Pengertian dan perbedaan superscalar dan superpipeline

TUGAS ARSITEKTUR KOMPUTER
NoBP : 07101152610453
Nama : Azizan.A

Dosen : Jhoni Andra

SUPERSCALAR

Salah satu jenis dari arsitektur, dimana superscalar adalah sebuah uniprocessor yang dapat mengeksekusi dua atau lebih operasi scalar dalm bentuk paralel. Merupakan salah satu rancangan untuk meningkatkan kecepatan CPU. Kebanyakan dari komputer saat ini menggunakan mekanisme superscalar ini.

Peristiwa menarik yang bisa dilakukan dengan metoda superscalar ini adalah dalam hal memperkirakan pencabangan instruksi (brach prediction) serta perkiraan eksekusi perintah (speculative execution). Peristiwa ini sangat menguntungkan buat program yang membutuhkan pencabangan dari kelompok intruksi yang dijalankankannya. Program yang terdiri dari kelompok perintah bercabang ini sering digunakan dalam pemrograman. Contohnya dalam menentukan aktifitas yang dilakukan oleh suatu sistem berdasarkan umur seseorang yang sedang diolahnya, katakanlah jika umur yang bersangkutan lebih dari 18 tahun, maka akan diberlakukan instruksi yang berhubungan dengan umur tersebut, anggaplah seseorang tersebut dianggap telah dewasa, sedangkan untuk kondisi lainnya dianggap belum dewasa. Tentu perlakuannya akan dibedakan sesuai dengan sistem yang sedang dijalankan. Lalu apa yang dilakukan oleh CPU untuk hal ini? Komputer akan membandingkan nilai umur data yang diperolehnya dengan 18 tahun sehingga komputer dapat menentukan langkah dan sikap yang harus diambilnya berdasarkan hasil perbandingan tersebut. Sikap yang diambil tentu akan diambil berdasarkan pencabangan yang ada.

Pada CPU yang mendukung perintah pencabangan ini, CPU membutuhkan lumayan banyak clock cycle, mengingat CPU menempatkan semuanya pada pipeline dan menemukan perintah berikutnya yang akan dieksekusinya. Sirkuit untuk branch prediction melakukan pekerjaan ini bekerja sama dengan pipeline, yang dilakukan sebelum proses di ALU dilaksanakan, dan memperkirakan hasil dari pencabangan tersebut. Jika CPU berfikir bahwa branch akan menuju suatu cabang, biasanya berdasarkan pekerjaan sebelumnya, maka perintah berikutnya sudah dipersiapkan untuk dieksekusi berikut data-datanya, bahkan dengan adanya pipeline ini, bila tidak diperlukan suatu referensi dari instruksi terakhir, maka bisa dilaksanakan dengan segera, karena data dan instruksi yang dibutuhkan telah dipersiapkan sebelumnya..

Dalam hal speculative execution, artinya CPU akan menggunakan melakukan perhitungan pada pipeline yang berbeda berdasarkan kemungkinan yang diperkirakan oleh komputer. Jika kemungkinan yang dilakukan oleh komputer tepat, maka hasilnya sudah bisa diambil langsung dan tinggal melanjutkan perintah berikutnya, sedangkan jika kemungkinan yang diperkirakan oleh komputer tidak tepat, maka akan dilaksanakan kemungkinan lain sesuai dengan logika instruksi tersebut.

SUPERPIPELINE

Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer. Secara sederhana, pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan. Dengan cara ini, maka unit pemroses selalu bekerja.

Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistem komputer. Bisa pada level yang tinggi, misalnya program aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor.

Teknik pipeline yang diterapkan pada microprocessor, dapat dikatakan sebuah arsitektur khusus. Ada perbedaan khusus antara model microprocessor yang tidak menggunakan arsitektur pipeline dengan microprocessor yang menerapkan teknik ini.

