Pengantar Sistem Komputasi

Outline Kuliah (Set 1)

Pengantar Sistem Komputasi
Mainframe
Dekstop
Paralel
Distribusied
Cluster
Realtime
Grid (pervasive)

A. Sistem Mainframe

Sistem mainframe merupakan sistem komputer yang mula-mula. Karakteristik utamanya adalah semua resource komputasi (prosesor, memori, storage) terpusat pada suat node mesin komputer. 

Beberapa konsep yang mula-mula berkembang dari sistem mainframe antara lain :

1. Sistem Bacth

2. Sistem Multiprogramming

3. Sistem Time-sharing (Interaktif) 

Sistem Batch

> Mengurangi waktu setup dengan mengumpulkan job-job yang sejenis.

> Pengalihan job secara otomatis. Ketika suatu job selesai maka akan kontrol akan dialihkan otomatis ke job lain. ini merupakan cikal bakal sistem operasi.

> Pemakaian resident monitor (mirip O/S)

   1. Kontrol pada awalnya dipegang oleh resident monitor.

   2. Kontrol dialihkan ke job yag akan berjalan.

   3. Ketika job selesai maka kontrol dialihkan embali ke resident monitor.

Sistem Multiprogramming

> Jika pada sistem batch sederhana job-job dilakukan secara sederhana, maka pada sistem multi-programming job-job dapat dijalankan bersamaan (berselang-seling).

> Sejumlah job akan diletakkan dimemori pada waktu yang bersamaan, sedangkan pemakaian prosesor akandiselang-seling antara job-job tersebut.

> Sistem multiprogramming harus didukng oleh sistem operasi yang mendukung :

1. Manajemen memori, sistem operasi harus mengalokasi memori ke beberapa job.

2. Penjadwalan CPU, sistem harus memiliki diantara beberapa job yang siap untuk dijalankan.

3. Pengalokasian piranti I/O

4. Menyediakan rutin-rutin operasi I/O, dan menghindari pengaksesan I/O secara langsung dari program aplikasi. 

 

Sistem Time-Sharing

> Pengguna (user) mengakses komputer melalui terminal yan terhubung ke mainframe.

> Ada lebih dari satu terminal yang terhubung ke mainfame.

> Waktu pemakaian prosesor akan dibagi diantara terminal yang lagi aktif (yaitu terminal yang lagi digunakan pengguna yang login)

> Sebuah terminal terdiri dari : 

  1. Piranti input (keyboard)

  2. Piranti output (monitor)

  3. Modul koneksi ke mainframe

> Sebuah terminal umumnya tidak memiliki resource komputasi (prosesor, memori, storage) 

 

B. Sistem Dekstop

> Sering dikenal dengan sistem sistem personal computer (PC), yaitu sistem komputer yang dikhususkan untuk pengguna tunggal.

> Memiliki piranti I/O dan resource komputasi yang lengkap: keyboard, mouse, monitor, printer portabel, prosesor, memori dan storage.

> Tujuannya adalah kenyamanan dan kecepatan tanggapan bagi pengguna.

> Gampang mengadopsi teknologi untuk sistem operasi yang lebih besar.

> Umumnya untuk pemakaian individual sehingga tidak membutuhkan fitur proteksi yang terlalu canggih.

> Dapat menjalankan berbagai jenis sistem operasi yang berbeda (Windows, MacOs, UNIX, Linux)

 

C. Sistem Paralel

> Merupakan sistem multiprosesor yang memiliki lebih dari satu CPU dengan jarak komunikasi yang sangat dekat (umumnya masih dalam satu mesin komputer) > Merupakan sistem yang saling terikat erat (tightly-coupled), yaitu prosesor-prosesor berbagi pakai memori dan pewaktu (clock) yang sama. > Mengapa harus sistem paralel ?    1. Kebutuhan komputasi senantiasa meningkat - visualsisai, database terdistribusi, simulasi, prediksi keilmuan (gempa), dll.    2. Arsitektur sekuensial mencapai batasan fisik, contoh : batas kecepatan cahaya, termodinamika. > Kecepatan akumulatif dari perhitungan kompleks oleh milyaran neurons menunjukkan kemampuan dari sistem paralel.

> Tanggapan individual dari tiap neurons sendiri amatlah lambat (ms). 

