PARALLEL COMPUTING

- Rabu, 17 Mei 2017

Pengertian Algoritma Paralel

            Algoritma paralel merupakan algoritma yang dapat dieksekusi dalam satu waktu pada banyak perangkat processing yang berbeda, dan pada akhirnya akan digabungkan kembali untuk mendapatkan hasil yang benar. Beberapa algoritma mudah untuk dibagi ke dalam cara ini. Contohnya, memisahkan pekerjaan dengan mengecek semua nomor dari 1sampai 100000 untuk melihat pernyataan mana yang akan dijadikan landasan untuk menetapkan subset dari nomor setiap prosesor yang ada, dan kemudian menaruh data dengan hasil yang akan dkembalikan bersama-sama. Algoritma ini juga telah diterapkan untuk algoritma seperti rubik kubus dan dekripsi hash.

Platform Algoritma Paralel

·                  OpenMP
OpenMP yaitu API yang mendukung multiplatform untuk pemrograman multiprocessing shared memory pada C, C++, dan Fortran, di semua arsitektur prosesor dan OS termasuk platform Solaris, AIX, HP-UX, GNU/Linux. Max OS X, dan Windows. Ini terdiri dari kumpulan compiler directive, library routines, dan environment variable yang akan membuat run time pada semua keadaan.

·                  MPI (Message Passing Interface)
MPI (Message Passing Interface) yaitu suatu standard dan message passing interface partabel system yang didesain oleh grup penelitian dari akademi dan industry untuk mengembangkan fungsi dan macam-macam dari computer parallel. Standar ini mendifinisikan sintaks dan semantic dari core library routine yang berguna untuk memperbesar jangkauan kepada user menulis portable program message passing pada Fortran 77 dan bahasa C, implementasi efisien dari  MPI.

·                  CUDA (Compute Unified Device Architecture)
CUDA (Compute Unified Device Architecture) merupakan platform parallel computing dan model pemrograman yang telah dibuat oleh NVIDIA dan diimplementasikan oleh GPU (Graphic Processing Unit). CUDA memberikan akses pengembangan untuk kumpulan visual instruction dan ingatan dari parallel computasional elemen CUDA GPU.

Teknik Pembangunan Algoritma Paralel       

·                  Paralelisme Data
Teknik paralelisme data merupakan teknik yang paling banyak digunakan dalam program paralel. Teknik ini lahir dari penelitian bahwa aplikasi utama komputasi paralel adalah dalam bidang sain dan engineer, yang umumnya melibatkan array multi-dimensi yang sangat besar. Dalam program sekuensial biasa, array ini dimanipulasi dengan mempergunakan perulangan bersarang untuk mendapatkan hasil. Kebanyakan program paralel dibentuk dengan mengatur ulang algoritma sekuensial agar perulangan bersarang tersebut dapat dilaksanakan secara paralel.

·                  Partisi Data
Merupakan teknik khusus dari Paralelisme Data, dimana data disebar ke dalam memori-memori lokal multikomputer. Sebuah proses paralel dimana ditugaskan untuk mengoperasikan masing-masing bagian data. Proses tersebut harus terdapat dalam lokal memori yang sama dengan bagian data, karena itu proses dapat mengakses data tersebut secara lokal. Untuk memperoleh kinerja yang baik, setiap proses harus memperhatikan variabel-variabel dan data-data lokalnya masing-masing. Jika suatu proses membutuhkan akses data yang terdapat dalam remote memori, maka hal ini dapat dilakukan melalui jaringan message passing yang menghubungkan prosesor-prosesor.

·                  Algoritma Relaksasi
Pada algoritma ini, setiap proses tidak membutuhkan sinkronisasi dan komunikasi antar proses. Meskipun prosesor mengakses data yang sama, setiap prosesor dapat melakukan komputasi sendiri tanpa tergantung pada data antara yang dihasilkan oleh proses lain. Contoh algoritma relaksasi adalah algoritma perkalian matrik, pengurutan dengan mengunakan metode ranksort dan lain sebagainya.

·                  Paralelisme Sinkron
Aplikasi praktis dari komputasi paralel adalah untuk problem yang melibatkan array multi-dimensi yang sangat besar. Problem tersebut mempunyai peluang yang baik untuk paralelisme data karena elemen yang berbeda dalam array dapat diproses secara paralel. Teknik komputasi numerik pada array ini biasanya iteratif, dan setiap iterasi akan mempengaruhi iterasi berikutnya untuk menuju solusi akhir. Misalnya saja untuk solusi persamaan numerik pada sistem yang besar. Umumnya, setiap iterasi mempergunakan data yang dihasilkan oleh iterasi sebelumnya dan program akhirnya menuju suatu solusi dengan akurasi yang dibutuhkan. Algoritma iterasi ini mempunyai peluang paralelisme pada setiap iterasinya.

