Setiap
jenis perhitungan atau penggunaan teknologi komputer dalam pengolahan
informasi. Perhitungan adalah proses setelah yang jelas model yang dipahami dan
dinyatakan dalam suatu algoritma , protokol , topologi jaringan , dll
Perhitungan juga merupakan subyek utama dari ilmu komputer : menyelidiki apa
yang dapat atau tidak dapat dilakukan dengan cara komputasi.
Perhitungan
dapat diklasifikasikan oleh setidaknya tiga kriteria ortogonal: digital vs
analog , sekuensial vs paralel vs bersamaan , bets vs interaktif .Dalam
prakteknya, perhitungan digital sering digunakan untuk mensimulasikan proses
alam (misalnya, perhitungan Evolusi ), termasuk yang lebih alami dijelaskan
oleh model analog perhitungan (misalnya, jaringan syaraf tiruan ).
Ilmu
atau sains berdasarkan objek kajiannya dibedakan antara Fisika, Kimia, Biologi
dan Geologi. Ilmu dapat pula digolongkan berdasarkan metodologi dominan yang
digunakannya, yaitu ilmu pengamatan/percobaan (observational/experimental
science), ilmu teori (theoretical science) dan ilmu komputasi (computational
science). Yang terakhir ini bisa dianggap bentuk yang paling baru yang muncul
bersamaan dengan perkembangan kekuatan pemrosesan dalam komputer dan
perkembangan teknik-teknik metode numerik dan metode komputasi lainnya.
Dalam
ilmu (sains) tradisional seperti Fisika, Kimia dan Biologi, penggolongan ilmu
berdasarkan metodologi dominannya juga mewujud, yang ditunjukkan dengan
munculnya bidang-bidang khusus berdasarkan penggolongan tsb. lengkap dengan
jurnal-jurnal yang relevan untuk melaporkan hasil-hasil penelitiannya. Sebagai
contoh dalam kimia, melengkapi kimia percobaan (experimental chemistry) dan
kimia teori (theoretical chemistry), berkembang pula kimia komputasi
(computational chemistry), seperti juga di bidang Biologi dikenal Biologi Teori
(theoretical biology) serta Biologi Komputasi (computational biology), lengkap dengan
jurnalnya seperti Journal of Computational Chemistry dan Journal of
Computational Biology. Cara penggolongan yang digunakan berbeda dengan cara
penggolongan lain berdasarkan objek kajian, seperti penggolongan kimia atas
Kimia Organik, Kimia Anorganik, dan Biokimia.
Walaupun
dengan titik pandang yang berbeda, ilmu komputasi sebagai bentuk ketiga dari
ilmu (sains) telah banyak disampaikan oleh berbagai pihak, antara lain Stephen
Wolfram dengan bukunya yang terkenal: A New Kind of Science, dan Jürgen Schmidhuber.
Komputasi
sains merupakan salah satu cabang ilmu komputasi. Secara umum komputasi sains
mengkaji aspek-aspek komputasi untuk aplikasi / memecahkan masalah di bidang
sains lain, seperti fisika, kimia, biologi dan lain-lain.
Di
Indonesia sudah banyak pertemuan atau kegiatan ilmiah terkait dengan komputasi,
tetapi umumnya lebih terkait dengan aspek teknologi informasi. Sedangkan kajian
di komputasi sains masih sangat kurang. Hal ini tidak mengherankan karena
komputasi sains lebih condong sebagai kajian teori murni, sehingga komunitasnya
masih sangat terbatas seperti halnya fisika teori. Hanya ada satu kegiatan
ilmiah yang terkait langsung dan fokus pada kajian komputasi sains, yaitu
Workshop on Computational Science yang diadakan rutin setiap tahun oleh
konsorsium yang tergabung dalam Masyarakat Komputasi Indonesia - MKI.
Selain
itu, telah tersedia juga portal ilmiah untuk publik terkait dengan komputasi
sains, yaitu komputasi. Jurnal di Indonesia yang fokus pada topik komputasi adalah
Journal of Theoretical and Computational Studies JTCS. Jurnal ini merupakan
kolaborasi dari MKI dan GFTI
Teori
Komputasi
Teori
komputasi adalah sebuah bidang pelajaran yang menggabungkan ilmu komputer dan
matematika untuk menganalisis suatu masalah dari data input yang dapat
dipecahkan pada model matematika dengan menggunakan suatu Algoritma. Teori
komputasi juga merupakan cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas
Apakah dan Bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model komputasi dengan
menggunakan Algoritma.