Keuntungan Sistem Paralel

1. Menungkatkan kecepatan pemrosesan (throughput) : jumlah keluaran persatuan waktu.

2. Lebih ekonomis dibandingkan sejumlah komputer ber CPU tunggal.

3. Meningkatkan reliabilitas. 

Sistem Paralel sering digolong atas : 

1. Symmetric multiprocessing (SMP) 2. Asymmetric multiprocessing.

> Symmetric multiprocessing (SMP)

a. Tiap prosesor menjalankan instruksi yang sama. b. Banyak proses yang dapat berjalan sekaligus tanpa penurunan unjuk kerja.

c. Kebanyakan sistem operasi modern mendukung SMP. 

> Asymmetric multiprocessing

a. Tiap prosesor ditugaskan job khusus. Satu prosesor master menjadwalkan dan mengalokasikan job (kerja) untuk prosesor-prosesor slave.

b. Lebih umum untuk sistem yang amat besar. 

D. Sistem Terdistribusi

> Mendistribusikan komputasi di sejumlah prosesor fisik yang berjauhan (biayasanya tidak dalam satu mesin komputer). > Merupakan sistem yang terikat longgar (loosely-coupled), yaitu setiap rosesor mempunyai memori lokal. Prosesor - prosesor berkomunikasi satu sama lain lewat berbagai jalur komunikasi., seperti bus berkecepatan tinggi atau pun jalur telepon.

Kelebihan Sistem Terdistribusi : 

1. Berbagi pakai sumber daya komputer.

2. Pembagian beban komputasi. 

3. Peningkatan kecepatan komputasi.

4. Reliabilitas.

5. Komunikasi.

> Memerlukan infrastruktur jaringan.

> Jaringan berupa LAN atau MAN (internet)

> Dapat berupa sistem Client-Server atau Peer-to-Peer

> Contoh : PDA (Personal Digiatal Asistans), telepon celuler.

Permasalahan : 

1. Memory yang terbatas.

2. Prosesor yang lambat.

3. Layar tampil yang kecil.

E. Sistem Cluster

> Sistem cluster memungkinkan 2 sistem atau lebih untuk berbagi pakai storage.

> Tujuannya adalah menyediakan reliabilitas yang tinggi (fault-tolerance).

> Kompensasinya adalah redundansi resource.

> Sistem cluster bisa berupa : 

   1. Asymmetric clustering yaitu satu server menjalankan aplikasi sedangkan server lain standby.     2. Symmetric clustering yaitu semua N host menjalankan aplikasi.

F. Sistem Realtime

> Karakteristik : kritis terhadap waktu, reliabilitas tinggi, mission-critical, awet, dapat diprediksi.

> Sering dipakai sebagai alat pengontrol dalam suatu aplikasi khusus, seperti mengontrol eksperimen keilmuan, sistem pencitraan medis, sistem control industri, dan sejumlah sistem penampil.

> Sistem Realtime dapat berupa :

   a. Sistem Hard real-time

   b. Sistem Soft real-time 

1. Hard real-time

    - Kegagalan dalam memenuhi batasan waktu tanggapan membuat sistem menjadi gagal total (tidak berguna)

    - Storage sekunder terbatas atau bahkan tidak ada, data disimpan dimemory jangka pendek ataupun ROM.

    - Konflik dengan sistem time sharing dan tidak didukung oleh sistem operasi yang general - purposes.

2. Soft real-time

    - Kegagalan memenuhi batasan waktu tanggapan tidak fatal, hasil pemrosesan masih bisa digunakan.

    - Penggunaan terbatas dalam pengontrolan robot dalam industri.

   - Berguna dalam aplikasi (multimedia, virtual realita) memerlukan fitur sistem operasi tingkat lanjut (advanced).

> Kebanyakan sistem real-time adalah sistem embadded, yaitu merupakan bagian .dari suatu sistem yang lebih besar.

> Namun sistem embedded tidak mesti sistem real-time.

F. Sistem Grid

    Adalah suatu infranstruktur metacomputing yang menggabungkan, yaitu :

   - Komputer dan perangkat informasi (PC, Workstation, server, cluster, superkomputer, laptop, PDA, telepon celuler)

    - Software mobile

    - Database terdistribusi (akses ke database genome manusia)

    - Perangkat jaringan

    - Manusia

    Untuk mengasilkan suatu daya komputasi dan informasi yang besar.

> Faktor Pendorong

       - Banyak aplikasi baru yang memungkinkan dengan menggabungkan komputer, basis data dan manusia:

         a. Supercomputing (terdistribusi)

         b.Collaborative Engineering

         c. Data-mining dalam E-commerse

       - Kekuatan komputasi sebagai industri utilitas (seperti air dan listrik)

         a. penyewaan software

         b. penyewaan siklus CPU

         c. Komputasi on-demand (sesuai permintaan).