·                  Komputasi Pipeline
Pada komputasi pipeline, data dialirkan melalui seluruh struktur proses, dimana masing-masing proses membentuk tahap-tahap tertentu dari keseluruhan komputasi . Algoritma ini dapat berjalan dengan baik pada multikomputer, karena adanya aliran data dan tidak banyak memerlukan akses ke data bersama.

·                  Synchronization Delay
Ketika proses paralel disinkronkan, berarti bahwa suatu proses harus menunggu proses lainnya. Dalam beberapa program paralel, jumlah waktu tunda ini dapat menyebabkan bottleneck dan mengurangi speedup keseluruhan. Load Imbalance Dalam beberapa program paralel, tugas komputasi dibangun secara dinamis dan tidak dapat diperkirakan sebelumnya. Karena itu harus selalu ditugaskan ke prosesor-prosesor sejalan dengan pembangunan tugas tersebut. Hal ini dapat menyebabkan suatu prosesor tidak bekerja (idle), sementara prosesor lainnya tidak dapat mengerjakan task yang ditugaskannya.

Jenis-Jenis Komputer Paralel

Berdasarkan tingkatan perangkat keras yang mendukung paralelisme, secara umum komputer-komputer paralel dapat diklasifikasikan:

·                  Multicore processing
Merupakan prosesor yang memiliki beberapa unit pengeksekusi. Sebuah prosesor multicore dapat melakukan beberapa instruksi per siklus dari beberapa aliran instruksi.

·                  Symmetric multiprocessing
Merupakan sebuah sistem komputer dengan beberapa prosesor yang identik, dapat menggunakan struktur berbagi memori atau memori tersendiri yang saling terhubung melalui bus.

·                  Distributed computing
Merupakan sebuah sistem komputer dengan memori terdistribusi, dimana masing-masing elemen pemrosesan dihubungkan oleh jaringan.

·                  Cluster computing
Merupakan sekumpulan komputer yang bekerja sama,dihubungkan oleh jaringan, sehingga dapat dipandang sebagai sebuah kesatuan, cluster komputer ini dikoordinasi oleh sebuah komputer induk yang bertugas untuk mendistribusikan pekerjaan kepada masing-masing komputer lainnya.

·                  Massive parallel processing
Merupakan sebuah komputer tunggal dengan banyak prosesor yang terhubung dalam sebuah jaringan. Di dalam MPP, tiap CPU mempunyai memory tersendiri, sistem operasi dan aplikasi yang sama. Tiap subsistem berkomunikasi satu dengan yang lainnya melalui interkoneksi berkecepatan tinggi.

·                  Grid computing
Merupakan bentuk pemrosesan paralel yang paling terdistribusi. Grid computing memanfaatkan Internet sebagai saluran komunikasi antar komputer untuk menyelesaikan suatu permasalahan.

·                  Specialized parallel computer
Komputer paralel yang dikhususkan untuk menyelesaikan tugas khusus.

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:

·                  SISD (Single Instruction Single Datapath) merupakan prosesor tunggal, yang bukan paralel. 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.

·                  MIMD (Multiple Instruction Multiple Datapath)alur instruksinya banyak, alur datanya juga banyak, tapi masing-masing bisa berinteraksi.MISD (Multiple Instruction Single Datapath)alur instruksinya banyak tapi beroperasi pada data yang sama.

TUJUAN PARALLEL PROCESSING

Tujuan utama dari pemrosesan paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan. 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 sendiri adalah teknik pemrograman komputer yang memungkinkan eksekusi perintah/operasi secara bersamaan. Bila komputer yang digunakan secara bersamaan tersebut dilakukan oleh komputer-komputer terpisah yang terhubung dalam satu jaringan komputer, biasanya disebut sistem terdistribusi. Bahasa pemrograman yang populer digunakan dalam pemrograman paralel adalah MPI (Message Passing Interface) dan PVM (Parallel Virtual Machine).

Yang perlu diingat adalah komputasi paralel berbeda dengan multitasking. Pengertian multitasking adalah komputer dengan processor tunggal mengeksekusi beberapa tugas secara bersamaan. Walaupun beberapa orang yang bergelut di bidang sistem operasi beranggapan bahwa komputer tunggal tidak bisa melakukan beberapa pekerjaan sekaligus, melainkan proses penjadwalan yang berlakukan pada sistem operasi membuat komputer seperti mengerjakan tugas secara bersamaan. Sedangkan komputasi paralel sudah dijelaskan sebelumnya, bahwa komputasi paralel menggunakan beberapa processor atau komputer. Selain itu komputasi paralel tidak menggunakan arsitektur Von Neumann.