Pada microprocessor yang tidak menggunakan pipeline, satu instruksi dilakukan sampai selesai, baru instruksi berikutnya dapat dilaksanakan. Sedangkan dalam microprocessor yang menggunakan teknik pipeline, ketika satu instruksi sedangkan diproses, maka instruksi yang berikutnya juga dapat diproses dalam waktu yang bersamaan. Tetapi, instruksi yang diproses secara bersamaan ini, ada dalam tahap proses yang berbeda. Jadi, ada sejumlah tahapan yang akan dilewati oleh sebuah instruksi.

Misalnya sebuah microprocessor menyelesaikan sebuah instruksi dalam 4 langkah. Ketika instruksi pertama masuk ke langkah 2, maka instruksi berikutnya diambil untuk diproses pada langkah 1 instruksi tersebut. Begitu seterusnya, ketika instruksi pertama masuk ke langkah 3, instruksi kedua masuk ke langkah 2 dan instruksi ketiga masuk ke langkah 1.

Dengan penerapan pipeline ini pada microprocessor akan didapatkan peningkatan dalam unjuk kerja microprocessor. Hal ini terjadi karena beberapa instruksi dapat dilakukan secara parallel dalam waktu yang bersamaan. Secara kasarnya diharapkan akan didapatkan peningkatan sebesar K kali dibandingkan dengan microprocessor yang tidak menggunakan pipeline, apabila tahapan yang ada dalam satu kali pemrosesan instruksi adalah K tahap.

Teknik pipeline ini menyebabkan ada sejumlah hal yang harus diperhatikan sehingga ketika diterapkan dapat berjalan dengan baik. Tiga kesulitan yang sering dihadapi ketika menggunakan teknik pipeline ini adalah : Terjadinya penggunaan resource yang bersamaan, Ketergantungan terhadap data, Pengaturan Jump ke suatu lokasi memori.

Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama, sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar. Sedangkan ketergantungan terhadap data, bisa muncul, misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya. Kasus Jump, juga perlu perhatian, karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu, akan terjadi perubahan program counter, sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter.

Dengan menerapkan teknik pipeline ini, akan ditemukan sejumlah perhatian yang khusus terhadap beberapa hal di atas, tetapi tetap akan menghasilkan peningkatan yang berarti dalam kinerja microprocessor. Ada kasus tertentu yang memang sangat tepat bila memanfaatkan pipeline ini, dan juga ada kasus lain yang mungkin tidak tepat bila menggunakan teknologi pipeline.

PERBEDAAN ANTARA SUPERSCALAR DAN SUPERPIPELINE

Superscalar adalah salah satu jenis dari arsitektur, dimana superscalar adalah sebuah uniprocessor yang dapat mengeksekusi dua atau lebih operasi scalar dalm bentuk parallel, Merupakan salah satu rancangan untuk meningkatkan kecepatan CPU.

Sedangkan, teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer. Secara sederhana, pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontiniu pada unit pemrosesan. Dengan cara ini, maka unit pemroses selalu bekerja.

Artikel Tentang Komputer

TUGAS ARSITEKTUR KOMPUTER

NoBP : 07101152610453
Nama : Azizan.A

Dosen : Jhoni Andra

John Von Neumann Arsitek Bom Nuklir dan Komputer Modern

JIKA berbicara siapakah tokoh yang paling berpengaruh terhadap
perkembangan ilmu komputer dan komputasi modern, John Von Neumann-lah
orangnya. John Von Neumann adalah salah satu ahli matematika terbesar
abad ini. Beliaulah yang pertama kali menggagas konsep sebuah sistem
yang menerima instruksi-instruksi dan menyimpannya dalam sebuah
memori. Konsep inilah yang menjadi dasar arsitektur komputer hingga
saat ini. Beliau juga salah seorang ilmuwan yang sangat berpengaruh
dalam pembuatan bom atom di Los Alamos pada Perang Dunia II lalu.

