang menampilkan kemampuan komputasi. Arsitektur komputer sangat tergantung pada kegunaan komputer itu sendiri. Kecepatan pemrosesan diukur dari jumlah instruksi yang dapat diproses oleh computer setiap detiknya, biasanya dalam satuan million instruksi per detik (MIPS). Untuk mempermudah pengenalan kecepatan pemrosesan sering dicantumkan berupa angka frekuensi, misalnya 233 MHz, 400 MHz, 533B MHz dan yang terbaru yang beredar di pasaran dikeluarkan Intel adalah 3,2 GHz. Memori utama mengacu pada penyimpan internal komputer sehingga bisa digunakan untuk mengakses dan menjalankan program. Memori utama bisa mengakses dengan lebih baik jika ditopang dengan media penyimpanan yang besar. Hal tersebut berkaitan dengan adanya virtual memory pada media penyimpanan yang biasanya digunakan untuk pengaksesan suatu program (swap).

    Pada jaman modern saat ini, hampir semua komputer mengadopsi arsitektur yang dibuat oleh John von Neumann (1903-1957).
Kunci utama arsitektur von Neumann adalah unit pemrosesan sentral (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal.

Pada dasarnya komputer arsitektur Von Neumann adalah terdiri dari elemen sebagai berikut:

Terdapat 4 komponen utama yang saling berhubungan satu sama lain, yaitu:

• Central Processing Unit (CPU): Bertugas untuk melakukan kontrol dari setiap operasi yang berjalan pada komputer, terkadang secara mudah CPU dapat dikatakan sebagai processor.
• Main memory: Penyimpanan data.
• I/O: Merupakan penghubung komponen komputer dengan lingkungan seperti keyboard, mouse yang digunakan oleh pengguna.
• System interconnection: Mekanisme yang memberikan layanan untuk berkomunikasi antara CPU, Main memory dan I/O. Contoh system interconnection adalah system bus.

Desain CPU

Langkah-langkah yang dilakukan dalam suatu proses desain CPU:

•  Mendeskripsikan RTN

       Pada tahap ini setiap instruction set didefinisikan secara jelas dengan menggunakan register transfer notation.

• Menentukan Data Path

         Data path adalah koleksi/kumpulan register tambahan dan register penghubung yang diperlukan dalam proses pengeksekusian suatu instruksi, yang termasuk dalam instruction set, secara keseluruhan. Pada tahap menentukan data path ini, penggunaan RTN akan sangat diperlukan untuk menjelaskan langkah-langkah yang terjadi dalam proses pengeksekusian masing-masing instruksi. Pada tahap ini kita juga harus membuat asumsi tentang bagaimana komponen-komponen hardware bekerja. Kumpulan asumsi-asumsi yang dibuat akan dijadikan spesifikasi bagi disain logika dari perangkat keras data path.

• Mendesain perangkat keras, sesuai dengan spesifikasi data path

    Untuk melaksanakan tahap ini, desainer harus memikirkan sinyal-sinyal kontrol yang harus di-generate agar suatu langkah dalam urutan proses pengeksekusian suatu instruksi dapat berlangsung, seperti "strobe" untuk me-load register ke bus, dsb.

• Membuat Control Unit

         Membuat Control Unit yang akan menghasilkan dan mengatur sinyal-sinyal kontrol dalam urutan yang tepat sehingga langkah-langkah dalam urutan proses pengeksekusian instruksi dapat berlangsung dengan benar.

Hal yang harus dipahami dan diingat dengan baik dalam keseluruhan proses desain CPU adalah bahwa setiap langkah menghasilkan spesifikasi-spesifikasi yang harus dipenuhi pada langkah selanjutnya. Konsep awal yang sangat penting adalah perbedaan antara abstract RTN dan concreate RTN:

• Abstarct RTN menjelaskan perubahan pada programmer-visible registers yang disebabkan oleh pengeksekusian suatu instruksi.
• Concreate RTN menjelaskan secara detail langkah-langkah register transfer yang terjadi pada data path sehingga menghasilkan perubahan pada programmer-visible registers secara keseluruhan.