Tentang MultiCore

Akhir-akhir ini, prosesor lebih menekankan pada multiple core. Tetapi hal tersebut belum termasuk dalam komputasi paralel karena prosesor tersebut masih menggunakan basic pemrosesan serial. Meskipun bisa dikatakan, multicore merupakan pendekatan perlahan menuju ke pemrosesan berorientasi paralel.

Kita lihat saja skema MultiCore yang dikembangkan Intel maupun AMD. Keduanya masih menggunakan basis pemrosesan sequensial. Tetapi dengan level atas pemrosesan yang tidak tunggal seperti pada komputasi PC pada umumnya. Oleh karena itu, mengapa komputasi multicore masih bisa compatible dengan perangkat lunak yang ada sebelumnya yang digunakan untuk single core. Begitu juga halnya berlaku untuk lebar jalur data.

Sedangkan berdasar wikipedia tetap membagi multicore termasuk dalam komputasi paralel, yang hampir sama dengan komputer multiprosesor, karena masih dalam satu mesin komputer. Dalam hal ini wikipedia lebih menekankan pembagian berdasar penggunaan jaringan atau tidak.



Sumber :
https://adhibarfan.wordpress.com/2016/06/05/parallel-processing/
http://zulfadli-0635.blogspot.co.id/2009/01/proses-paralel-dalam-sistim-komputer.html
http://santonanba.blogspot.co.id/2014/04/algoritma-paralel.html


TUGAS 1 PROGJAR CLIENT SERVER

-

1.       GET IP ADDRESS

Program di bawah ini merupakan program yang dapat digunakan untuk mengecek IP komputer yang sedang kita pakai.

import java.net.*;
public class getip {
public static void main(String args[]) throws Exception {
InetAddress host = null;
host = InetAddress.getLocalHost();
byte ip[] = host.getAddress();
for (int i=0; i<ip.length; i++) {
if (i > 0) {
System.out.print(".");}
System.out.print(ip[i] & 0xff);}
System.out.println();
}}

Jika kalian ingin mencoba program di atas, maka copy paste saja program di atas ke dalam notepad kalian. Lalu simpan dengan nama getip.java, setelah disimpan selanjutnya buka command prompt kalian, lalu compile program tersebut dengan cara mengetikkan javac getip.java. setelah program tersebut dicompile maka program tersebut sudah siap untuk dijalankan dengan mengetik java getip pada command prompt kalian. Setelah itu tampil output seperti gambar di bawah ini :



Saya akan menjelaskan sedikit tentang program java untuk menampilkan ip address. Pada line pertama terdapat syntax import java.net.*;, Sintax ini digunakan untuk mengimport semua library yang berada di dalam folder net pada folder java. Library yang diimport tadi akan digunakan pada program ini untuk menampilkan ip address komputer kita. Pada line kedua terdapat sintax public class getip {, pada syntax tersebut menyatakan bahwa kita membuat sebuah class dengan nama getip. Pada line ketiga terdapat syntax public static void main(String args[]) throws Exception {, syntax tersebut menyatakan hawa class getip adalah class utama pada program penampilan ip address tersebut sehingga file javanya diberi nama getip.java. InetAddress host = null;digunakan untuk mendeklarasikan InetAddress terhadap objek host yang memiliki nilai awal null. host = InetAddress.getLocalHost(); syntax ini menyatakan bahwa objek host di beri nilai yaituInetAddress.getLocalHost(). byte ip[] = host.getAddress(); syntax ini menyatakan bahwa kita membuat sebuah variable yg bertipe data array byte yang bernama ip yang dimana isinya diambil dari host.getAddress(), artinya dia memanggil method getAddress pada objek host yang telah di deklarasikan tadi. Lalu dibuat perulangan untuk mencetak ip address computer tersebut.

2.       GET HOST NAME

Program di bawah ini merupakan program yang dapat digunakan untuk mengecek nama komputer yang sedang kita pakai.

import java.net.*;
public class getname {
public static void main(String args[]) throws Exception {
InetAddress host = null;
host = InetAddress.getLocalHost();
System.out.println("Nama komputer Anda: " +
host.getHostName());
}}
Berikut adalah hasil ketika kita menjalankan program getname tersebut.


Penjelasan program dan cara menjalankannya sama seperti pada program sebelumnya ( getip ). Yang membedakan adalah jika pada program getip menggunakan syntax host.getAddress(); untuk mengetahui ip computer yang sedang kita pakai, maka pada program getname menggunakan syntax host.getHostName();untuk menampilkan nama computer yang kita pakai.