Kepiawaian Von Neumann terletak pada bidang teori game yang
melahirkan konsep seluler automata, teknologi bom atom, dan komputasi
modern yang melahirkan komputer. Kegeniusannya dalam matematika telah
terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian bilangan
delapan digit (angka) di dalam kepalanya.

Von Neumann dilahirkan di Budapest, ibu kota Hungaria, pada 28
Desember 1903 dengan nama Neumann Janos. Dia adalah anak pertama dari
pasangan Neumann Miksa dan Kann Margit. Di sana, nama keluarga
diletakkan di depan nama asli. Sehingga dalam bahasa Inggris, nama
orang tuanya menjadi Max Neumann dan Margaret Kann. Max Neumann
memperoleh gelar dan namanya berubah menjadi Von Neumann. Max Neumann
adalah seorang Yahudi Hungaria yang bergelar doktor dalam ilmu hukum.
Dia juga seorang pengacara untuk sebuah bank. Pada tahun 1903,
Budapest terkenal sebagai tempat lahirnya para manusia genius dari
bidang sains, penulis, seniman dan musisi.

Sebagai anak yang terlahir genius, Von Neumann memiliki minat yang
besar di berbagai bidang terutama matematika. Dia selalu menjadi yang
terbaik pada semua bidang tersebut di sekolahnya. Dia tidak hanya
tertarik pada matematika dan logika, namun juga pada sejarah. Pada
umur delapan tahun dia sudah mambaca 40 volume sejarah dunia dari
buku-buku di perpustakaan keluarganya.

Bisa dikatakan, pada umur yang masih belia, Von Neumann mampu
menyeimbangkan kemampuan logika analitisnya dengan kemampuan sosial.
Pada usia 17 tahun, Von Neumann sudah mempublikasikan papernya
sendiri untuk Journal of the German Mathematical Society, pada tahun
1922.

Pada tahun 1921, Von Neumann disekolahkan ayahnya ke Universitas
Berlin untuk menjadi insinyur teknik kimia. Berselang dua tahun
kemudian ia melanjutkan pendidikan ke Zurich. Sebenarnya Von Neumann
kurang tertarik dengan bidang kimia atau bidang engineering, namun
ayahnya mendorong dia untuk mempelajari kimia. Pada waktu itu teknik
kimia sedang populer dan menjanjikan karier yang cerah bagi para
insinyurnya. Oleh karena itu, ayahnya mengharuskan Von Neumann
mengikuti pendidikan kimia tanpa gelar selama dua tahun di Berlin,
lalu melanjutkan di Eidgennossische Technische Hochschule (ETH)
Zurich pada bidang yang sama. Ujian masuk ETH terkenal sulit, bahkan
Albert Einstein pernah gagal dalam ujian masuk di tahun 1895 dan
berhasil lulus pada ujian tahun berikutnya.

Keinginan Von Neumann untuk mempelajari matematika dilakukannya pada
musim panas setelah studinya di Berlin dan sebelum masuk ETH Zurich.
Dia menjadi mahasiswa program doktor pada Universitas Budapest. Tesis
doktornya bertemakan aksiomasisai teori himpunan (set theory) yang
dikembangkan George Cantor. Pada masa itu, set theory merupakan salah
satu topik 'menantang' di dunia matematika.

Akhirnya pada tahun 1926, dia lulus dengan dua gelar yaitu gelar S1
pada bidang teknik kimia dari ETH dan gelar doktor (Ph.D) pada bidang
matematika dari Universitas Budapest. Semua itu diraihnya pada usia
22 tahun!

Mekanika kuantum

Von Neumann selain genius juga seorang pemikir yang kreatif. Ia mampu
mengubah konsep atau pemikiran orang lain menjadi sesuatu yang lebih
baik, lengkap dan logis. Hal inilah yang dilakukannya pada teori
mekanika kuantum. Mekanika kuantum berurusan dengan perilaku partikel
atomik dan hukum-hukum yang mengaturnya. Pada masa itu, ada dua teori
yang saling berkompetisi untuk mendeskripsikan dunia atom.