Bidang
ini dibagi menjadi 3 (tiga) jenis, yaitu :
· Teori Komputabilitas,
· Teori Kompleksitas.
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. Selama ribuan
tahun lalu, komputasi dan perhitungan umumnya dilakukan dengan menggunakan
kapur/batu tulis, pena, kertas, ataupun dikerjakan secara mental dan
kadang-kadang dengan bantuan suatu tabel. Namun sekarang, berkembangnya zaman
kebanyakan komputasi telah menggunakan komputer. Komputasi yang menggunakan
komputer inilah maka disebut dengan Komputasi Modern. Komputasi modern
digunakan untuk memecahkan masalah yang ada. Perhitungan komputasi modern,
yaitu :
· Akurasi (bit, floating point),
· Kecepatan (dalam satuan Hz),
· Problem volume besar (parallel),
· Modelling (NN dan GA),
· Kompleksitas (teori Big O).
Komputansi
modern mempunyai karakteristik komputasi modern yang terdiri atas 3 macam,
yaitu :
· Komputer - komputer penyedia sumber
daya bersifat heterogenous, karena terdiri dari berbagai jenis perangkat keras,
sistem operasi dan aplikasi yang terpasang,
· Komputer - komputer terhubung ke
jaringan yang luas dengan kapasitas bandwidth yang beragam,
· Komputer maupun jaringan tidak
terdedikasi, bisa hidup atau mati sewaktu-waktu tanpa jadwal yang jelas.
Implementasinya
Komputasi Di Berbagai Bidang :
1. Bidang Biologi : terdapat Bioinformatics
merupakan aplikasi dari teknologi informasi dan ilmu komputer dalam penelitian
bidang biologi molekuler.
2. Bidang Fisika : terdapat Computational
Physics yang mempelajari algoritma numerik untuk memecah kan teori kuantitatif
fisika yang ada.
3. Bidang Kimia : terdapat Computational
Chemistry yaitu penggunaan ilmu komputer untuk membantu menyelesaikan masalah
kimia, contohnya penggunaan super komputer untuk menghitung struktur dan sifat
molekul.
4. Bidang Ekonomi : terdapat Computational
Economics yang mempelajari titik pertemuan antara ilmu ekonomi dan ilmu
komputer mencakup komputasi keuangan, statistika, pemrograman yang di desain
khusus untuk komputasi ekonomi dan pengembangan alat bantu untuk pendidikan
ekonomi.
5. Bidang Sosiologi : terdapat Computational
Sosiology yaitu penggunaan metode komputasi dalam menganalisa fenomena sosial.
6. Bidang Geografi : terdapat penggunaan
komputasi yang diterapkan pada GIS (Geographic Information System) yang berguna
untuk menyimpan, memanipulasi dan menganalisa informasi geografi.
7. Bidang Geologi : pada bidang geologi teori
komputasi biasanya digunakan untuk pertambangan, sebuah sistem komputer
digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan barang tambang yang
terdapat di dalam tanah.
8. Bidang Matematika : terdapat numerical
analysis yaitu sebuah algoritma dipakai untuk menganalisa masalah - masalah
matematika.
PARALEL
PROCESSING
Pemrosesan
parallel dalam komputer, merupakan pengolahan dari program instruksi dengan
membagi di antara beberapa processor dengan tujuan untuk menjalankan program
dalam waktu singkat.
Sebuah
program komputasi-intensif yang memakan waktu satu jam untuk menjalankan dan
menyalin program tape yang mengambil satu jam untuk menjalankan akan mengambil
total keseluruhan dua jam untuk menjalankan. Bentuk awal dari pemrosesan
parallel memungkinkan eksekusi interleaved kedua program bersama-sama. Komputer
akan memulai operasi I/O dan sementara itu sedang menunggu operasi untuk
menyelesaikan, itu akan mengeksekusi program processor-intensive. Waktu
eksekusi total untuk kedua pekerjaan tersebut akan menjadi kurang lebih satu
jam.