Unit kerja dari suatu abstract RTN adalah eksekusi instruksi, sementara langkah-langkah pada concreate RTN berhubungan dengan pulsa clock prosesor.

KOMPUTASI MODERN

Komputasi modern adalah sebuah konsep sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory, memory disini bisa juga dari memory komputer. Oleh karena pada saat ini kita melakukan komputasi menggunakan komputer maka bisa dibilang komputer merupakan sebuah komputasi modern. Konsep ini pertama kali digagasi oleh 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. Kegeniusannya dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.

Dalam kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi:

1. Akurasi (big, Floating point)

2. Kecepatan (dalam satuan Hz)

3. Problem Volume Besar (Down Sizzing atau pararel)

4. Modeling (NN & GA)

5. Kompleksitas (Menggunakan Teori big O)

JENIS-JENIS KOMPUTASI MODERN

Komputasi modern terbagi tiga macam, yaitu komputasi mobile (bergerak), komputasi grid, dan komputasi cloud (awan). Penjelasan lebih lanjut dari jenis-jenis komputasi modern sebagai berikut :

1. Mobile computing

Mobile computing atau komputasi bergerak memiliki beberapa penjelasan, salah satunya komputasi bergerak merupakan kemajuan teknologi komputer sehingga dapat berkomunikasi menggunakan jaringan tanpa menggunakan kabel dan mudah dibawa atau berpindah tempat, tetapi berbeda dengan komputasi nirkabel. Contoh dari perangkat komputasi bergerak seperti GPS, juga tipe dari komputasi bergerak seperti smart phone, dan lain sebagainya.

2. Grid computing

Komputasi grid menggunakan komputer yang terpisah oleh geografis, didistibusikan dan terhubung oleh jaringan untuk menyelasaikan masalah komputasi skala besar.

 Ada beberapa daftar yang dapat dugunakan untuk mengenali sistem komputasi grid, adalah :

• Sistem untuk koordinat sumber daya komputasi tidak dibawah kendali pusat.
• Sistem menggunakan standard dan protocol yang terbuka.
• Sistem mencoba mencapai kualitas pelayanan yang canggih, yang lebih baik diatas kualitas komponen individu pelayanan komputasi grid.

3. Cloud computing
Komputasi cloud merupakan gaya komputasi yang terukur dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan layanan melalui internet. Komputasi cloud menggambarkan pelengkap baru, konsumsi dan layanan IT berbasis model dalam internet, dan biasanya melibatkan ketentuan dari keterukuran dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan layanan melalui internet.

Adapun perbedaan antara komputasi mobile, komputasi grid dan komputasi cloud, dapat dilihat penjelasannya dibawah ini :

• Komputasi mobile menggunakan teknologi komputer yang bekerja seperti handphone, sedangkan komputasi grid dan cloud menggunakan komputer.
• Biaya untuk tenaga komputasi mobile lebih mahal dibandingkan dengan komputasi grid dan cloud.
• Komputasi mobile tidak membutuhkan tempat dan mudah dibawa kemana-mana, sedangkan grid dan cloud membutuhkan tempat yang khusus.
• Untuk komputasi mobile proses tergantung si pengguna, komputasi grid proses tergantung pengguna mendapatkan server atau tidak, dan komputasi cloud prosesnya membutuhkan jaringan internet sebagai penghubungnya.

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.
• Berikutnya 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).
• Selanjutnya komputer Colossus 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.
•  Lalu lahirlah 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).

PERKEMBANGAN KOMPUTASI MODERN DAN PENERAPANNYA

Komputasi berasal dari bahasa inggris yaitu computing dan computation. Computing berarti suatu aktifitas yang menggunakan atau memperbaiki hardware dan software, computation berarti suatu cara untuk menemukan pemecahan permasalahan dari data input dengan suatu algoritma. Dapat disimpulkan Komputasi ialah suatu aktifitas untuk menemukan pemecahan permasalahan dengan suatu algoritma dengan menggunakan hardware dan software yang ada.

