Nama : Diah Ayu Lestari
NPM : 11110946
Nama Dosen : Rifki Amalia
Mata Kuliah : Etika & Profesionalisme TSI
Single Instruction Stream, Multiple Data
Stream (SIMD)
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.
- Ia juga 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.
- 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
Single Instruction stream, Single Data Stream
(SISD)
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.
Perbedaan antara SISD dan SIMD
Flowchart SISD dan SIMD
Sebagai
perbandingan, pada gambar 3, 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 SIMD
Storyboard SISD