Pertama, mekanika gelombang yang digagas Erwin Schrodinger.
Menurutnya, sebuah elektron dalam atom hidrogen, analog dengan tali
pada instrument musik. Dengan teori ini, Schrodinger mengembangkan
persamaan gelombang untuk elektron yang secara tepat mampu
memprediksi perilaku elektron.

Teori yang kedua bernama mekanika matriks yang dikembangkan Werner
Heisenberg, Max Born dan Pascual Jordan. Teori ini mengatakan, nilai
posisi dan momentum suatu partikel dapat dideskripsikan konstruksi
matematika menggunakan aljabar matriks. Kedua teori ini tampak
berbeda di mata banyak orang. Dua persepsi mengenai masalah yang
sama. Namun Von Neumann mampu membuktikan, kedua sistem tersebut
ternyata ekivalen secara matematis alias sama tetapi berbeda bentuk.

Namun Von Neumann ingin mengembangkan teori yang lebih baik lagi dari
keduanya. Ia ingin mengembangkan yang lebih fundamental dan powerful,
sehingga lahirlah konsep "ruang Hilbert abstrak". Konsep ini
merupakan struktur matematika untuk mekanika kuantum. Formulasi ini
ternyata lebih mudah digunakan orang lain untuk melakukan penelitian
mekanika kuantum.

Bom atom

Kepiawaian Von Neumann tidak hanya di bidang yang abstrak seperti
mekanika kuantum, namun juga dalam bidang teknik seperti pengembangan
bom atom di Los Alamos pada tahun 1943. Pada saat itu, Amerika
Serikat merasa ketakutan jika Jerman bisa membuat bom atom, sehingga
dibentuklah tim yang beranggotakan ilmuwan-ilmuwan ternama untuk
merancang sebuah bom atom, sesuatu yang dikatakan banyak orang
sebagai iblis penghancur, di Los Alamos. Kontribusi Von Neumann dalam
projek bom atom adalah pengembangan matematikanya dan kontribusinya
pada implosion bomb.

Para ilmuwan di Los Alamos merasa kesulitan untuk melakukan
eksperimen untuk mengembangkan senjata pemusnah massal (weapon of
mass destruction) . Mereka membutuhkan suatu cara untuk memprediksi
apa yang akan terjadi pada suatu reaksi nukir berantai yang kompleks
tanpa harus mencoba-coba, karena akan sangat berbahaya. Von Neumann
sebagai bagian dari tim, menemukan permodelan matematis modern untuk
masalah di atas. Dia mengaplikasikan model tersebut pada semua level,
dari level atas yang menghasilkan keputusan sampai level terbawah
pada tim ini. Tim Los Alamos mengembangkan dua macam bom atom, yaitu
yang menggunakan material Uranium-235 dan Plutonium. Reaksi berantai
nuklir akan terjadi jika material inti mencapai massa atau kerapatan
kritis. Pada bom Uranium-235, hal ini dicapai dengan gun methode.
Sedangkan pada bom Plutonium, massa kritis dicapai dengan metode
implosion. Metode ini sudah lama dikenal, dan Von Neumann telah
berjasa untuk menyempurnakannnya sehingga dapat bekerja dengan baik.
Dengan metode implosion lens ciptaannya, mampu memadatkan Plutonium
sampai kerapatn kritis sehingga dapat terjadi reaksi nuklir berantai.

John Von Neumann meninggal pada 8 Februari 1957, 18 bulan setelah
dirinya dinyatakan menderita penyakit kanker. Ide-idenya tetap hidup
sampai saat ini dan memengaruhi sebagian besar kehidupan kita.
(Berbagai sumber)***

------------------------------------
Banyak orang Jenius di sekitar kita lo
_________________
http://edy-chandra.blogspot.com
http://edy-chandra.blogs.friendster.com/my_blog/