Komputasi Modern adalah Proses perhitungan untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Seribu tahun lalu perhitungan umumnya dilakukan dengan menggunakan pena dan kertas, atau kapur dan batu tulis, atau dikerjakan secara mental, kadang-kadang dengan bantuan suatu tabel. Namun sekarang, kebanyakan komputasi telah dilakukan dengan menggunakan komputer.
Sekarang ini dengan semakin berkembangnya jaman, komputasi telah dilakukan dengan komputer. Hal inilah yang menyebabkan berkembangnya komputasi menjadi komputasi modern. Dengan semakin berjalannya waktu komputasi dengan komputer sebagai media utama sudah semakin meluas dan berkembang pesat. Perhitungan dan pemecahan masalah dengan algoritma menjadi semakin menjadi mudah karena dilakukan pada sebuah komputer. Contoh komputasi modern yaitu Akurasi (bit, floating point), Kecepatan (dalam satuanHz), Problem volume besar (paralel).

TOKOH YANG MEMBAWA PENGARUH BESAR DALAM PERKEMBANGAN KOMPUTASI MODERN

John von Neumann

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

Secara historis, komputer panitera manusia yang dihitung sesuai dengan metode yang efektif. Komputer ini manusia melakukan berbagai perhitungan saat ini dilakukan oleh komputer elektronik, dan ribuan dari mereka yang bekerja dalam perdagangan, pemerintahan, dan lembaga penelitian. Istilah mesin komputasi , digunakan semakin dari tahun 1920, mengacu pada setiap mesin yang melakukan pekerjaan komputer manusia, yaitu, setiap mesin yang menghitung sesuai dengan metode yang efektif. Selama akhir 1940-an dan awal 1950-an, dengan munculnya mesin komputasi elektronik, mesin ‘kalimat’ komputasi secara bertahap memberi jalan hanya untuk ‘komputer’, awalnya biasanya dengan elektronik ‘awalan’ atau ‘digital’. Catatan ini survei sejarah mesin ini.

Tahun 1940 komputer yang semula dikhususkan sebagai instrument untuk science, berubah menjadi produk komersil. Tahun 1945 di temukan Bug Komputer oleh Grace Murray Hopper Tahun 1947 tanggal 23 Desember ditemukan transistor yang pertama kali oleh Bardeen dan Walter Brattain bersama dengan William Shockley Tahun 1951 dimulai sebuah gagasan microprogramming oleh Maurice Wilkes Tahun 1951-1952 Grace Murray Hopper mengembangkan A-O, yang merupakan compiler pertama.

Tahun 1957 John Backus dan kolega IBM mengirimkan Compiler Fortran yang pertama. Tahun 1958 Jack Kilby menghasilkan prototype semiconductor IC Tahun 1960 merupakan timbulnya system kecil seperti word length, register structure, Number of Addresses, I/O channel, Floating point hardware. Tahun 1960 juga Paul Baran yang bekerja di Rand Corp. menemukan dasar packet switching untuk data komunikasi. Tahun 1962 video game pertama kali di temukan oleh Steve Russell yang merupakan seorang lulusan MIT. Tahun 1964 mouse ditemukan oleh Doug Engelbart. Tahun 1969 munculnya internet oleh DARPA Tahun 1970 merupakan kedatangan PC (personal computer).

