Pipelining RISC dan Prosesor Paralel

PIPELINING DAN RISC

PIPELINING DAN RISC

Pipelining adalah teknik pemecahan satu pekerjaan/ tugas menjadi beberapa subtugas,dan mengeksekusi sub-tugas tersebut secara bersamaan/ paralel dalam unit-unit multi hardware atau segmen-segmen

¨ Tujuan yg ingin dicapai dlm pipeline adalah untuk meningkatkan throughput. (the number of instructions complete per unit of time - but it is not reduce the execution time of an individual instruction)

¨ Waktu yg digunakan untuk eksekusi setiap tugas sama dengan waktu yg digunakan untuk satu eksekusi nonpipeline.

¨ Tetapi karena eksekusi tugas yg berurutan dilakukan secara bersamaan, maka jumlah tugas yg dapat dieksekusi dlm suatu waktu yg disediakan lebih tinggi

¨ Hardware pipeline menyediakan throughput yang lebih baik dibandingkan dgn hardware non-pipeline.

RISC adalah komputasi kumpulan instruksi yang disederhanakan. RISC merupakan sebuah arsitektur komputer atau arsitektur komputasi modern dengan instruksi-instruksi dan jenis eksekusi yang paling sederhana. Arsitektur ini digunakan pada komputer dengan kinerja tinggi, seperti komputer vektor. Selain digunakan dalam komputer vektor, desainini juga diimplementasikan pada prosesor komputer lain, seperti pada beberapamikroprosesor Intel 960, Itanium (IA64) dari Intel Corporation, Alpha AXP dari DEC, R4x00dari MIPS Corporation, PowerPC dan Arsitektur POWER dari International Business Machine.Selain itu, RISC juga umum dipakai pada Advanced RISC Machine (ARM) dan StrongARM(termasuk di antaranya adalah Intel XScale), SPARC dan UltraSPARC dari Sun Microsystems,serta PA-RISC dari Hewlett-Packard.

Prosessor Vector Pipelining

1. Berkurangnya kontensi memori karena adanya akses memori yang lebih sedikit

2. Berkurangnya pendekodean instruksi

3. Tingkah lakunya bias diramalkan, hal ini khususnya penting bagi:

��Pengindeksan implicit dan akses memori

��Pencabangan implicit

��Terdapat berbagai macam instruksi pada register to register

��Siklus Instruksi memiliki 2 Fase:

1. I : Instruction Fetch (Pengambilan Instruksi)

2. E : Execute (Melakukan operasi ALU dengan register input dan output)

��Operasi Load danStore memiliki3 Fase:

1. I : Instruction Fetch

2. E : Execute (Menghitung alamat memori)

3. D : Memory (Operasi register ke memori atau memori ke register)

Reduced Instruction Set Computer (RISC)

pada arsitektur RISC : Set instruksi yang terbatas dan sederhana Register general purpose yang berjumlah banyak, atau penggunaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian registernya. Konsep arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline. Meskipun jumlah perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan mungkin lebih besar, eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih singkat daripada waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan perintah yang lebih rumit.Mesin RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar. IBM 801 adalah prosesor komersial pertama yang menggunakan pendekatan RISC.

KARAKTERISTIK RISC

��Satu instruksi pers iklus

��Operasi register to register

��Mode pengalamatan yang sederhana

��Format instruksi yang sederhana

��Desain hardwired (tanpamicrocode)

��Format instruksi yang fix

��Proses compile yang cepat

Aspek komputasi yang ditinjau dalam merancang mesin RISC adalah sbb.: Operasi-operasi yang dilakukan: Hal ini menentukan fungsi-fungsi yang akan dilakukan oleh CPU dan interaksinya dengan memori. Operand-operand yang digunakan: Jenis-jenis operand dan frekuensi pemakaiannya akan menentukan organisasi memori untuk menyimpannya dan mode pengalamatan untuk mengaksesnya. Pengurutan eksekusi: Hal ini akan menentukan kontrol dan organisasi pipeline. Eksekusi Instruksi

prosesor paralel 

- Sebuah komputer yang memiliki lebih dari satu central processing unit, komputer ini digunakan untuk parallel processing.
- Suatu sitem prosesor dengan banyak perhitungan yag dilakukan secara bersamaan agar prosesor dapat mempunyai kinerja tinggi.

