ANALISIS PENGALOKASIAN FREKUENSI TEKNOLOGILONG TERM EVOLUTION (LTE) DI INDONESIA

ANALISIS PENGALOKASIAN FREKUENSI TEKNOLOGILONG TERM EVOLUTION (LTE) DI INDONESIA

Muhamad Akbar Helsis

Jurusan Teknik Elektro

Universitas Gunadarma

ABSTRAK

 Teknologi LTE merupakan teknologi 4G evolusi dari GSM dengan data rate mencapai 100 Mbps. Operator seluler mempunyai kesempatan untuk menggunakan teknologi tersebut melalui refarming frekuensi. Alokasi yang sesuai saat ini yaitu pada frekuensi 1800 MHz dan 2100 MHz. Sebelum menerapkan teknologi LTE, perlu dilakukan perencanaan baik coverage planning maupun capacity planning untuk menghitung jumlah eNodeB . Penelitian ini bertujuan memberikan gambaran site yang diperlukan untuk penerapan teknologi. Metode penelitian menggunakan pendekatan data kuantitatif yaitu menghitung jumlah site yang dibutuhkan untuk menggelar jaringan LTE. Perhitungan jumlah site tersebut meliputi coverage planning dan capacity dimensioning.Menghitung propagation loss menggunakan model cost-231 Walfish-Ikegami, dimana model ini cocok untuk daerah urban dan memperhitungkan banyak aspek penghalang. Nilai Received Signal Level (RSL) yang dihasilkan akan dibandingkan dengan nilai receiver sensitivity (treshold). Penentuan frekuensi kerja didasarkan pada propagation loss yang minimum. RSL yang memenuhi kondisi threshold, dan memiliki coverage area yang lebih luas serta tersedia tempat yang cukup poda pengaturan frekuensi menurut badan regulasi.

I.PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

    Jumlah pengguna internet di Indonesia meningkat dari tahun ke tahun. Berdasarkan data dari APJII, data pengguna internet pada tahun 2006 mencapai 16 juta jiwa, dan meningkat dari tahun ke tahun, sehingga pada tahun 2012 mencapai 60 juta jiwa. APJII memproyeksikan pengguna internet tahun 2015 mencapai 139 juta.

   Peningkatan jumlah pengguna internet ini tidak terlepas dari adanya teknologi 3G yang memberikan kemudahan bagi pengguna internet untuk mengakses data secara mobile. Peningkatan jumlah pelanggan akan memberikan pengaruh pada kualitas data yang akan diterima. Semakin banyak pengguna yang mengakses data, maka kualitas akan semakin menurun karena prinsipnya adalah sharing bandwidth. Agar kualitas layanan yang diterima masih terjaga, operator perlu menambah bandwdith atau menambah jumlah base transceiver station.

Jumlah base transceiver station (BTS) di Indonesia meningkat sebesar 63,28% untuk BTS 3G dan sebesar 36,31% untuk BTS 2G dari tahun 2011 sampai dengan tahun 2012(Kementerian Kominfo, 2013). Peningkatan ini tidak terlepas dari meningkatnya pelanggan seluler GSM maupun 3G (WCDMA/HSDPA).

     Peluang untuk membangun teknologi LTE yaitu di frekuensi 700 MHz, 1800 MHz dan 2100 MHz. Namun penggunaan frekuensi 700 MHz masih lama diterpakan karena menunggu migrasi dari TV analog ke TV digital. Untuk menghadapi persaingan usaha, operator seluler harus berfikir cepat untuk melakukan strategi penggunaan frekuensi yang bisa digunakan untuk teknologi LTE.

Penerapan teknologi LTE membutuhkan biaya yang tidak sedikit dalam pembangunan infrastrukturnya. Operator harus melakukan perencanaan jumlah site yang dibutuhkan untuk bisa menjangkau pelanggan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan gambaran berapa banyak site yang dibutuhkan untuk penerapan teknologi LTE pada frekuensi 1800 MHz dan 2100 MHz sehingga bisa menjadi pertimbangan oleh operator dalam menentukan pilihan untuk menggunakan frekuensi mana yang lebih efisien.

