Referensi:
Kelas komputer paralel dalam
taksonomi Flynn. Ini menggambarkan komputer dengan beberapa elemen pemrosesan
yang melakukan operasi yang sama pada beberapa titik data secara bersamaan. Dengan
demikian, mesin tersebut memanfaatkan data tingkat paralelisme. SIMD ini
terutama berlaku untuk tugas umum seperti menyesuaikan kontras dalam citra
digital atau menyesuaikan volume audio digital. Paling modern CPU desain
termasuk instruksi SIMD dalam rangka meningkatkan kinerja multimedia digunakan.
Keuntungan SIMD antara lain sebuah
aplikasi yang dapat mengambil keuntungan dari SIMD adalah salah satu di mana
nilai yang sama sedang ditambahkan ke (atau dikurangkan dari) sejumlah besar
titik data, operasi umum di banyak multimedia aplikasi. Salah satu contoh akan
mengubah kecerahan gambar. Setiap pixel dari suatu gambar terdiri dari tiga
nilai untuk kecerahan warna merah (R), hijau (G) dan biru (B) bagian warna.
Untuk mengubah kecerahan, nilai-nilai R, G dan B yang dibaca dari memori, nilai
yang ditambahkan dengan (atau dikurangi dari) mereka, dan nilai-nilai yang
dihasilkan ditulis kembali ke memori.
Dengan prosesor SIMD ada dua
perbaikan proses ini. Untuk satu data dipahami dalam bentuk balok, dan sejumlah
nilai-nilai dapat dimuat sekaligus. Alih-alih serangkaian instruksi mengatakan
“mendapatkan pixel ini, sekarang mendapatkan pixel berikutnya”, prosesor SIMD
akan memiliki instruksi tunggal yang efektif mengatakan “mendapatkan n piksel”
(dimana "n" adalah angka yang bervariasi dari desain untuk desain).
Untuk berbagai alasan, ini bisa memakan waktu lebih sedikit daripada
“mendapatkan” setiap pixel secara individual, seperti desain CPU tradisional.
Keuntungan lain adalah bahwa sistem
SIMD biasanya hanya menyertakan instruksi yang dapat diterapkan pada semua data
dalam satu operasi. Dengan kata lain, jika sistem SIMD bekerja dengan memuat
delapan titik data sekaligus, add operasi yang diterapkan pada data akan
terjadi pada semua delapan nilai pada waktu yang sama. Meskipun sama berlaku
untuk setiap desain prosesor super-skalar, tingkat paralelisme dalam sistem
SIMD biasanya jauh lebih tinggi.
Kekurangannya adalah :
·
Tidak semua algoritma dapat vectorized. Misalnya,
tugas aliran-kontrol-berat seperti kode parsing tidak akan mendapat manfaat
dari SIMD.
·
Memiliki file-file register besar yang meningkatkan
konsumsi daya dan area chip.
·
Saat ini, menerapkan algoritma dengan instruksi SIMD
biasanya membutuhkan tenaga manusia, sebagian besar kompiler tidak menghasilkan
instruksi SIMD dari khas C Program, misalnya. vektorisasi dalam kompiler
merupakan daerah aktif penelitian ilmu komputer. (Bandingkan pengolahan vektor
.)
·
Pemrograman dengan khusus SIMD set instruksi dapat
melibatkan berbagai tantangan tingkat rendah.
·
SSE (Streaming SIMD Ekstensi) memiliki pembatasan data
alignment , programmer akrab dengan arsitektur x86 mungkin tidak mengharapkan
ini.
·
Mengumpulkan data ke dalam register SIMD dan hamburan
itu ke lokasi tujuan yang benar adalah rumit dan dapat menjadi tidak efisien.
·
Instruksi tertentu seperti rotasi atau penambahan tiga
operan tidak tersedia dalam beberapa set instruksi SIMD.
·
Set instruksi adalah arsitektur-spesifik: prosesor
lama dan prosesor non-x86 kekurangan SSE seluruhnya, misalnya, jadi programmer
harus menyediakan implementasi non-Vectorized (atau implementasi vectorized
berbeda) untuk mereka.
·
Awal MMX set instruksi berbagi register file dengan
tumpukan floating-point, yang menyebabkan inefisiensi saat pencampuran kode
floating-point dan MMX. Namun, SSE2 mengoreksi ini.
SIMD dibagi menjadi beberapa bentuk lagi yaitu :
·
Exclusive-Read, Exclusive-Write (EREW) SM SIMD
·
Concurent-Read, Exclusive-Write (CREW) SM SIMD
·
Exclusive-Read, Concurrent-Write (ERCW) SM SIMD
·
Concurrent-Read, Concurrent-Write (CRCW) SM SIMD
SISD (Single Instruction stream, Single Data Stream)
Istilah yang mengacu pada arsitektur
komputer di mana prosesor tunggal, sebuah uniprocessor, mengeksekusi aliran
instruksi tunggal, untuk beroperasi pada data yang tersimpan dalam memori
tunggal. Ini sesuai dengan arsitektur von Neumann. SISD adalah salah satu dari
empat klasifikasi utama sebagaimana didefinisikan dalam taksonomi Flynn. Dalam
sistem ini klasifikasi didasarkan pada jumlah instruksi bersamaan dan data
stream hadir dalam arsitektur komputer. Menurut Michael J. Flynn, SISD dapat
memiliki karakteristik pemrosesan konkuren. Instruksi fetching dan eksekusi
pipelined instruksi adalah contoh umum ditemukan di komputer SISD paling
modern.
Single Data adalah satu-satunya yang
menggunakan arsitektur Von Neumann. Ini dikarenakan pada model ini hanya
digunakan 1 processor saja. Oleh karena itu model ini bisa dikatakan sebagai
model untuk komputasi tunggal. Sedangkan ketiga model lainnya merupakan
komputasi paralel yang menggunakan beberapa processor. Beberapa contoh komputer
yang menggunakan model SISD adalah UNIVAC1, IBM 360, CDC 7600, Cray 1 dan PDP
1.
Flowchart SISD dan SIMD
Sebagai perbandingan, pada gambar di
bawah ini, untuk sistem SISD (a), X1, X2, X3, dan X4 merepresentasikan blok
instruksi, setelah mengeksekusi X1, tergantung dari nilai X, X3 atau X2
dieksekusi kemudian X4. Pada sistem SIMD, beberapa aliran data ada yang
memenuhi X=? dan ada yang tidak, maka beberapa elemen akan melakukan X3 dan
yang lain akan melakukan X2 setelah itu semua elemen akan melakukan X4 .
Storyboard SISD
Storyboard SIMD
No comments:
Post a Comment