Tahun 1970 ditemukan UNIX oleh Dennis Ritchie dan Kenneth Thomson. Pada tahun 1970 juga floppy disk dan daisywheel printer di tunjukkan kepada umum (debut pertama). Tahun 1971 Ray Tomlinson of Bolt Beranek dan Newmen pertama kali mengirimkan jaringan surat e-mail. Tahun 1971 Niklaus Wirth menemukan Pascal Tahun 1972 di temukan bahasa C oleh Dennis Ritchie di Bell Labs. Tahun 1973 Robert Metcalfe menuliskan catatan di “Ether Acquisition” yang mendeskripsikan Ethernet. Tahun 1973 Robert Metcalfe dan David Boggs menemukan Ethernet. Tahun 1976 merupakan tahun pertama kalinya muncul supercomputer dengan vektorial arsitektur. Tahun 1976, Steve Jobs dan Steve Wozniak mendesain dan membangun Apple I yang terdiri dari kebanyakan papan circuit.

Tahun 1977, Steve Jobs dan Steve Wozniak tergabung dalam Apple computer pada 3 januari. Tahun 1978, Muncul MS Tahun 1978, Wordstar yang merupakan software pengolah kata diperkenalkan dan meluas. Tahun 1979 telepon seluler di test di Jepang dan Chicago. Tahun 1980 IBM memilih PC-DOS dari Microsoft sebagai OS (Operating System)

Tahun 1980 bahasa Ada muncul yang di temukan oleh Departemen Pertahanan US. Tahun 1980 portable computer seberat 24 pounds lahir. 1 januari 1983, muncul TCP/IP Tahun 1984, muncul Apple Macintosh Tahun 1984, muncul DNS Tahun 1985 menyebarnya sistem networking.

Tahun 1990 tim Barners Lee Menemukan WWW yaitu aplikasi internet yang membawa perkembangan dan perubahan besar di dunia internet. Tahun 1991 Trovalds menempatkan UNIX di IBMnya. Tahun 1992 muncul istilah surfing Tahun 1993 pentium milik intel diperkenalkan kepada umum pada bulan Maret Tahun 1993 muncul NSCA Mosaic Tahun 1994 muncul Yahoo dan Netscape Navigator 1.0 Tahun 1995 muncul bahasa pemrograman Java pada bulan Mei. Pada Desember 1994 maka Spyglass milik Microsoft telah dibayar dan diberi lisensi, sehingga untuk web browser yang nantinya nama spyglass tersebut akan diganti dengan nama Internet Explorer.

Pada 1995 spyglass sudah menjadi bagian dari OS dan bagian dari windows Definisi Komputasi Modern Komputasi adalah algoritma yang digunakan untuk menemukan suatu cara untuk memecahkan masalah dari sebuah data input. Komputasi ini merupakan bagian dari ilmu matematika dan ilmu komputer. Secara umum ilmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains). Dalam penggunaan praktis, 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. Bidang ini berbeda dengan ilmu komputer (computer science), yang mengkaji komputasi, komputer dan pemrosesan informasi. Bidang ini juga berbeda dengan teori dan percobaan sebagai bentuk tradisional dari ilmu dan kerja keilmuan.

PARALLEL PROCESSING

Pengertian

Pemrosesan paralel (parallel processing) adalah penggunakan lebih dari satu CPU untuk menjalankan sebuah program secara simultan. Idealnya, parallel processing membuat program berjalan lebih cepat karena semakin banyak CPU yang digunakan. Tetapi dalam praktek, seringkali sulit membagi program sehingga dapat dieksekusi oleh CPU yang berbea-beda tanpa berkaitan di antaranya. Komputasi paralel adalah salah satu teknik 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. 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 paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan.

TUJUAN PARALLEL PROCESSING
Tujuan utama dari pemrosesan paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan.

KOMPUTASI PARALEL

Komputasi paralel adalah salah satu teknik 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.
Pemrograman Paralel sendiri adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan. Bila komputer yang digunakan secara bersamaan tersebut dilakukan oleh komputer-komputer terpisah yang terhubung dalam satu jaringan komputer, biasanya disebut sistem terdistribusi. Bahasa pemrograman yang populer digunakan dalam pemrograman paralel adalah MPI (Message Passing Interface) dan PVM (Parallel Virtual Machine).