II. LANDASAN TEORI

          Teknologi Long Term Evolution (LTE) merupakan teknolgi generasi ke empat (4G), evolusi dari teknologi Global System for Mobile Communications (GSM) dengan peak data rate sebesar 150 Mbps untuk downlink pada release 8. Kecepatan data tersebut ketika menggunakan bandwidth sebesar 20 MHz dan konfigurasi antena MIMO 2x2(Toskala, 2012).

Standard LTE-Advanced

ITU-R menentukan persyaratan untuk IMT-Advancedsebagai berikut:

Peak data rate untuk mobilitas tinggi mencapai 100Mbps dan untukmobilitas rendah mencapai 1 Gbps;

Mengijnkan inter-working terhadap sistem radio akseslainnya;

Memungkikan kualitas yang tinggi untuk layananmobile;

Kemampuan worldwide roaming;

Cell spectral efficency di area indoor sebesar 3bits/Hz/cell untuk downlink, dan 0.7 bits/Hz/cell untukhigh speed uplink;

Peak spectral efficiency mencapai 15 bits/s/Hz;

Skalabilitas bandwidth mencapai 40 MHz dandipertimbangkan mencapai 100 MHz;

Spectral eficiency pelanggan pada pinggiran selberkisar dari 0.015 bps/Hz sampai 0.1 bps/Hz;

Persyaratan latency pada waktu transisi anatar idle dan aktif sebesar 100 ms, pada kondisi unloaded;

Mendukung mobilitas mencapai 350 Km/jam;

Kapasitas VoIP mencapai 30 – 50 user per sektor/MHz;

     4G merupakan pengembangan dari teknologi 3G. Nama resmi dari teknologi 4G ini menurut IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) adalah ’3G and beyond’. Sebelum 4G, High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA) yang kadangkala disebut sebagai teknologi 3,5G telah dikembangkan oleh WCDMA sama seperti EV-DO mengembangkan CDMA2000. HSDPA adalah sebuah protokol telepon genggam yang memberikan jalur evolusi untuk jaringan Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) yang akan dapat memberikan kapasitas data yang lebih besar (sampai 14,4 Mbit/detik arah turun).

Sistem 4G akan dapat menyediakan solusi IP yang komprehensif dimana suara, data, dan arus multimedia dapat sampai kepada pengguna kapan saja dan dimana saja, pada rata-rata data lebih tinggi dari generasi sebelumnya. Belum ada definisi formal untuk 4G. Bagaimanapun, terdapat beberapa pendapat yang ditujukan untuk 4G, yakni: 4G akan merupakan sistem berbasis IP terintegrasi penuh.

     Mobile WiMax disebut juga WiMax revisi E, yang standardnya dibuat oleh IEEE, menggunakan teknologi OFDM dan teknologi antenna. Mobile WiMax ini nantinya akan menjadi semacam personal broadband atau DSL on the move. Untuk teknologi ini, layanan yang dapat dinikmati adalah Broadband mobile data yang juga non-mobile operator. Beberapa content yang akan meramaikan WiMax kedepannya adalah VoIP, Game, Audio/Video Live.

Penelitian ini melakukan proses perencanaan jaringan radio melalui beberapa tahap yaitu site survey, perencanaan frekuensi yang digunakan, link budget dan coverage planning dan capacity planning. Lokasi objek penelitian di kota Tripoly. Daerah dibagi menjadi tiga area yaitu dense urban, urban dan sub urban. Frekuensi yang digunakan yaitu 1800 MHz dengan bandwidth 20 MHz Teknologi yang digunakan yaitu LTE FDD, menggunakan soft frekuensi reuse (SFR 1*3*1), dan diasumsikan cyclic prefix normal(El-Feghi, Zakaria Sulima Zubi, A Jamil, 2014).

