MAKALAH
KONSEP MULTI – PROCESSOR DAN PARALLEL PROCESSING
DISUSUN OLEH:
HAFIZH SYAHRI RAMADHAN POHAN (2405112123) JUARLIN ARTISA HUTABARAT (2405112111)
DOSEN PENGAJAR:
AJULIO SEMBIRING S.KOM, M.KOM
JURUSAN TEKNIK KOMPUTER DAN INFORMATIKA POLITEKNIK NEGERI MEDAN
2024
BAB I
KONSEP MULTI – PROCESSOR 1.1 pengertian processor
Gambar 1 Bentuk fisik dari Processor
Processor atau disebut juga unit pemrosesan pusat (CPU) adalah Sebuah chip Komputer yang bertanggung jawab untuk mengeksekusi
instruksi-instruksi program komputer. Secara sederhana, CPU adalah otak dari komputer yang melakukan berbagai operasi seperti pemrosesan data,
pengambilan keputusan, dan menjalankan perintah – perintah dari perangkat lunak (software) yang dijalankan didalamnya.
Processor terbagi menjadi dua yaitu Single Processor dan Multi Processor. Single processor adalah jenis prosesor yang terdiri dari satu inti pemrosesan (core) tunggal. Ini adalah konfigurasi prosesor yang paling umum pada komputer konsumen. Pada single processor , semua intruksi dan operasi dieksekusi oleh inti tunggal. Sedangkan Multi Processor mengacu pada sistem Yang memiliki lebih dari satu prosesor di dalamnya. Ini bisa berarti beberapa Prosesor fisik terpisah dalam satu sistem, atau bisa juga prosesor multi-core Dimana beberapa inti pemrosesan ada dalam satu chip tunggal. Multi Processor memungkinan untuk menjalankan beberapa tugas secara simultan
dan meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan. Dalam arsitektur multi processor, tugas-tugas dapat didistribusikan di antara prosesor-prosesor yang tersedia untuk mempercepat pemrosesan dan meningkatkan responsivitas sistem. (Oktafiana, 2017)
1.2 Tipe Multi Processor
Multi Processor memiliki beberapa jenis tipe arsitektur yang ciri dan bentuk berbeda, diantaranya yaitu:
a. Symmetric Multi-Processing (SMP)
Dalam arsitektur SMP, setiap prosesor memiliki akses yang sama ke memori sistem utama dan perangkat I/O. Ini berarti tugas-tugas dapat dijalankan di mana saja antara prosesor-
prosesor, dan tidak ada hierarki yang jelas antara prosesor.
b. Asymmetric Multi-Processing (AMP)
AMP memiliki satu prosesor utama yang disebut Sebagai “master” dan satu atau lebih prosesor tambahan yang disebut sebagai “slave”. Prosesor utama bertanggung jawab untuk menangani tugas- tugas sistem, sementara prosesor-prosesor
tambahan dapat digunakan untuk menangani tugas-tugas pengguna.
Gambar 2 Komponen dari Symmetric Multi-
Processing (SMP)
Gambar 3 Komponen dari Asymmetric Multi- Processing (AMP)
c. Non-Uniform Memory Access (NUMA)
Gambar 4 Komponen dari Non-Uniform Memory Acces (NUMA)
Dalam arsitektur NUMA, memori sistem terbagi menjadi beberapa Domain, dan setiap prosesor memiliki akses yang lebih cepat ke memori di domainnya sendiri. Ini mengurangi latensi akses memori dan dapat meningkatkan kinerja dalam beberapa aplikasi.
(Okafiana, 2017)
1.3 Komunikasi Antar-Prosesor
Gambar 5 Ilustrasi proses komukasi antar prosesor
Komunikasi antar-prosesor adalah elemen kunci dalam multi-prosesor.
Prosesor-prosesor harus dapat berbagi data, koordinat tugas, dan melakukan sinkronisasi untuk memastikan bahwa tugas-tugas yang
dilakukan secara paralel tidak bertabrakan atau menghasilkan data yang inkonsisten. Ini dapat dilakukan melalui berbagai metode, termasuk shared memory, message passing, dan interkoneksi khusus.
1.4 Kelebihan Multi Prosesor
Multi prosesor memiliki kelebihan : 1. Peningkatan kinerja
Dengan memungkinan pemrosesan pemrosesan paralel, multi-processor dapat meningkatkan throughput dan responsivitas sistem secara
keseluruhan.
