Multiprocessor

Multiprocessor

Sistem multiprosesor adalah, suatu sistem dengan lebih dari satu CPU yang memiliki sebuah memori bersama, seperti sekelompok orang dalam suatu ruangan yang memili papan tulis bersama. Karena setiap CPU dapat membaca atau menulis bagian apa saja dari memori, mereka harus berkoordinasi (dalam software) agar tidak saling berebut jalurnya masing -masing.

Berbagai skema implementasi dapat dilaksanakan. Salah satu skema paling sederhana adalah memiliki sebuah bus tunggal dengan banyak CPU dan satu memori yang seluruhnya dipasang ke dalam bus tersebut.

Semua prosesor dapat melakukan komputasi secara paralel dan masing-masing dapat mengakses memori melalui bus. Bus bertanggung jawab mengatur permintaan pemakaian memori yang berlangsung secara simultan oleh beberapa prosesor. Bus juga bertanggung jawab untuk meyakinkan bahwa semua prosesor dilayani secara adil dengan waktu tunda (delay) akses yang minimum.

Dengan sejumlah besar prosesor cepat yang selalu berusaha mengakses memori melalui bus yang sama, konflik - konflik akan terjadi. Para perancang multiprosesor telah mengajukan berbagai macam skema untuk mengurangi konflik ini guna meningkatkan kinerja seperti ditunjukan oleh gambar 14.8.

Multiprosesor memiliki keunggulan dibanding jenis - jenis komputer paralel yaitu:

a) Peningkatan throughput, karena lebih banyak proses / thread yang berjalan dalam satu waktu sekaligus (jika proses yang antri di ready queue sedikit). Perlu diingat hal ini tidak berarti daya komputasinya menjadi meningkat sejumlah prosesornya. Yang meningkat ialah jumlah pekerjaan yang bisa dilakukannya dalam waktu tertentu.

b) Economy of scale (ekonomis), ekonomis dalam devices yang dibagi bersama – sama. Prosesor - prosesor terdapat dalam satu komputer dan dapat membagi peripheral (ekonomis) seperti disk dan catu daya listrik.

c) Peningkatan kehandalan (reliabilitas), Jika satu prosesor mengalami suatu gangguan, maka proses yang terjadi masih dapat berjalan dengan baik karena tugas prosesor yang terganggu diambil alih oleh prosesor lain. Hal ini dikenal dengan istilah Graceful Degradation. Sistemnya sendiri dikenal bersifat fault tolerant atau failoft system.

Penjadwalan Multiprocessor
Kita perlu mempelajari penjadwalan pada prosesor jamak berhubung sistem
dengan prosesor jamak akan semakin banyak digunakan karena kemampuannya yang
lebih baik dari sistem dengan prosesor tunggal. Seperti halnya pada prosesor tunggal,
prosesor jamak juga membutuhkan penjadwalan. Namun pada prosesor jamak,
penjadwalannya jauh lebih kompleks dari pada prosesor tunggal. Dalam penjadwalan
prosesor jamak, tiap proses dapat mengakses memori dengan cara yang sama [uniform
memory access].
Pembatasan dalam penjadwalan juga terjadi dalam multiprosesor. Hal ini
disebabkan karena:
a) kemungkinan adanya load sharing. Load sharing terjadi jika ada beberapa prosesor
yang identik. Untuk mengatasi hal itu maka tiap prosesor memiliki kemampuan
penjadwalan mandiri (self schedulling).
b) kemungkinan terlewatinya sebuah proses dari antrian [ready queue] atau beberapa
prosesor memilih untuk mengeksekusi proses yang sama. permasalahan seperti itu
bisa dijawab dengan sebuah master-slave structure, yaitu suatu struktur dimana
satu prosesor ditunjuk sebagai master. Master inilah yang akan bertanggung jawab
dalam hal penjadwalan, memproses I/O, dan sebagainya. Sedangkan prosesor yang
lain [slave] hanya bertugas untuk mengeksekusi user code. Hal ini disebut juga
sebagai Asymmetric Multiprocessing karena hanya satu prosesor yang dapat
mengakses struktur data dari sistem.
Ada beberapa jenis dari sistem penjadualan prosesor jamak, namun yang akan
dibahas dalam bab ini adalah penjadwalan pada sistem prosesor jamak yang memiliki
fungsi-fungsi prosesor yang memiliki fungsi yang sama (Homogeneous processors within
a multiprocessor). Diantaranya ada 2 yaitu:
1. Penjadwalan Asymmetric MultiProcessing (AMP)
Pendekatan pertama untuk penjadwalan prosesor jamak adalah penjadwalan
asymmetric multiprocessing atau biasa disebut juga sebagai penjadwalan Master
Slave MultiProcessor. Dimana pada metode ini satu prosesor bertindak sebagai
master dan prosesor lainnya sebagai slave. Master Processor bertugas untuk
menjadualkan dan mengalokasikan proses yang akan dijalankan oleh Slave
Processors. Master Processor melakukan pekerjaan yang berhubungan dengan
System, Slave Processor melayani user requests dalam pengeksekusian program.
Pemrosesan yang banyak tidak menyebabkan penurunan performance. Metode ini
sederhana karena hanya satu prosesor yang mengakses struktur data sistem dan
juga mengurangi data sharing. Sebagai contoh, prosesor master memilih proses yang
akan dieksekusi, kemudian mencari prosesor yang available, dan memberikan
instruksi start processor. Prosesor slave memulai eksekusi pada lokasi memori yang
dituju. Saat slave mengalami sebuah kondisi tertentu, prosesor slave memberi
interupsi kepada prosesor master dan berhenti untuk menunggu perintah
selanjutnya. Perlu diketahui bahwa prosesor slave yang berbeda dapat ditujukan
untuk suatu proses yang sama pada waktu yang berbeda. Master processor dapat
mengeksekusi OS dan menangani I/O, sedangkan sisanya processor tidak punya
kemampuan I/O dan disebut sebagai Attached Processor (Aps). APs mengeksekusi kodekode
user dibawah pengawasan master processor.
2. Penjadwalan Symmetric MultiProcessing (SMP)
Penjadwalan SMP adalah pendekatan kedua untuk penjadwalan prosesor jamak.
Pada metode ini setiap prosesor menjadwalkan dirinya sendiri (self scheduling).
Penjadwalan terlaksana dengan menjadwalkan setiap prosesor untuk memeriksa
antrian ready dan memilih suatu proses untuk dieksekusi. Jika suatu sistem prosesor
jamak mencoba untuk mengakses dan mengupdate suatu struktur data, penjadwal
dari prosesor-prosesor tersebut harus diprogram dengan hati-hati, kita harus yakin
bahwa dua prosesor tidak memilih proses yang sama dan proses tersebut tidak
hilang dari antrian. Secara virtual, semua sistem operasi modern mendukung SMP,
termasuk Windows XP, Windows 2000, Windows Vista, Solaris, Linux, dan Mac OS X.
Lock digunakan untuk proses sinkronisasi, apabila ada 2 atau lebih proses yang ingin
mengakses alamat memori yang sama dan mengubah shared memory. Dalam skema
tersebut, salah satu penjadwalan akan digunakan. Salah satu cara menggunakan
symmetric multiprocessing(SMP). Dimana setiap prosesor menjadwalkan diri sendiri.
Setiap prosesor memeriksa ready queue dan memilih proses yang akan dieksekusi.