Yang perlu diingat adalah komputasi paralel berbeda dengan multitasking. Pengertian multitasking adalah komputer dengan processor tunggal mengeksekusi beberapa tugas secara bersamaan. Walaupun beberapa orang yang bergelut di bidang sistem operasi beranggapan bahwa komputer tunggal tidak bisa melakukan beberapa pekerjaan sekaligus, melainkan proses penjadwalan yang berlakukan pada sistem operasi membuat komputer seperti mengerjakan tugas secara bersamaan. Sedangkan komputasi paralel sudah dijelaskan sebelumnya, bahwa komputasi paralel menggunakan beberapa processor atau komputer. Selain itu komputasi paralel tidak menggunakan arsitektur Von Neumann.

Untuk lebih memperjelas lebih dalam mengenai perbedaan komputasi tunggal (menggunakan 1 processor) dengan komputasi paralel (menggunakan beberapa processor), maka kita harus mengetahui terlebih dahulu pengertian mengenai model dari komputasi. Ada 4 model komputasi yang digunakan, yaitu:
• SIMD
• SIMD
• MISD
• MIMD

SISD

Yang merupakan singkatan dari Single Instruction, Single Data adalah satu-satunya yang menggunakan arsitektur Von Neumann. Ini dikarenakan pada model ini hanya digunakan 1 processor saja. Oleh karena itu model ini bisa dikatakan sebagai model untuk komputasi tunggal. Sedangkan ketiga model lainnya merupakan komputasi paralel yang menggunakan beberapa processor. Beberapa contoh komputer yang menggunakan model SISD adalah UNIVAC1, IBM 360, CDC 7600, Cray 1 dan PDP 1.

SIMD

Yang merupakan singkatan dari Single Instruction, Multiple Data. SIMD 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).

MISD

Yang merupakan singkatan dari Multiple Instruction, Single Data. MISD menggunakan banyak processor dengan setiap processor menggunakan instruksi yang berbeda namun mengolah data yang sama. Hal ini merupakan kebalikan dari model SIMD. Untuk contoh, kita bisa menggunakan kasus yang sama pada contoh model SIMD namun cara penyelesaian yang berbeda. Pada MISD jika pada komputer pertama, kedua, ketiga, keempat dan kelima sama-sama mengolah data dari urutan 1-100, namun algoritma yang digunakan untuk teknik pencariannya berbeda di setiap processor. Sampai saat ini belum ada komputer yang menggunakan model MISD.

MIMD

Yang merupakan singkatan dari Multiple Instruction, Multiple Data. MIMD 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.

Singkatnya untuk perbedaan antara komputasi tunggal dengan komputasi paralel, bisa digambarkan pada gambar di bawah ini:

Penyelesaian Sebuah Masalah pada Komputasi Tunggal

Penyelesaian Sebuah Masalah pada Komputasi Paralel

Dari perbedaan kedua gambar di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa kinerja komputasi paralel lebih efektif dan dapat menghemat waktu untuk pemrosesan data yang banyak daripada komputasi tunggal.
Dari penjelasan-penjelasan di atas, kita bisa mendapatkan jawaban mengapa dan kapan kita perlu menggunakan komputasi paralel. Jawabannya adalah karena komputasi paralel jauh lebih menghemat waktu dan sangat efektif ketika kita harus mengolah data dalam jumlah yang besar. Namun keefektifan akan hilang ketika kita hanya mengolah data dalam jumlah yang kecil, karena data dengan jumlah kecil atau sedikit lebih efektif jika kita menggunakan komputasi tunggal.
Komputasi paralel membutuhkan :
• algoritma
• bahasa pemrograman
• compiler

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 paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi.

