Pada sistem komputer MIMD murni terdapat interaksi di antara beberapa pemroses. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses. Komputer MIMD bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antara pemroses tinggi, dan disebut loosely coupled jika tingkat interaksi antara pemroses rendah.
Parameter yang sangat penting untuk mengukur kinerja suatu program paralel adalah waktu eksekusi dan speed up. Waktu eksekusi dapat diartikan sebagai waktu berlangsungnya (running) program paralel pada suatu arsitektur komputer
30 paralel. Waktu eksekusi sekuensial didefinisikan sebagai waktu running algoritma yang sama yang dieksekusi oleh satu prosesor. Speed up dari suatu program paralel adalah waktu eksekusi sekuensial dibagi dengan waktu eksekusi paralel.
Speed up dapat didefinisikan sebagai berikut :
( 1 )
keterangan :
S(n) = speed up,
T(1) = waktu eksekusi operasi pada sistem satu prosesor,
T(n) = waktu eksekusi pada sistem n prosesor.
Nilai efisiensi sistem dengan n prosesor didefinisikan sebagai berikut :
( 2 )
keterangan :
E(n) = efisiensi
S(n) = speed up
T(1) = waktu eksekusi operasi pada sistem satu prosesor
T(n) = waktu eksekusi pada sistem n prosesor
n = jumlah prosesor
Menurut hukum Amdahl’s salah satu hal yang dapat mengurangi speed up
dari program paralel adalah bagian kode yang dieksekusi secara sekuensial. Apabila terdapat operasi sejumlah n, masing-masing membutuhkan satu unit waktu untuk eksekusi. Diasumsikan juga terdapat fraksi f dari operasi tersebut yang harus dibentuk secara sekuensial (f antara 0 -1). Maka, sejumlah fn operasi harus dilaksanakan secara sekuensial dan sisanya, (1-f)n, operasi dapat diparalelkan. Jika program tersebut dikerjakan pada komputer paralel dengan p
prosesor, maka waktu total eksekusi minimum adalah fn+ (1− f )n / p Sedangkan waktu total eksekusi program pada komputer sekuensial adalah n. Dengan membagi waktu sekuensial dengan waktu paralel minimum, didapatkan speedup maksimum yang akan diperoleh komputer paralel dengan p prosesor sebagai berikut :
31 ( 3 ) keterangan : f = fraksi sekuensial 1-f = fraksi paralel p = jumlah prosesor
Analisa Dimensi Fraktal
Dimensi benda yang umum dalam kehidupan sehari-hari merupakan dimensi dalam ruang Euclid [1], yaitu 0, 1, 2, dan 3. Dimensi dapat dibayangkan sebagai sebuah ukuran jumlah titik-titik yang sedang ditinjau. Konsep ini secara matematis mungkin tampak ganjil. Akan tetapi, meski garis paling tipis sekalipun memiliki tak hingga banyaknya titik, suatu permukaan atau suatu bidang tentu lebih besar dari sebuah garis atau kurva, seperti halnya suatu ruang lebih besar dari sebuah permukaan. Inilah alasan utama pemberian label dimensi 0 untuk titik, 1 untuk garis, 2 untuk bidang, dan 3 untuk ruang.
Pola disebut fraktal jika mereka terlihat sama pada skala yang berbeda (Critten, 1996). Bentuk fraktal secara umum dapat dihubungkan ke karakteristik
indicial yang dikenal sebagai dimensi fraktal. Analisa dimensi Fraktal dilakukan dengan cara melakukan fragmentasi terhadap citra yang telah difilterisasi kedalam bentuk persegi panjang berukuran s. Selanjutnya dihitung jumlah bujursangkar N(s) yang berisi warna putih (hasil filterisasi tanaman). Perhitungan ini diulangi dengan berbagi nilai s. Langkah berikutnya adalah memplot nilai log N(s) terhadap nilai log (1/s) dan menentukan bentuk persamaan regresi linier : y=ax+b. Dimensi Fraktal adalah nilai a pada persamaan regresi linier tersebut.
Metode Klasifikasi Non Parametrik Bayes
Klasifikasi Bayes dan pengambilan keputusan didasarkan pada teori probabilitas dan prinsip pemilihan opsi yang paling mungkin. Penggunaan secara praktis dari teorema Bayes adalah untuk mengubah probabilitas yang dapat diperkirakan dari pelatihan menggunakan beberapa set data, selanjutnya digunakan sebagai metode klasifikasi.
32 Bidang estimasi densitas non parametrik telah berkembang dalam beberapa tahun terakhir dengan berbagai alat-alat baru untuk analisis statistik. Tujuannya adalah untuk memperkirakan fungsi kepadatan yang mendasari dari pelatihan data, dan idenya adalah bahwa lebih banyak data dalam suatu daerah, semakin besar pula fungsi kepadatan.