2. Skalabilitas
Sistem multi-processor dapat diperluas dengan menambahkan prosesor- Prosesor tambahan untuk menangani beban kerja yang lebih besar.
3. Redundansi
Dalam beberapa kasus, multi-processor dapat menawarkan redundansi, di mana tugas-tugas dapat dialihkan ke prosesor-prosesor lain jika satu prosesor mengalami kegagalan.
1.5 Kekurangan Multi Processor
Ada beberapa kekurangan yang terkait dengan pengembangan dan penggunaan sistem multi-processor :
1. Kompleksitas perangkat lunak
Pengembangan perangkat lunak untuk sistem multi-processor dapat Menjadi lebih kompleks karena harus memperhitungkan koordinasi antar- prosesor, sinkronisasi, dan manajemen sumber daya dengan lebih cermat.
2. Overhead Komunikasi
Komunikasi antar-prosesor dapat menimbulkan overhead tambahan, terutama jika tidak dikelola dengan baik. Hal ini dapat mengurangi keuntungan dari pemrosesan paralel.
3. Synchronization
Sinkronisasi antar-prosesor diperlukan untuk memastikan bahwa tugas- tugas yang dilakukan secara paralel berjalan dengan benar dan
menghasilkan output yang konsisten.
BAB II
PERBEDAAN PROSES SINGLE PROCESSOR DAN MULTI-PROCESSOR
Gambar 6 Perbedaan bentuk komponen antara Single-core, Dual-core, dan Quad-core
2.1 Proses Single Processor
Proses single mengikuti proses siklus eksekusi instruksi yang terdiri dari beberapa langkah:
1. Fetch (Ambil)
Prosesor mengambil instruksi berikutnya dari memori utama (RAM) dan Memuatnya ke dalam register instruksi di dalam CPU.
2. Decode (Dekode)
Prosesor mendekode instruksi yang diambil untuk memahami operasi Yang harus dilakukan.
3. Execute (Jalankan)
Prosesor menjalankan instruksi, melakukan operasi aritmatika, logika, atau kontrol yang diperlukan, dan memperbarui status register sesuai dengan hasilnya.
4. Store (Simpan)
Jika diperlukan, prosesor menyimpan hasil dari operasi tersebut kembali ke memori utama atau register lain.
Sistem single processor umumnya mengikuti arsitektur Von Neumann, di mana instruksi-instruksi progam dan data disimpan dalam memori yang sama dan
diakses secara bergantian. Prosesor secara berurutan mengambil instruksi dari memori, mendekode dan menjalankannya, dan kemudian mengambil instruksi berikutnya.
Dalam prosesor single, kinerja sistem tergantung pada kecepatan dan efisiensi CPU. Tugas-tugas yang berbeda dapat didistribusikan di antara prosesor-prosesor Arsitektur CPU, cache memori, dan efisiensi algoritma. (Processor, t.t)
2.2 Proses Multi Processor
Salah satu konsep utama dalam sistem multi-processor adalah pembagian tugas. Tugas-tugas yang berbeda dapat didistribusikan di antara prosesor-prosesor yang tersedia, memungkinkan untuk pemrosesan paralel dan penyelesaian tugas yang lebih cepat.
Multi-processor memanfaatkan paralelisme untuk meningkatkan kinerja Sistem. Ini berarti beberapa tugas dapat dieksekusi secara bersamaan oleh beberapa prosesor, meningkatkan throughput dan responsivitas sistem secara keseluruhan.
Komunikasi antar-prosesor adalah elemen kunci dalam multi-processor.
Processor-processor harus dapat berbagi data, koordinat tugas, dan melakukan Sinkronisasi untuk memastikan bahwa tugas-tugas yang dilakukan secara paralel berjalan dengan benar dan menghasilkan ouput yang konsisten.
Prosesor-prosesor dalam multi-processor mengikuti siklus eksekusi instruksi yang mirip dengan prosesor single, yaitu Fetch (Ambil), Decode (Dekode), Execute (Jalankan), dan Store (Simpan). Namun, instruksi-instruksi tersebut dapat dieksekusi secara independen oleh prosesor-prosesor yang berbeda.
(Processor t.t.)
2.3 Perbedaan antara Single Processor dan Multi Processor
Seperti yang telah dijabarkan sebelumnya, perbedaan antara Single Processor dan Multi Processor dapat kita uraikan sebagai berikut:
1. Definisi
- Single Processor: Sistem komputer yang hanya memiliki satu unit Pemrosesan pusat (CPU) di dalamnya.