     Berdasarkan hasil perhitungan link budget, kebutuhan site untuk daerah dense urban sebanyak 144 site, urban sebanyak 283 site dan sub urban sebnayk 86 site.Berdasarkan hasil perhitungan capacity planning, jumlah site yang diperlukan untuk daerah dense urban sebanyak 215 site, urban sebanyak 129 site dan sub urban sebanyak 86 site. Maka site yang diperlukan untuk membangun teknologi LTE di kota Tripoly adalah 215 site untuk daerah dense urban, 283 untuk urban dan 86 untuk suburban.Dalam penelitian tersebut juga mengukur performasi moda propagasi LTE FDD untuk arah uplink maupun downlink dengan membandingkan modulasi QPSK, 16QAM dan 64QAM. Berdasarkan hasil simulasi diperoleh kesimpulan bahwa BER vs SNR dan BLER vs SNR berbeda-beda tergantung pada beberapa parameter seperti skema modulasi, code rate dan konfigurasi aantena. Performansi akan meningkat seiring dengan penambahan jumlah antena di penerima (diversity antenna). Jumlah antena pengirim tidak mempengaruhi nilai BER atau BLER. Hasil simulasi BER dan BLER TDD dan FDD menunjukkan performansi yang sama pada antena konfigurasi yang sama. Diversitas antena penerima mempengaruhi SNR. Konfigurasi antena SIMO (1x2) meningkatkan SNR sebesar 3 dB, sedangkan MIMO (2x2) meningkatkan SNR sebesar 4 dB.

III. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

    Arsitektur LTE diadopsi dari prinsip flat arsitektur, jika dibandingkan dengan aristektur release 6 HSPA, arsitektur LTE release 8 pada sisi radio dan core ditangani oleh satu elemen, seperti yang ditunjukkan pada gambar 7. Tujuannya adalah menjamin kemudahan skalabilitas untuk menghindari upgrade kapasitas beberapa tingkat ketika trafik naik.

Kelebihan teknologi LTE 4G

   LTE adalah sebuah standar komunikasi akses data nirkabel tingkat tinggi yang berbasis pada jaringan GSM/EDGE dan UMTS/HSPA. Jaringan antarmuka-nya tidak cocok dengan jaringan 2G dan 3G, sehingga harus dioperasikan melalui spektrum nirkabel yang terpisah. LTE 4G juga diyakini mampu meningkatkan utililisasi teknologi yang telah ada sehingga dapat menekan biaya yang dibutuhkan untuk penerapannya.

Perubahan siginifikan dibandingkan standar sebelumnya meliputi 3 hal utama, yaitu air interface, jaringan radio serta jaringan core. Di masa mendatang, pengguna dijanjikan akan dapat melakukan download dan upload video high definition dan konten-konten media lainnya, mengakses e-mail dengan attachment besar serta bergabung dalam video conference dimanapun dan kapanpun.

LTE juga secara dramatis menambah kemampuan jaringan untuk mengoperasikan fitur Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS), bagian dari 3GPP Release 6, dimana kemampuan yang ditawarkan dapat sebanding dengan DVB-H dan WiMAX .LTE dapat beroperasi pada salah satu pita spektrum seluler yang telah dialokasikan

yang termasuk dalam standar IMT-2000 (450, 850, 900, 1800, 1900, 2100 MHz) maupun pada pita spektrum yang baru seperti 700 MHz dan 2,5 GHz.

Beberapa kelebihannya lainnya dari LTE 4G ialah ;

a. Tingkat download sampai dengan 299.6 Mbis/s dan tingkat upload gingga 75.5 Mbis/s tergantung pada katrgori perangkat yang digunakan.

b. Peningkatan dukungan untuk mobilitas, sebagai contoh dukungan untuk terminal bergerak hingga 350km/jam atau 500 km/jam tergantung pita frekuensi

c. Dukungan untuk semua gelombang frekuensi yang saat ini digunakan oleh sistem IMT dan ITU-R

d. Di daerah kota dan perkotaan, frekuensi band yang lebih tinggi (seperti 2.6 GHz di Uni Eropa) digunakan untuk mendukung kecepatan tinggi mobile broadband.

e. Dukungan untuk MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network). Fitur ini dapat memberikan layanan seperti Mobile TV menggunakan infrastruktur LTE, dan merupakan pesaing untuk layanan DVB-H berbasis siaran TV.