* Message Passing Interface (MPI)
MPI adalah sebuah standard pemrograman yang memungkinkan pemrogram
untuk membuat sebuah aplikasi yang dapat dijalankan secara paralel.
MPI menyediakan fungsi-fungsi untuk menukarkan
antar pesan. Kegunaan MPI yang lain adalah
1. menulis kode paralel secara portable
2. mendapatkan performa yang tinggi dalam pemrograman paralel, dan
3. menghadapi permasalahan yang melibatkan hubungan data irregular atau dinamis yang tidak
begitu cocok dengan model data paralel.

* Message Passing Interface (MPI)
MPI adalah sebuah standard pemrograman yang memungkinkan pemrogram
untuk membuat sebuah aplikasi yang dapat dijalankan secara paralel.
MPI menyediakan fungsi-fungsi untuk menukarkan
antar pesan. Kegunaan MPI yang lain adalah
1. menulis kode paralel secara portable
2. mendapatkan performa yang tinggi dalam pemrograman paralel, dan
3. menghadapi permasalahan yang melibatkan hubungan data irregular atau dinamis yang tidak
begitu cocok dengan model data paralel.

Hubungan Komputasi Modern dengan 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. Kinerja komputasi dengan menggunakan paralel processing itu menggunakan dan memanfaatkan beberapa komputer atau CPU untuk menemukan suatu pemecahan masalah dari masalah yang ada. Sehingga dapat diselesaikan dengan cepat daripada menggunakan satu komputer saja. Komputasi dengan paralel processing akan menggabungkan beberapa CPU, dan membagi-bagi tugas untuk masing-masing CPU tersebut. Jadi, satu masalah terbagi-bagi penyelesaiannya. Tetapi ini untuk masalah yang besar saja, komputasi yang masalah kecil, lebih murah menggunakan satu CPU saja.

Kelebihan:
• waktu eksekusi lebih cepat.
• throughput jadi lebih tinggi.

Kerugian:
• 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)

PENERAPAN DALAM BIDANG PERBANKAN

- Kegunaan komputer di bidang perbankan untuk menghasilkan informasi bagi pihak manajemen bank sendiri dan juga untuk meningkatkan pelayanan kepada pihak nasabah bank. 

- Saat ini dengan dikenalnya E-Commerce, maka pelayanan transaksi secara online dapat diterapkan dengan disediakannya ATM kemudian dengan penggunaan internet memudahkan perbankan dalam melakukan pelayanan kepada nasabahnya melalui INTERNET BANKING dan SMS BANKING. 

PENERAPAN DALAM BIDANG KESEHATAN

- Kegunaan komputer di bidang kedokteran salah satunya adalah untuk mendiagnosa penyakit dan menemukan obat yang tepat. 

- Komputer memudahkan dalam menganalisa organ- organ tubuh manusia tanpa operasi dan memudahkan dalam menganalisa organ tubuh manusia bagian dalam yang sulit dilihat. 

- Penggunaan komputer dalam dunia kedokteran ditandai dengan penggunaan system CAT (Computerized Axial Tomography) pertama kali tahun 1973 untuk membuat gambar otak. Sekarang CAT digunakan utk mengambil seluruh organ tubuh yang lainnya. 

- DSR (Dynamic Spatial Reconstructor) digunakan untuk organ tubuh yang bergerak. 

- SPECT (Single Photon Emission Computer Tomography) yang mendeteksi partikel-partikel tubuh yang ditampilkan dalam bentuk gambar. SPECT mempergunakan isotop radioaktif. 

- PET (Position Emision Tomography) juga merupakan sistme komputer yang menampilkan gambar yang mempergunakan isitop radiokatif. 

- NMR (Nuclear Magnetic Resonance). NMR bekerja dengan cara memagnetikkan nucleus (pusat atom) dari atom hdirogen, digunakan untuk mendeteksi kanker. 

Sumber :

http://spesalis.blogspot.com/2013/01/sejarah-komputasi-modern.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi
http://strawberry-mucha.blogspot.com/2012/03/komputasi-modern.html
http://id.scribd.com/doc/40938360/Makalah-Arkom-Paralel-Processing