- Multi Processor: Sistem komputer yang hanya memiliki lebih dari Satu CPU di dalamnya, memungkinankan untuk pemrosesan paralel.
2. Pemrosesan Paralel
- Single Processor: Pemrosesan dilakukan secara sekuensial oleh satu CPU. Hanya satu instruksi yang dieksekusi pada satu waktu.
- Multi Processor: Pemrosesan dapat dilakukan secara paralel oleh beberapa CPU. Banyak instruksi dapat dieksekusi secara bersamaan, meningkatkan throughput dan responsivitas sistem.
3. Kinerja
- Single Processor: Kinerja terbatas oleh kecepatan dan kapasitas CPU tunggal.
- Multi Processor: Kinerja dapat ditingkatkan secara proporsional dengan jumlah CPU yang tersedia, memungkinkan untuk penanganan beban kerja yang lebih besar.
Gambar 7 Perbedaan antara Komponen Motherboard Single Processor System dan Komponen Motherboard Multi Processor System.
4. Skalabilitas
- Single Processor: Skalabilitas terbatas, karena hanya ada satu CPU yang dapat menangani tugas-tugas.
- Multi Processor: Skalabilitas lebih baik, karena CPU tambahan dapat ditambahkan untuk meningkatkan kinerja sistem.
5. Kompleksitas
- Single Processor: Lebih sederhana dalam hal manajemen dan koordinasi, karena hanya ada satu CPU.
- Multi Processor: Lebih kompleks dalam hal manajemen sumber daya, koordinas, dan komunikasi antar-prosesor.
6. Keandalan
- Single Processor: Lebih sedikit titikk kegagalan karena ada satu CPU.
- Multi Processor: Dapat lebih rentan terhadapa kegagalan, karena ada beberapa CPU yang harus dielusur dalam hala perawatan dan
pemulihan kesalahan.
7. Penerapan
- Single Processor: Cocok untuk aplikasi yang tidak memerlukan kinerja tinggi atau pemrosesan paralel,
- Multi Processor: Cocok untuk aplikasi yang memerlukan kinerja tinggi, pemrosesan paralel, atau penanganan beban kerja yang besar.
BAB III
KONSEP PARALLEL PROCESSING
3.1 Pengertian
Parallel Processing adalah teknik komputasi di mana beberapa tugas atau instruksi dieksekusi secara bersamaan oleh beberapa unit pemrosesan, seperti CPU atau core dalam CPU multi-core, untuk meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan. Ide utama di balik parallel processing adalah membagi masalah yang besar menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan
menyelesaikannya secara bersamaan. (Fauzan Akbar & Risman 2016) Konsep ini berbeda dengan pemrosesan sekuensial, di mana tugas-tugas Dieksekusi satu per satu dalam urutan tertentu. Dalam pemrosesan
sekuensial, CPU hanya dapat mengeksekusi satu instruksi pada satu waktu.
Dengan menggunakan parallel processing, tugas-tugas yang terpisah dapat dikerjakan secara bersamaan, yang menghasilkan peningkatan kinerja dan throughput.
Penerapan parallel processing sangat luas dan dapat ditemukan dalam berbagai bidang, termasuk ilmu pengetahuan komputer, analisis data,
kecerdasan buatan, simulasi, render grafis, dan pemrosesan sinyal. Ini digunakan di mana kinerja yang tinggi dan pemrosesan yang cepat diperlukan. Dengan pemahaman yang tepat tentang parallel processing, pengembang dapat merancang dan mengoptimalkan sistem untuk memanfaatkannya secara efektif.
3.2 Konsep Dasar
Konsep parallel processing merujuk pada teknik komputasi di mana beberapa tugas atau instruksi dieksekusi secara bersamaan oleh beberapa unit pemrosesan, seperti CPU atau core dalam CPU multi-core, untuk meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan. Ide dasar dibalik parallel processing adalah membagi masalah besar menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan menyelesaikannya secara bersamaan.
(Djati Bandung Author dkk., 2020)
Jika dibagi menjadi beberapa bagian, konsep parallel processing dapat diuraikan sebagai berikut:
1. Pembagian Tugas
Dalam parallel processing, masalah yang besar dibagi menjadi bagian- bagian yang lebih kecil yang dapat dikerjakan secara independen.
Setiap bagian ini kemudian dikerjakan oleh unit pemrosesan masalah Secara lebih cepat dari pada metode sekuensial.