Klasifikasi Arsitektural
- Klasifikasi Flynn
- Klasifikasi Feng
- Klasifikasi Händler

KLASIFIKASI FLYNN
- Klasifikasi sistem komputer yang didasarkan pada penggandaan alur instruksi dan alur data diperkenalkan oleh Michael J. Flynn
- Alur instruksi (instruction stream) adalah urutan instruksi yang dilaksanakan oleh mesin
- Alur data adalah urutan data yang dipanggil oleh alur instruksi
- Instruksi didecode (diartikan) oleh ControlUnit
- Alur data mengalir dua arah antara prosesordan memori

4 kategori sistem komputer dalam klasifikasi Flynn klasifikasi Flynn
1.Single Instruction stream – Single Datastream (SISD)
2.Single Instruction stream – Multiple Datastream (SIMD)
3.Multiple Instruction stream – Single Datastream (MISD)
4.Multiple Instruction stream – MultipleData stream (MIMD)Sistem Komputer kategori SISD
• Instruksi dilaksanakan secara berurut tetapi jugaboleh overlap dalam tahapan eksekusi (pipeline)
• Satu alur instruksi didecode untuk alur data tunggal

 

 JARINGAN INTERKONEKSI

Jaringan Interkoneksi adalah

Komunikasi diantara terminal-terminal yang berbeda harus dapat dilakukan

dengan suatu media tertentu. Interkoneksi yang efektif antara prosesor dan modul memori sangat penting dalam lingkungan komputer. Menggunakan arsitektur bertopologi  bus bukan merupakan solusi yang praktis karena bus hanya sebuah pilihan yang baik ketika digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen dengan jumlah yang sedikit. Jumlah komponen dalam sebuah modul IC bertambah seiring waktu. Oleh karena itu, topologi  bus bukan topologi yang cocok untuk kebutuhan interkoneksi komponenkomponen di dalam modul IC. Selain itu juga tidak dapat diskalakan, diuji, dan kurang

dapat disesuaikan, serta menghasilkan kinerja toleransi kesalahan yang kecil.

Di sisi lain, sebuah  crossbar yang ditunjukkan pada  Gambar 2.2  menyediakan

interkoneksi penuh diantara semua terminal dari  suatu  sistem  tetapi  dianggap sangat kompleks, mahal untuk membuatnya, dan sulit untuk dikendalikan. Untuk alasan ini jaringan interkoneksi merupakan solusi media komunikasi yang baik untuk sistem komputer dan telekomunikasi. Jaringan ini membatasi jalur-jalur diantara terminal komunikasi yang berbeda untuk mengurangi kerumitan dalam menyusun elemen switching.

 Sistem Komputer kategori SIMD
- Beberapa Processor Unit (ProcessingElement) disupervisi oleh Control Unityang sama
- Semua Processing Element menerimainstruksi yang sama dari control unit tetapimengeksekusi data yang berbeda dari alurdata yang berbeda pula
- Subsistem memori berisi modul-modulmemori
- Processor vektor dan processor arraytermasuk dalam kategori ini

Sistem Komputer kategori MISD
- Sejumlah PU , masing-masing menerimainstruksi yang berbeda danmengoperasikan data yang sama
- Output salah satu prosesor menjadi inputbagi prosesor berikutnya
- Struktur komputer ini tidak praktis,sehingga tidak ada komputer yangmenggunakannya
Sistem Komputer kategori MIMD
- Sejumlah prosesor secara simultanmengeksekusi rangkaian instruksi yangberbeda pada kumpulan data yangberbeda pula
- MIMD dapat berupa multiprosesor denganmemori yang dapat digunakan bersama(shared memory) atau multikomputerdengan memori yang terdistribusi.

Kesimpulan
> Multiprosesor : MIMD dengan memori yang dapatdigunakan bersama, semua prosesornya memilikiakses ke pool memori utama

> Multikomputer : MIMD dengan memori terdistribusi,setiap prosesornya memiliki memori khusus sendiri
> Motivasi pembuatan organisasi multikomputer adalahuntuk mengatasi keterbatasan skala multiprosesor
> Karena prosesor-prosesor multikomputer harusberkomunikasi, maka elemen penting perancanganmultikomputer adalah jaringan interkoneksi yangharus dapat beroperasi seefisien mungkin

  Referensi ;

eby190205.blogspot.com/2012/01/pipelining-dan-risc.html

http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/390/jbptunikompp-gdl-sindrianil-19458-10-9-pipeli-g.pdf

                          http://funsday.blogspot.com/2009/04/93-reduced-instruction-set-computer.html

http://akmal-vhatal.blogspot.com/2012/01/prosesor-paralel.html