3.                NS LOOK UP


import java.net.*;
public class NsLookup {
public static void main(String args[]) {
if (args.length == 0) {
System.out.println("Pemakaian: java NsLookup <hostname>");
System.exit(0);
}
String host = args[0];
InetAddress address = null;
try {
address = InetAddress.getByName(host);
} catch(UnknownHostException e) {
System.out.println("Unknown host");
System.exit(0);
}
byte[] ip = address.getAddress();
for (int i=0; i<ip.length; i++) {
if (i > 0) System.out.print(".");
System.out.print((ip[i]) & 0xff);
}
System.out.println();
}
}


Logika Program
Listing program di atas akan menampilkan NsLookup yaitu menampilkan host name dan ip address yang ada pada laptop saya.

Output :


4.            IP TO NAME


import java.net.*;
public class IPtoName {
public static void main(String args[]) {
if (args.length == 0) {
System.out.println("Pemakaian: java IPtoName <IP address>");
System.exit(0);
}
String host = args[0];
InetAddress address = null;
try {
address = InetAddress.getByName(host);
} catch (UnknownHostException e) {
System.out.println("invalid IP - malformed IP");
System.exit(0);
}
System.out.println(address.getHostName());
}
}


Logika Program

Listing program diatas digunakan untuk IP lokal dengan IP komputer yang lain dimana penjelasannya adalah berikut ini. Program akan menginport java.net dan masuk pada nama class yang dibuat yaitu IPtoName. 

Output :


5.       CHATTING SEDERHANA CLIENT - SERVER DENGAN SOCKET PROGRAMMING

simpleServer.java

import java.io.*;
import java.net.*;
public class simpleServer {
public final static int TESTPORT = 5000;
public static void main(String args[]) {
ServerSocket checkServer = null;
String line;
BufferedReader is = null;
DataOutputStream os = null;
Socket clientSocket = null;
try {
checkServer = new ServerSocket(TESTPORT);
System.out.println("Aplikasi Server hidup ...");
} catch (IOException e) {
System.out.println(e);
}
try {
clientSocket = checkServer.accept();
is = new BufferedReader(new
InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
os = new DataOutputStream(clientSocket.getOutputStream());
} catch (Exception ei) {
ei.printStackTrace();
}
try {
line = is.readLine();
System.out.println("Terima : " + line);
if (line.compareTo("tanda_seru") == 0) {
os.writeBytes("Asek, password benar");
} else {
os.writeBytes("Maaf, saya tidak mengerti");
}
} catch (IOException e) {
System.out.println(e);
}

try {
os.close();
is.close();
clientSocket.close();
} catch (IOException ic) {
ic.printStackTrace();
}
}
}

simpleClient.java

import java.io.*;
import java.net.*;
public class simpleClient {
public final static int REMOTE_PORT = 5000;
public static void main(String args[]) throws Exception {
Socket cl = null;
BufferedReader is = null;
DataOutputStream os = null;
BufferedReader stdin = new BufferedReader(new
InputStreamReader(System.in));
String userInput = null;
String output = null;
// Membuka koneksi ke server pada port REMOTE_PORT
try {
cl = new Socket(args[0], REMOTE_PORT);
is = new BufferedReader(new
InputStreamReader(cl.getInputStream()));
os = new DataOutputStream(cl.getOutputStream());
} catch(UnknownHostException e1) {
System.out.println("Unknown Host: " + e1);
} catch (IOException e2) {
System.out.println("Erorr io: " + e2);
}
// Menulis ke server
try {
System.out.print("Masukkan kata kunci: ");
userInput = stdin.readLine();
os.writeBytes(userInput + "\n");
} catch (IOException ex) {
System.out.println("Error writing to server..." + ex);
}
// Menerima tanggapan dari server
try {
output = is.readLine();
System.out.println("Dari server: " + output);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
// close input stream, output stream dan koneksi
try {
is.close();
os.close();
cl.close();
} catch (IOException x) {
System.out.println("Error writing...." + x);
}
}
}

Untuk program ini kita membutuhkan 2 komputer untuk menjalankannya. 1 komputer bertindak sebagai server dan 1 komputer lainnya bertindak sebagai client. Pada sisi server save file yang bernama simpleServer.java sedangkan pada sisi client save file yang bernama simpleClient.java. Lalu compile program simpleServer.java di sisi server dan compile simpleClient.java di sisi client. lalu jalankan program simpleServer terlebih dahulu, setelah program simpleServer running maka running program simpleClient dengan cara java simpleClient <nama komputer server>.

Server




Client





Server




Client






Server







Client













Langganan: Postingan (Atom)