KOMPUTASIONAL

 SEJARAH KOMPUTASI MODERN

Secara Umum Komputasi bisa diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Komputasi merupakan suatu sub-bidang dari ilmu komputer dan matematika. Selama ribuan tahun, perhitungan dan komputasi 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. Komputasi yang menggunakan komputer inilah yang disebut dengan Komputasi Modern.

Sejarah Komputasi Modern Awal mula dari komputasi adalah adanya perhitungan-perhitungan angka yang dilakukan manusia. Manusia telah mengenal angka dan perhitungan sejak berabad-abad yang lalu. Bangsa romawi pun telah dapat menghitung sistem kalender dan rasi bintang. Seiring dengan perkembangan zaman manusia pun melakukan perhitungan-perhitungan yang lebih kompleks. Otak manusia juga mengalami keterbatasan dalam menghitung angka yang jumlahnya bisa berdigit-digit, kemudian diciptakan alat sempoa untuk menghitung, kemudian dekembangkan menjadi kalkulator, Karena semakin berkembangnya alat dan kebutuhan semakin banyak pula data-data yang ingin dihitung, dan mulailah ide pembuatan untuk membuat komputer sebagai alat hitung dengan konsep komputasi modern. Tidak hanya itu, komputer yang diciptakan hingga sekarang ini bukan menjadi sebuah alat yang digunakan untuk menghitung, tapi juga bisa menyimpan,mengedit dan mengolah kata serta masih banyak lagi kegunaan dan kelebihan yang dimiliki oleh komputer.

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.

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.

Dalam memecahkan masalah, komputasi modern menghitung dan mencari solusi dengan menggunakan metode perhitungan sebagai berikut:

                1. Akurasi (big, Floating point) 

Akurasi tentu merupakan masalah yang paling penting dalam memecahkan masalah. Karena itu pada komputasi modern dilakukan perhitungan bagaimana bisa menghasilkan suatu jawaban yang akurat dari sebuah masalah. Tentu kita pernah mendengar tipe data floating point yang biasa digunakan untuk menyimpan data numerik dalam bentuk pecahan. Tipe data tersebut memiliki range penyimpanan numerik yang besar, sehingga dapat digunakan oleh komputer melakukan komputasi yang akurat.
           2. Kecepatan (dalam satuan Hz)
Manusia pasti menginginkan masalah dapat diselesaikan dengan cepta. Karena itu perhitungan masalah kecepeatan adalah suatu hal yang penting. Komputasi harus dapat dilakukan dalam waktu yang cepat ketika mengolah suatu data. Sehingga perlu metode kecepatan untuk mengolah perhitungan dalam waktu singkat.
           3. Problem Volume Besar (Down Sizzing atau paralel)
Data yang besar tentu membutuhkan suatu cara penyelesaian yang khusus. Karena data yang besar dapat menjadi masalah jika ada yang terlewatkan. Oleh karena itu digunakan metode Down Sizzing atau paralel pada komputasi modern untuk menangani masalah volume yang besar. Dengan metode ini data yang besar diparalelkan dalam pengolahannya sehigga dapat diorganisir dengan baik.
           4. Modeling (NN & GA)
Modeling merupakan suatu hal yang penting dalam melakukan suatu perhitungan yang rumit. Bayangkan saja jika kita dihadapi dalam suatu masalah perhitungan yang banyak dan kompleks, tetapi tidak ada model matematika yang kita miliki. Perhitungan akan berjalan berantakan dan tidak akan mendapatkan hasil yang akurat. Maka dari itu komputasi modern membutuhkan modeling sebelum melakukan perhitungan.
           5. Kompleksitas (Menggunakan Teori big O) Komputasi modern dirancang untuk menangani masalah yang kompleks, sehingga diterapkan pada komputer. Dengan menggunakan teori Big O, maka komputasi modern dapat melakukan perhitungan untuk memecahkan masalah kompleksitas yang kerap dihadapi.
 