Metode estimasi kepadatan nonparametrik yang paling banyak digunakan adalah estimasi kernel. Mengingat sampel acak x1 sampai xn independen terdistribusi secara identik dari probabilitas fungsi kepadatan kontinyu f, didefinisikan dalam persamaan berikut :
n i d j j ij j d h x x K h h nh x f 1 1 2 1 ... 1 ) ( ˆ (4) Keterangan : ) ( ˆ x f = fungsi kepadatan d = dimensi vektor xij = observasi ke i komponen ke jhj = parameter lebar jendela untuk komponen ke j n = jumlah observasi
s = standar deviasi komponen ke j. Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang dirancang khusus untuk aplikasi kontrol, dan dilengkapi dengan ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory)dan fasilitas I/O pada satu chip. AT89S51 adalah salah satu anggota keluarga dari keluarga MCS-51/52 yang dilengkapi dengan internal 4 Kbyte flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory), yang memungkinkan memori program untuk dapat diprogram kembali. AT89S51 dirancang oleh Atmel sesuai dengan instruksi standard dan susunan pin 80C51 (Atmel Datasheet).
33 Gambar 6. Mikrokontroler AT89S51 (AT89S51 Datasheet, 2011)
Mikrokontroler dapat diprogram langsung melalui kabel yang dihubungkan dengan paralel port pada suatu Personal Computer. Adapun fitur yang dimiliki Mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai berikut :
1. Sebuah CPU (Central Processing Unit) 8 bit yang termasuk keluarga MCS51. 2. Osilator internal dan rangkaian pewaktu, RAM internal 128 byte (on chip). 3. Empat buah Programmable port I/O,masing-masing terdiri atas 8 jalur I/O 4. Dua buah Timer Counter 16 bit.
5. Lima buah jalur interupsi (2 interupsi external dan 3 interupsi internal ) 6. Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART (Universal
Asynchronous Receiver Transmitter).
7. Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi
Boolean (bit)
8. Kecepatan pelaksanaan instruksi per siklus 1 mikro detik pada frekuensi clock
12 MHz
9. 4 Kbytes Flash ROM yang dapat diisi dan dihapus sampai 1000 kali
10. In-System Programmable Flash Memory
Dengan keistimewaan diatas, pembuatan alat menggunakan AT89S51 menjadi lebih sederhana dan tidak memerlukan IC pendukung yang banyak. Sehingga mikrokontroler AT89S51 ini mempunyai keistimewaan dari segi perangkat keras. Adapun blok diagram dari mikrokontroler 89S51 diperlihatkan pada Gambar 7. Susunan pin mikrokontroler AT89S51 diperlihatkan pada Gambar 8.
34 Gambar 7. Blok diagram dari mikrokontroler 89S51
35 Gambar 8. Konfigurasi Pin AT89S51 (AT89S51 Datasheet, 2011) AT89S51 memiliki sebuah CPU (Central Processing Unit) 8 bit, 128 byte RAM internal, 4 buah port I/O, yang masing-masing terdiri dari 8 bit, osilator internal dan ragkaian pewaktu, 2 buah timer/counter 16 bit, 6 buah jalur interupsi (2 buah interupsi eksternal dan 4 interupsi internal), sebuah serial port dengan full duplex UART, EPROM (Erasable and Programmable Read Only Memory) yang besarnya 4 kbyte untuk memori program, kecepatan maksimum pelaksanaan instruksi per siklus adalah 0.5 µs pada frekuensi clock 24 MHz. AT89S51 mampu melaksanakan proses perkalian, pembagian, dan boolean.
1. Konfigurasi Pin
Konfigurasi pin pada mikrokontroler AT89S51 dijelaskan pada Gambar 8. 2. Register dengan fungsi spesial
Mikrokontroler AT89S51 memiliki beberapa fungsi spesial yang secara khusus dialamatkan pada register tertentu.
3. Operasi Timer / Counter
AT89S51 menyediakan fasilitas Timer 16 bit sebanyak 2 buah yaitu Timer0 dan Timer1. Timer digunakan untuk membuat tundaan waktu/delay. Timer ini juga bisa berfungsi sebagai pencacah (counter).
Timer bekerja dengan cara menghitung pulsa clock internal mikrokontroler yang dihasilkan dari rangkaian osilator. Jumlah pulsa clock akan dibandingkan dengan sebuah nilai yang terdapat dalam register timer (TH dan TL). Jika
36 jumlah pulsa clock sama dengan nilai timer, maka sebuah interupsi akan terjadi (ditandai oleh flag TF). Interupsi ini dapat dipantau oleh program sebagai tanda bahwa timer telah overflow.
Pencacah bekerja dengan cara menghitung pulsa eksternal pada P3.4 (T0) dan P3.5 (T1). Jumlah pulsa ini akan disimpan dalam register Timer yaitu pada TH dan TL.
