Senin, 07 Juni 2021

Definisi dan perbedaan antara Threads dan Processes

Definisi dari Thread

Thread adalah sebuah alur kontrol dari sebuah proses. Suatu proses yang multithreaded mengandung beberapa perbedaan alur kontrol dengan ruang alamat yang sama. Keuntungan dari multithreaded meliputi peningkatan respon dari user, pembagian sumber daya proses, ekonomis, dan kemampuan untuk mengambil keuntungan dari arsitektur multiprosesor. User level thread adalah thread yang tampak oleh programmer dan tidak diketahui oleh kernel. User level thread secara tipikal dikelola oleh sebuah library thread di ruang user. Kernel level thread didukung dan dikelola oleh kernel sistem operasi. Secara umum, user level thread lebih cepat dalam pembuatan dan pengelolaan dari pada kernel thread. Ada tiga perbedaan tipe dari model yang berhubungan dengan user dan kernel thread.

  • Model many to one: memetakan beberapa user level thread hanya ke satu buah kernel thread.
  • Model one to one: memetakan setiap user thread ke dalam satu kernel thread. Berakhir.
  • Model many to many: mengizinkan pengembang untuk membuat user thread sebanyak mungkin, konkurensi tidak dapat tercapai karena hanya satu thread yang dapat dijadualkan oleh kernel dalam satu waktu.

Properti sebuah Thread:

  • Hanya satu panggilan sistem yang dapat membuat lebih dari satu utas (Proses ringan).
  • Thread berbagi data dan informasi.
  • Thread berbagi instruksi, wilayah global dan heap tetapi memiliki tumpukan dan register tersendiri.
  • Manajemen utas tidak menggunakan atau lebih sedikit panggilan sistem karena komunikasi antar utas dapat dicapai menggunakan memori bersama.
  • Properti isolasi dari proses meningkatkan overhead dalam hal konsumsi sumber daya.

Definisi Proses

Prosesnya adalah pelaksanaan suatu program dan melakukan tindakan yang relevan yang ditentukan dalam suatu program, atau itu adalah unit eksekusi di mana suatu program berjalan. Sistem operasi membuat, menjadwalkan dan mengakhiri proses untuk penggunaan CPU. Proses lain yang dibuat oleh proses utama dikenal sebagai proses anak. Suatu operasi proses yang dikendalikan dengan bantuan PCB (Process control Block) dapat dianggap sebagai otak dari proses tersebut, yang berisi semua informasi penting mengenai suatu proses seperti id proses, prioritas, keadaan, PWS dan isi register CPU . PCB juga merupakan struktur data berbasis kernel yang menggunakan tiga jenis fungsi yaitu penjadwalan, pengiriman dan penyimpanan konteks.

Properti dari Proses:

  • Pembuatan setiap proses termasuk panggilan sistem untuk setiap proses secara terpisah.
  • Suatu proses adalah entitas eksekusi yang terisolasi dan tidak berbagi data dan informasi.
  • Proses menggunakan mekanisme IPC (komunikasi antar proses) untuk komunikasi yang secara signifikan meningkatkan jumlah panggilan sistem.
  • Manajemen proses mengkonsumsi lebih banyak panggilan sistem.
  • Setiap proses memiliki memori tumpukan, dan tumpukan, instruksi, data dan peta memori.

Keadaan Proses

Sebagaimana proses bekerja, maka proses tersebut merubah state (keadaan statis/ asal). Status dari sebuah proses didefinisikan dalam bagian oleh aktivitas yang ada dari proses tersebut. Tiap proses mungkin adalah satu dari keadaan berikut ini:

  • New: Proses sedang dikerjakan/ dibuat.
  • Running: Instruksi sedang dikerjakan.
  • Waiting: Proses sedang menunggu sejumlah kejadian untuk terjadi (seperti sebuah penyelesaian I/O atau penerimaan sebuah tanda/ signal).
  • Ready: Proses sedang menunggu untuk ditugaskan pada sebuah prosesor.
  • Terminated: Proses telah selsesai melaksanakan tugasnya/ mengeksekusi.


Kamis, 03 Juni 2021

Multiple Processor Organization

 SIMD (Single Instruction Multiple Data Stream)

    SIMD merupakan salah satu unit kontrol yang mengeksekusi aliran satu instruksi, tetapi lebih dari satu elemen prosses. 

Mesin SIMD secara umum mempunyai karakteristik sebagai berikut :

  1. Mendistribusi proses ke sejumlah besar hardware 
  2. Beroperasi terhadap berbagai elemen data yang berbeda 
  3. Melaksanakan komputasi yang sama terhadap semua elemen data
Peningkatan kecepatan pada SIMD proporsional dengan jumlah hardware (elemen pemroses) yang tersedia. SIMD bertugas untuk menyesuaikan kontras dalam citra digital atau menyesuaikan volume audio digital. Desain CPU modern termasuk instruksi SIMD dalam rangka meningkatkan kinerja multimedia yang digunakan.
Kekurangan SIMD
  1. Tidak semua algoritma dapat vectorized. Misalnya, tugas aliran-kontrol-berat seperti kode parsing tidak akan mendapat manfaat dari SIMD.
  2. Ia juga memiliki file-file register besar yang meningkatkan konsumsi daya dan area chip.
  3. Saat ini, menerapkan algoritma dengan instruksi SIMD biasanya membutuhkan tenaga manusia, sebagian besar kompiler tidak menghasilkan instruksi SIMD dari khas Program C, misalnya vektorisasi dalam kompiler merupakan daerah aktif penelitian ilmu komputer.
  4. Pemrograman dengan khusus SIMD set instruksi dapat melibatkan berbagai tantangan tingkat rendah.
  5. SSE (Streaming SIMD Ekstensi) memiliki pembatasan data alignment, programmer akrab dengan arsitektur x86 mungkin tidak mengharapkan ini.
  6. Mengumpulkan data ke dalam register SIMD dan hamburan itu ke lokasi tujuan yang benar adalah rumit dan dapat menjadi tidak efisien.
  7. Instruksi tertentu seperti rotasi atau penambahan tiga operan tidak tersedia dalam beberapa set instruksi SIMD.
  8. 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.
  9. 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 sebagai berikut :
  1. Exclusive-Read, Exclusive-Write (EREW) SM SIMD 
  2. Concurent-Read, Exclusive-Write (CREW) SM SIMD 
  3. Exclusive-Read, Concurrent-Write (ERCW) SM SIMD 
  4. Concurrent-Read, Concurrent-Write (CRCW) SM SIMD
Keuntungan SIMD
  1. Keuntungan SIMD antara lain sebuah aplikasi adalah salah satu dimana 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. 
  2. 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. 
  3. 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.

Intruksi Tunggal beberapa Aliran Data (SIMD)
  1. instruksi mesin tunggal
  2. Kontrol eksekusi simultan
  3. Jumlah elemen pengolahan
  4. secara berbaris
  5. Setiap elemen pemrosesan memiliki memori data terkait
  6. Setiap instruksi dieksekusi pada set data yang berbeda dengan yang berbedaprosesor
  7. Vector dan array prosesor
Organisasi Paralel SIMD