Dampak Komputasi Modern

Salah satu dampak dari adanya komputasi modern adalah dapat membantu manusia untuk menyelesaikan masalah-masalah yang kompleks dengan menggunakan computer. Salah satu contohnya adalah biometric. Biometric berasal dari kata Bio dan Metric. Kata bio diambil dari bahasa yunani kuno yang berarti Hidup sedangkan Metric juga berasal dari bahasa yunani kuno yang berarti ukuran, jadi jika disimpulkan biometric berarti pengukuran hidup.

Tapi secara garis besar biometric merupakan pengukuran dari statistic analisa data biologi yang mengacu pada teknologi untuk menganalisa karakteristik suatu tubuh ( individu ). Nah dari penjelasan tersebut sudah jelas bahwa Biometric menggambarkan pendeteksian dan pengklasifikasian dari atribut fisik. Terdapat banyak teknik biometric yang berbeda, diantaranya:

Pembacaan sidik jari / telapak tangan Geometri tangan Pembacaan retina / irisPengenalan suara Dinamika tanda tangan.

Kelebihan:

Aplikasi yang luas Bergerak/berpidah lokasi secara bebas Bebas berpindah jaringan Kekurangan Minimnya Bandwith

Akses internet pada peralatan ini lambat jika dibandingkan dengan akses dengan kabel, akan tetapi dengan menggunakan teknologi GPRS, EDGE dan jaringan 3G, LAN Nirkabel berkecepatan tinggi tidak terlalu mahal tetapi memiliki bandwith terbatas.

Konsumsi tenaga sangat bergantung pada daya tahan baterai.

Gangguan Transmisi jarak dengan pemancar sinyal dan cuaca sangat mempengaruhi transimis data pada mobile computing.

Potensi Terjadinya Kecelakaan

 

Tujuan Komputasi Paralel

 Tujuan utama penggunaan komputasi paralel adalah untuk mempersingkat waktu eksekusi  program yang menggunakan komputasi serial. Beberapa alasan lain yang menjadikan suatu  program menggunakan komputasi paralel antara lain :

Untuk permasalahan yang besar, terkadang sumber daya komputasi yang ada sekarang belum cukup mampu untuk mendukung penyelesaian terhadap permasalahan tersebutAdanya sumber daya non-lokal yang dapat digunakan melalui jaringan atau internetPenghematan biaya pengadaan perangkat keras, dengan menggunakan beberapa mesin yang murah sebagai alternatif penggunaan satu mesin yang bagus tapi mahal, walaupun menggunakan n buah prosesorAdanya keterbatasan kapasitas memori pada mesin untuk komputasi serial.

 

Hambatan Komputasi Paralel

 Penggunaan komputasi paralel sebagai solusi untuk mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk eksekusi program mempunyai beberapa hambatan. Hambatan-hambatan tersebut antara lain adalah :

Hukum Amdahl : percepatan waktu eksekusi program dengan menggunakan komputasi paralel tidak akan pernah mencapai kesempurnaan karena selalu ada bagian program yang harus dieksekusi secara serial.Hambatan yang diakibatkan karena beban jaringan : dalam eksekusi program secara paralel, prosesor yang berada di mesin yang berbeda memerlukan pengiriman dan  penerimaan data (atau instruksi) melalui jaringan. Untuk program yang dibagi menjadi task-task yang sering membutuhkan sinkronisasi, network latency menjadi masalah utama. Permasalahan ini muncul karena ketika suatu task membutuhkan data dari task yang lain, state ini dikirimkan melalui jaringan di mana kecepatan transfer data kurang dari kecepatan prosesor yang mengeksekusi instruksi task   Hal ini menyebabkan task tersebut harus menunggu sampai data sampai terlebih dahulu, sebelum mengeksekusi instruksi selanjutnya. Jumlah waktu yang dibutuhkan untuk berkomunikasi melalui jaringan antar dua titik adalah jumlah dari startup time, per-hop time, dan per-word transfer time.Hambatan yang terkait dengan beban waktu untuk inisiasi task, terminasi task, dan sinkronisasi.