Gambar 9. Logika Kontrol Timer/Counter (AT89S51 Datasheet, 2011) Timer akan menghitung pulsa clock dari osilator yang sebelumnya telah dibagi 12. Agar berfungsi sebagai timer maka pada register TMOD (Timer Mode), bit C/T harus bernilai 0 dan bit Gate bernilai 0 atau pin INTx harus bernilai 1 dan pada TCON (Timer Control), bit TRx harus bernilai 1.
Pencacah menghitung pulsa dari pin input T0 dan T1. Agar berfungsi sebagai pencacah maka pada TMOD, bit C/T harus bernilai 0 dan bit Gate bernilai 0 atau pin INTx bernilai 1 dan pada TCON, bit TRx bernilai 1.
4. Komunikasi Data Serial
Komunikasi serial memiliki keuntungan dari segi efektifitasnya karena hanya membutuhkan 2 jalur komunikasi, jalur data dan clock. Data dikirim/diterima per bit secara bergantian. Pada MCS-51, data ditampung sementara dalam register SBUF (Serial Buffer) sebelum dikirim/diterima.
Pengaturan mode komunikasi data serial dilakukan oleh SCON (Serial Control register). Untuk mengatur baudrate dilakukan oleh register PCON (Power
Control register). Pada AT89S51, port serial terdapat pada pin P3.0(RXD) dan P3.1(TXD).
Terdapat 4 mode komunikasi data serial yang dapat dilakukan mikrokontroler AT89S51yang dapat dipilih dengan kombinasi nilai pada bit SM0 dan SM1
37 dalam SCON. Dalam SCON, terdapat flag TI (Transmit Interrupt) dan RI (Receive Interrupt) yang menandakan sedang terjadi pengiriman atau penerimaan data.
Pengiriman data serial dimulai ketika sebuah byte data dikirimkan ke SBUF. TI akan 1 ketika data telah selesai dikirimkan. Penerimaan data serial dimulai ketika REN dalam SCON bernilai 1. RI akan 1 ketika data telah selesai diterima. Baik pada pengiriman maupun penerimaan, data akan disimpan dalam register SBUF.
5. Operasi Interupsi
Interupsi adalah kondisi yang memaksa mikrokontroler menghentikan sementara eksekusi program utama untuk mengeksekusi interupsi rutin tertentu (Interrupt Service Routine /ISR). Setelah melaksanakan ISR secara lengkap, maka mikrokontroler akan kembali melanjutkan eksekusi program utama yang tadi ditinggalkan.
Pada mikrokontroler AT89S51, terdapat 6 sumber interupsi yaitu System reset, External 0, Timer 0, External 1, Timer 1, Serial Port. Untuk mengatur kerja interupsi dapat dilakukan pengaturan pada register Interrupt Enable (IE) dan
Interrupt Priority (IP).
Modulasi Lebar Pulsa
Buldan (2006) menyebutkan bahwa PWM (Pulse Width Modulator) digunakan untuk mengatur kecepatan motor DC sesuai dengan yang diinginkan oleh penggunanya. Dalam PWM gelombang kotak, frekuensi tinggi dibangkitkan sebagai output digital. Sebagai contoh, sebuah port bit secara kontinyu melakukan kegiatan saklar on dan off pada frekuensi yang relatif tinggi. Selanjutnya, bila sinyal diumpankan pada Low Pass Filter (LPF), tegangan pada output filter akan sama dengan Root Mean Square (RMS) dari sinyal gelombang kotak. Tegangan RMS inilah yang dapat divariasikan dengan mengubah duty cycle dari sinyal.
Duty cycle menyatakan fraksi waktu sinyal pada keadaan logika high dalam satu siklus. Satu siklus diawali oleh transisi low to high dari sinyal dan berakhir pada transisi berikutnya. Selama satu siklus, jika waktu sinyal pada keadaan high
38 sama dengan low maka dinyatakan sinyal mempunyai duty cycle 50%. Duty cycle
20% menyatakan sinyal berada pada logika 1 selama 1/5 dari waktu total.
Pada sistem kontrol dengan PWM perlu ditambahkan speed encoder sebagai umpan balik dari sistem. kecepatan rotasi dari sebuah motor listrik bergantung pada tingkat pengulangan dan waktu switching dari relay penghubung dengan asumsi beban motor adalah konstan. Dengan kondisi tersebut, sistem akan menemukan keseimbangan antara kecepatan putaran motor dan beban motor. Akan tetapi, jika beban motor berubah maka kecepatan motor akan terpengaruh. Hal ini tidak terjadi pada sistem dengan umpan balik (Krokar, 2008).
Gambar 10. Ilustrai Duty cycle 30% dalam satu siklus. Penelitian Terdahulu