Peningkatan
berikutnya merupakan multiprogramming. Dalam sistem multiprogramming, beberapa
program telah dikirim pengguna yang masing-masing diperbolehkan untuk
menggunakan processor dalam waktu yang singkat. Untuk pengguna tampak bahwa
semua program yang dilaksanakan pada saat yang sama. Masalah pertama muncul
pertentangan sumber daya di sistem ini. Permintaan eksplisit untuk sumber daya
menyebabkan masalah dari kebuntuan. Kompetisi untuk sumber daya pada mesin
tanpa melanggar instruksi mengarah pada rutin critical section.
Langkah
berikutnya dalam pengolahan parallel adalah pengenalan multiprocessing. Dalam
sistem ini, dua atau lebih processor berbagi pekerjaan yang akan dilakukan.
Versi awal memiliki master/slave konfigurasi. Salah satu processor (master)
diprogram untuk bertanggung jawab atas semua pekerjaan dalam sistem, sementara
yang lainnya hanya melakukan tugas-tugas yang diberikan oleh master. Pengaturan
ini diperlukan karena tidak mengerti bagaimana mesin dalam program dapat
berkerja bersama dalam pengolaan sumber daya sistem.
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.
Sebagian
besar komputer hanya mempunyai satu CPU, namun ada yang mempunyai lebih dari
satu. Bahkan juga ada komputer dengan ribuan CPU. Komputer dengan satu CPU
dapat melakukan parallel processing dengan menghubungkannya dengan komputer
lain pada jaringan. Namun, parallel processing ini memerlukan software canggih
yang disebut distributed processing software. Parallel processing berbeda
dengan multitasking, yaitu satu CPU mengeksekusi beberapa program sekaligus.
Parallel processing disebut juga parallel computing.
KONSEP
KOMPUTASI PARALLEL PROCESSING
Paralel
Processing adalah kemampuan menjalankan tugas atau aplikasi lebih dari satu
aplikasi dan dijalankan secara simultan atau bersamaan pada sebuah komputer.
Secara umum, ini adalah sebuah teknik dimana sebuah masalah dibagi dalam
beberapa masalah kecil untuk mempercepat proses penyelesaian masalah.
Terdapat
dua hukum yang berlaku dalam sebuah parallel processing. yaitu:
a. Hukum Amdahl: Amdahl berpendapat,
“Peningkatan kecepatan secara paralel akan menjadi linear, melipatgandakan
kemampuan proses sebuah komputer dan mengurangi separuh dari waktu proses yang
diperlukan untuk menyelesaikan sebuah masalah.”
b. Hukum Gustafson: Pendapat yang dikemukakan
Gustafson hampir sama dengan Amdahl, tetapi dalam pemikiran Gustafson, sebuah
komputasi paralel berjalan dengan menggunakan dua atau lebih mesin untuk
mempercepat penyelesaian masalah dengan memperhatikan faktor eksternal, seperti
kemampuan mesin dan kecepatan proses tiap-tiap mesin yang digunakan.
Gambar
diatas merupakan contoh dari sebuah komputasi paralel, dimana pada gambar
diatas terdapat sebuah masalah, dari masalah tersebut dibagi lagi menjadi
beberapa bagian agar sebuah masalah dapat dengan cepat diatasi.
TUJUAN
KOMPUTASI PARALEL
Tujuan
dari komputasi paralel adalah meningkatkan kinerja komputer dalam menyelesaikan
berbagai masalah. Dengan membagi sebuah masalah besar ke dalam beberapa masalah
kecil, membuat kinerja menjadi cepat.
Formula
komputasi paralel yang diajukan pada hukum Amdahl
Dimana
a adalah banyaknya paralel yang terjadi. Secara teori, artinya proses
penyelesaian masalah menjadi lebih cepat dengan menggunakan komputasi paralel.
Salah
satu jenis penggunaan komputasi paralel adalah: PVM(Parallel Virtual Machine)
Merupakan sebuah perangkat lunak yang mampu mensimulasikan pemrosesan paralel
pada jaringan.
MODEL
KOMPUTASI PARALEL.
1. Embarasingly Parallel adalah pemrograman
paralel yang digunakan pada masalah-masalah yang bisa diparalelkan tanpa
membutuhkan komunikasi satu sama lain. Sebenarnya pemrograman ini bisa dibilang
sebagai pemrograman paralel yang ideal, karena tanpa biaya komunikasi, lebih
banyak peningkatan kecepatan yang bisa dicapai.