 Arsitektur Komputasi Paralel

 Taksonomi Flynn membagi arsitektur komputer paralel dengan menggunakan sudut pandang instruksi dan data, sehingga terdapat empat jenis arsitektur komputer paralel :

SISD (Single Instruction, Single Data) : arsitektur ini adalah arsitektur yang mewakili komputer serial, di mana hanya ada satu prosesor dan satu aliran masukan data (memori) sehingga hanya ada satu task yang dapat dieksekusi pada suatu waktu. Arsitektur von Neumann termasuk dalam jenis iniSIMD (Single Instruction, Multiple Data) : pada arsitektur ini, eksekusi sebuah instruksi akan dilakukan secara bersamaan oleh beberapa prosesor, di mana suatu prosesor dapat menggunakan data yang berbeda dengan prosesor lain. Karakteristik lain dari arsitektur ini adalah alur eksekusi instruksi yang deterministik (state dari instruksi dan data pada suatu waktu dapat dengan mudah diketahui). Arsitektur ini cocok untuk program yang dapat dibagi menjadi task-task yang mempunyai derajat keteraturan yang tinggi, misalnya sistem pengolah grafikMISD (Multiple Instruction, Single Data) : pada arsitektur ini, berbagai instruksi akan dieksekusi secara bersamaan oleh beberapa prosesor dengan menggunakan data yang sama. Arsitektur ini kurang populer karena hanya sedikit permasalahan yang membutuhkan solusi dengan menggunakan karakteristik arsitektur ini. Contoh permasalahan yang mungkin membutuhkan arsitektur ini antara lain adalah multiple frequency filter dan program pemecah sandi yang menggunakan beberapa algoritma kriptografi sekaligusMIMD (Multiple Instruction, Multiple Data) : pada arsitektur ini, berbagai instruksi dapat dieksekusi oleh beberapa prosesor di mana masing-masing prosesor dapat menggunakan data yang berbeda. Eksekusi instruksi pada arsitektur ini dapat dilakukan secara sinkron (pada suatu rentang waktu, jumlah instruksi yang dieksekusi oleh semua prosesor adalah sama) maupun asinkron, deterministik maupun non-deterministik. Selain itu, arsitektur ini dapat melakukan pekerjaan sesuai dengan karakteristik dari ketiga asitektur sebelumnya.

 Arsitektur Memori pada Komputasi Paralel

 Pada umumnya, ada dua buah arsitektur memori pada komputer paralel, yaitu shared memory dan distributed memory

Shared memory : arsitektur ini menyediakan global addressing sehingga berbagai prosesor mempunyai cara pengaksesan memori yang seragam. Setiap perubahan pada suatu lokasi memori oleh suatu prosesor akan selalu terlihat oleh prosesor lain. Kelebihan dari arsitektur ini antara lain adalah pengaksesan memori yang user friendly dan performansi yang baik dalam penggunaan data bersama antar task. Sedangkan kekurangannya antara lain adalah kurangnya skalabilitas ketika terjadi penambahan prosesor, di mana akan terjadi peningkatan traffic antara prosesor ke shared memory dan antara cache coherent system dengan memori sebenarnya.Berdasarkan frekuensi akses, ada dua jenis shared memory :Uniform Memory Access (UMA) : setiap prosesor memiliki hak pengaksesan yang seragam dengan prosesor lainNon Uniform Memory Access (NUMA) : tidak semua prosesor memiliki hak yang sama dalam mengakses memoriDistributed memory : arsitektur ini mempunyai karakteristik di mana setiap prosesor memiliki memorinya masing-masing, sehingga eksekusi instruksi dapat berjalan secara independen antara satu prosesor dengan yang lain. Prosesor akan menggunakan jaringan ketika membutuhkan akses ke memori non lokal. Akses ini sepenuhnya menjadi tanggung jawab  penulis program. Kelebihan dari arsitektur ini adalah terjaganya skalabilitas ketika terjadi  penambahan prosesor. Sedangkan kekurangannya adalah penulis program harus berurusan dengan detail komunikasi data antara prosesor dan memori non lokal.