2. Pemrosesan Parallel
Pemrosesan parallel memungkinkan beberapa tugas atau instruksi Dieksekusi secara bersamaan oleh beberapa unit pemrosesan. Sebagai contoh, jika terdapat dua task yang bisa dilakukan secara paralel, dua CPU atau core dapat mengerjakan masing-masing task secara bersamaan.
3. Jenis Parallel
Terbagi menjadi dua
-Data Parallelism: Dalam data parallelism, tugas-tugas identik dijalankan pada dataset yang berbeda secara simultan. Setiap unit
pemrosesan bekerja pada bagian yang berbeda dari data, memungkinkan pemrosesan paralel yang efisien. Contoh dari data parallelism adalah operasi pada matriks, di mana setiap elemen matriks dapat dioperasikan secara independen.
-Task Parallelism: Dalam task parallelism, tugas-tugas yang berbeda dieksekusi secara bersamaan. Setiap unit pemrosesan bertanggung jawab untuk menyelesaikan tugas tertentu. Contoh dari task parallelism adalah aplikasi yang terdiri dari beberapa modul independen yang dapat dieksekusi secara paralel.
4. Manfaat
Parallel Processing membawa beberapa manfaat, termasuk Peningkatan kinerja dan throughput sistem secara keseluruhan, skalabilitas, dan efisiensi energi.
5. Kekurangan
Meskipun memiliki banyak manfaat, parallel processing juga menghadapi tantangan seperti koordinasi antar unit pemrosesan, overhead komunikasi, dan pembagian tugas yang efisien.
6. Penerapan
Parallel processing dapat diterapkan dalam berbagai bidang, termasuk ilmu pengetahuan komputer, analisis data, kecerdasan buatan, simulasi, render grafis, dan pemrosesan sinyal. Ini digunakan di mana kinerja yang tinggi dan pemrosesan yang cepat diperlukan (Akbar, 2020)
BAB IV KESIMPULAN
4.1 Kesimpulan
Dengan penjelasan konsep dan dasar yang telah ada. Pemilihan dalam Penggunaan dan pemanfaatan Multi Processor, Single Processor, dan Parallel Processing dapat kita simpulkan dari masing-masing konsep Sebagai berikut:
1. Single Processor:
- Sistem dengan single processor memiliki satu unit pemrosesan pusat (CPU).
- Pemrosesan dilakukan secara paralel oleh beberapa CPU.
- Keuntungannya adalah sederhana dalam manajemen dan biaya yang rendah.
- Tapi memiliki keterbatasan pada kinerja dan skalabilitas, karena hanya ada satu CPU.
2. Multi Processor:
- Sistem multi processor memiliki lebih dari satu CPU.
- Pemrosesan dilakukan secara paralel oleh beberapa CPU, meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan.
- Ini memberikan peningkatan kinerja, skalabilitas, dan redundansi.
- Namun, memerlukan manajemen sumber daya yang lebih kompleks dan bisa menjadi lebih mahal.
3. Parallel Processing:
- Parallel processing adalah teknik di mana beberapa tugas atau instruksi dieksekusi secara bersamaan oleh beberapa unit pemrosesan.
- Ini dapat diterapkan baik dalam single processor maupun multi processor, memungkinkan pemrosesan paralel data atau tugas.
- Memberikan peningkatan kinerja, throughput, dan efisiensi energi.
- Namun, memerlukan manajemen komunikasi dan sinkronisasi yang cermat antar unit pemrosesan.
Pemilihan antara Single Processor, Multi Processor, atau Parallel Processing tergantung pada kebutuhan kinerja, skalabilitas, kompleksitas, dan biaya dari sistem yang akan dikembangkan. Setiap konsep memiliki kelebihan dan kelemahan masing-masing, dan pilihan terbaik akan bervariasi tergantung pada konteks penggunaannya.
DAFTAR PUSTAKA
Akbar, M. (2020). Parallel Processing Organisasi dan Arsitektur Komputer. UIN Sunan Gunung Djati Bandung, 1–6.
Djati Bandung Author, G., Firmansyah, R., Shodiq, A., & Mukhlas, S. (2020).
Pemerosesan Paralel. Organisasi Arsitektur Komputer , 1–5.
Fauzan Akbar, R., & Risman, D. (2016). PARALELL PROCESSING.
Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung, 1–9.
Oktafiana, E. (2017). TUGAS JURNAL ILMIAH TENTANG PROCESSOR.
TUGAS JURNAL ILMIAH TENTANG PROCESSOR, 1–5.
Processor, P. M. (t.t.). . Multi Processor.
