Arsitektur komputer berkaitan dengan atribut – atribut yang mempunyai
dampak langsung pada eksekusi logis sebuah program. Misal : Set
Instruksi, jumlah bit yang digunakan untuk penyajian data, mekanisme
I/O, teknik pengalamantan (addressing techniques).
Ilustrasi, perbedaan antara arsitektur dan organisasi, pabrik komputer menawarkan sekelompok model komputer, yang semuanya memiliki arsitektur yang sama tetapi dengan organisasi yang berbeda. Akibatnya, model – model yang berbeda akan memiliki harga dan karakteristik kinerja yang berbeda. Selain itu suatu arsitektur dapat bertahan selama bertahun – tahun dan meliputi sejumlah model komputer yang berbeda, namun organisasinya dapat berubah – ubah sesuai seiring dengan perkembangan teknologi.
Ilustrasi, perbedaan antara arsitektur dan organisasi, pabrik komputer menawarkan sekelompok model komputer, yang semuanya memiliki arsitektur yang sama tetapi dengan organisasi yang berbeda. Akibatnya, model – model yang berbeda akan memiliki harga dan karakteristik kinerja yang berbeda. Selain itu suatu arsitektur dapat bertahan selama bertahun – tahun dan meliputi sejumlah model komputer yang berbeda, namun organisasinya dapat berubah – ubah sesuai seiring dengan perkembangan teknologi.
- MISD Multiple Instruction Stream, Single Data Stream
jenis komputasi paralel arsitektur di mana banyak unit fungsional
melakukan operasi yang berbeda pada data yang sama. Pipa arsitektur
termasuk tipe ini, meskipun purist mungkin mengatakan bahwa data berbeda
setelah pengolahan oleh setiap tahap dalam pipa. Komputer toleransi
kegagalan mengeksekusi instruksi yang sama secara berlebihan dalam
rangka untuk mendeteksi dan masker kesalahan, dengan cara yang dikenal
sebagai replikasi tugas , dapat dianggap milik jenis ini. Tidak banyak
contoh arsitektur ini ada, sebagai MIMD dan SIMD sering lebih tepat
untuk data teknik paralel umum. Secara khusus, mereka memungkinkan skala
yang lebih baik dan penggunaan sumber daya komputasi daripada MISD
tidak. Namun, salah satu contoh yang menonjol dari MISD dalam komputasi
adalah Space Shuttle komputer kontrol penerbangan.
- SIMD Single Instruction Stream, Multiple Data Stream
Kelas komputer paralel dalam taksonomi Flynn . Ini menggambarkan
komputer dengan beberapa elemen pemrosesan yang melakukan operasi yang
sama pada beberapa titik data secara bersamaan. Dengan demikian, mesin
tersebut memanfaatkan data tingkat paralelisme . SIMD ini terutama
berlaku untuk tugas umum seperti menyesuaikan kontras dalam citra
digital atau menyesuaikan volume audio digital . Paling modern CPU
desain termasuk instruksi SIMD dalam rangka meningkatkan kinerja
multimedia digunakan.
Keuntungan SIMD antara lain sebuah aplikasi yang dapat mengambil
keuntungan dari SIMD adalah salah satu di mana nilai yang sama sedang
ditambahkan ke (atau dikurangkan dari) sejumlah besar titik data,
operasi umum di banyak multimedia aplikasi. Salah satu contoh akan
mengubah kecerahan gambar. Setiap pixel dari suatu gambar terdiri dari
tiga nilai untuk kecerahan warna merah (R), hijau (G) dan biru (B)
bagian warna. Untuk mengubah kecerahan, nilai-nilai R, G dan B yang
dibaca dari memori, nilai yang ditambahkan dengan (atau dikurangi dari)
mereka, dan nilai-nilai yang dihasilkan ditulis kembali ke memori.
Dengan prosesor SIMD ada dua perbaikan proses ini. Untuk satu data
dipahami dalam bentuk balok, dan sejumlah nilai-nilai dapat dimuat
sekaligus. Alih-alih serangkaian instruksi mengatakan “mendapatkan pixel
ini, sekarang mendapatkan pixel berikutnya”, prosesor SIMD akan
memiliki instruksi tunggal yang efektif mengatakan “mendapatkan n
piksel” (dimana n adalah angka yang bervariasi dari desain untuk
desain). Untuk berbagai alasan, ini bisa memakan waktu lebih sedikit
daripada “mendapatkan” setiap pixel secara individual, seperti desain
CPU tradisional.
Keuntungan lain adalah bahwa sistem SIMD biasanya hanya menyertakan
instruksi yang dapat diterapkan pada semua data dalam satu operasi.
Dengan kata lain, jika sistem SIMD bekerja dengan memuat delapan titik
data sekaligus operasi yang diterapkan pada data akan
terjadi pada semua delapan nilai pada waktu yang sama. Meskipun sama
berlaku untuk setiap desain prosesor super-skalar, tingkat paralelisme
dalam sistem SIMD biasanya jauh lebih tinggi.
Kekurangannya adalah :
- Tidak semua algoritma dapat vectorized. Misalnya, tugas aliran-kontrol-berat seperti kode parsing tidak akan mendapat manfaat dari SIMD.
- Ia juga memiliki file-file register besar yang meningkatkan konsumsi daya dan area chip.
- Saat ini, menerapkan algoritma dengan instruksi SIMD biasanya membutuhkan tenaga manusia, sebagian besar kompiler tidak menghasilkan instruksi SIMD dari khas C Program, misalnya. vektorisasi dalam kompiler merupakan daerah aktif penelitian ilmu komputer. (Bandingkan pengolahan vektor .)
- Pemrograman dengan khusus SIMD set instruksi dapat melibatkan berbagai tantangan tingkat rendah.
- SSE (Streaming SIMD Ekstensi) memiliki pembatasan data alignment , programmer akrab dengan arsitektur x86 mungkin tidak mengharapkan ini.
- Mengumpulkan data ke dalam register SIMD dan hamburan itu ke lokasi tujuan yang benar adalah rumit dan dapat menjadi tidak efisien.
- Instruksi tertentu seperti rotasi atau penambahan tiga operan tidak tersedia dalam beberapa set instruksi SIMD.
- Set instruksi adalah arsitektur-spesifik: prosesor lama dan prosesor non-x86 kekurangan SSE seluruhnya, misalnya, jadi programmer harus menyediakan implementasi non-Vectorized (atau implementasi vectorized berbeda) untuk mereka.
- Awal MMX set instruksi berbagi register file dengan tumpukan floating-point, yang menyebabkan inefisiensi saat pencampuran kode floating-point dan MMX. Namun, SSE2 mengoreksi ini.
SIMD dibagi menjadi beberapa bentuk lagi yaitu :
- Exclusive-Read, Exclusive-Write (EREW) SM SIMD
- Concurent-Read, Exclusive-Write (CREW) SM SIMD
- Exclusive-Read, Concurrent-Write (ERCW) SM SIMD
- Concurrent-Read, Concurrent-Write (CRCW) SM SIMD
(Sumber :
3. Komputasi Paralel )
1 Comment