2. Taksonomi dari model pemrosesan paralel
dibuat berdasarkan alur instruksi dan alur data yang digunakan:
a. SISD (Single Instruction Single Datapath)
merupakan prosesor tunggal, yang bukan paralel.
b. SIMD (Single Instruction Multiple
Datapath)alur instruksi yang sama dijalankan terhadap banyak alur data yang
berbeda. Alur instruksi di sini kalau tidak salah maksudnya ya program komputer
itu. trus datapath itu paling ya inputnya, jadi inputnya lain-lain tapi program
yang digunakan sama.
c. MIMD (Multiple Instruction Multiple
Datapath)alur instruksinya banyak, alur datanya juga banyak, tapi masing-masing
bisa berinteraksi.
d. MISD (Multiple Instruction Single
Datapath)alur instruksinya banyak tapi beroperasi pada data yang sama.
HUBUNGAN
KOMPUTASI MODERN DENGAN PARALLEL PROCESSING
Tujuan
dari komputasi paralel adalah meningkatkan kinerja komputer dalam menyelesaikan
berbagai masalah. Dengan membagi sebuah masalah besar ke dalam beberapa masalah
kecil, membuat kinerja menjadi cepat.
Formula
komputasi paralel yang diajukan pada hukum Amdahl. Dimana a adalah banyaknya
paralel yang terjadi. Secara teori, artinya proses penyelesaian masalah menjadi
lebih cepat dengan menggunakan komputasi paralel.
Jadi,
sudah jelas tertera bahwa hubungan dari Komputasi Modern dan Pemrosesan
Parallel adalah penggunaan komputer dengan pemrosesan paralel sangat
mempercepat kinerja dibandingkan dengan penyelesaian masalah dengan satu CPU.
Oleh sebab itu, peningkatan kinerja atau proses komputasi semakin diterapkan,
salah satunya adalah dengan cara meningkatkan kecepatan perangkat keras. Dimana
komponen utama dalam perangkat keras komputer adalah processor. Sedangkan
parallel processing adalah penggunaan beberapa processor (multiprocessor atau
arsitektur komputer dengan banyak processor) agar kinerja computer semakin
cepat.
Kinerja
komputasi dengan menggunakan paralel processing itu menggunakan dan
memanfaatkan beberapa komputer atau CPU untuk menemukan suatu pemecahan masalah
dari masalah yang ada. Komputasi dengan paralel processing akan menggabungkan
beberapa CPU, dan membagi-bagi tugas untuk masing-masing CPU tersebut. Jadi,
satu masalah terbagi-bagi penyelesaiannya.
Kelebihan
dan Kekurangan Artikel
+
Kelebihan:
1. Informasi yang saya kumpulkan dari
sumber yang jelas dan memiliki kesamaan informasi bila dibandingkan sumber yang
lainnya.
2. Menurut penuturan saya artikel yang
dibuat ini sudah memiliki informasi yang terperinci dan dapat dipahami.
3. Dalam artikel ini penjelasan mengenai
perbedaan – perbedaan sudah ada di setiap aspeknya.
4. Artikel yang dibuat ini sudah sesuai
dengan kebutuhan pembaca.
5. Menyebutkan fakta atau kejadian yang
ada pada saat penemuan komputasi modern ini dengan dimasukkannya informasi
tentang sejarah komputasi modern.
6. Banyaknya point-point dalam penjelasan
membuat pembaca lebih mudah memahami informasi yang terkandung.
7. sangat informatif dan menarik karena
menyampaikan informasi secara jelas dan cukup padat sehingga tidak membuat
pembaca kebingungan karena tulisan artikel yang panjang.
-
Kekurangan:
1. Sumber dari artikel masih diambil melalui
blog pribadi, tetapi sudah saya bandingkan dengan sumber lainnya dan semuanya
hampir sama isi informasinya.
2. Kurangnya contoh implemetasi dari
komputasi pada artikel tersebut.
3. Kurangnya gambar agar memperjelas tulisan
dari artikel tersebut
4. Tidak memberikan kesimpulan dari artikel yang dia buat. Karena
disetiap tulisan diperlukan sebuah kesimpulan untuk menyimpulkan informasi yang
akan dibahas.
5, penutup
artikel dalam artikel ini juga kurang tepat ,karena hanya terdapat solusi namun
tidak ada kesimpulan.
6. tidak
disebutkan keuntungan dan kekurangan dalam melakukan hubungan antara komputasi
modern dengan parallel processing,