Faktor Utama yang menyebabkan layanan LTE 4G belum ada di Indonesia

Dari kedua faktor penyebab belum adanya layanan LTE 4G di Indonesia saat ini yang menjadi faktor utama ialah dari masalah regulasi di Indonesia sendiri yang belum mengatur masalah ini. Terutama regulasi tentang frekuensi yang dapat digunakan. Menurut Joko Suryana salah satu pakar Telekomunikasi dalam salah satu artikel media cetak mengatakan beberapa pita frekuensi yang biasa digunakan oleh operator LTE di dunia yaitu 700/800 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz dan 2600 MHz.

Permasalahannya di Indonesia tambahnya, frekuensi – frekuensi yang telah disebutkan diatas seluruhnya sudah digunakan bai oleh operator selular maupun perurasahaan penyiaran (Broadcasting) sehingga saat ini tidak ada lagi alokasi frekuensi yang kosong atau tersedia untuk LTE.

Kemudian menurut Herfini Haryono, Direktur perencanaan dan pengembangan Telkomsel pada saat itu masih dalam suatu artikel media cetak menegaskan tinggal menunggu regulasi saja, jika sudah mendapat izin maka akan bisa segera diimplementasikan,”. Untuk mendukung broadband termasuk implementasi LTE, Telkomsel menambah investasi yang sebesar 50 persen capek (capital expenditure) dialokasikan untuk jaringan 3G tambahnya.

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

a. Ada beberapa kelebihan teknologi LTE 4G yang sangat berbeda dengan teknologi sebelumnya, antara lain:

 Tingkat download sampai dengan 299.6 Mbis/s dan tingkat upload gingga 75.5 Mbis/s tergantung pada katrgori perangkat yang digunakan.

 Peningkatan dukungan untuk mobilitas, sebagai contoh dukungan untuk terminal bergerak hingga 350km/jam atau 500 km/jam tergantung pita frekuensi

 Dukungan untuk semua gelombang frekuensi yang saat ini digunakan oleh sistem IMT dan ITU-R

 Di daerah kota dan perkotaan, frekuensi band yang lebih tinggi (seperti 2.6 GHz di Uni Eropa)

digunakan untuk mendukung kecepatan tinggi mobile broadband.

b. Salah satu yang menjadi penyebab kenapa layanan teknologi LTE 4G blom bisa dinikmati oleh masyarakat Indonesia, itu dikarenakan aspek regulasi. Karena regulasi memegang peranan yang paling penting dalam bisnis telekomunikasi. Ada banyak aspek regulasi yang mempengaruhi pertumbuhan bisnis telekomunikasi bergerak pita lebar seperti ketersedian spektrum frekuensi, tarif, interkoneksi, konten, dan penomoran. Selain itu dari aspek Hardwere serta Software pendukung, itu dikarenakan modem untuk 4G masih sangat terbatas dan infrastruktur yang mendukung 4G belum merata di seluruh Indonesia.

Saran

Dari hasil Analisis yang dilakukan mengenai Analisis Penerapan Teknologi Jaringan LTE 4G di Indonesia, maka sebaiknya pemerintah segera mengatur regulasi tentang penetapan jaringan teknologi LTE 4G, agar dapat di implementasikan secepatnya di Indonesia, dan masyarakat Indonesia pun dapat merasakannya, terutama bagi yang telah memiliki gadget berbasis 4G.

DAFTAR PUSTAKA

Fadhli Fauzi, Gevin Sepria Harly, Hanrais HS , Analisis Penerapan Teknologi Jaringan LTE 4G Di Indonesia

http://www.teknokers.com/2011/12/tau kah-kamu-apa-itu-4g-lte-ini-dia.html (Diakses pada tanggal 1 Juni 2012)

http://www.teknoup.com/mobile/forum/topic/1289/tentang-teknologi-lte-long-term-evolution/ (Diakses pada tanggal 29 mei 2012)

http://id.wikipedia.org/wiki/LTE#LTE_di_Indonesia (Diakses pada tanggal 29 mei 2012)

http://www.teknokers.com/2012/03/kenapa-di-indonesia-tidak-ada-4g-ini.html (Diakses pada tanggal 29 mei 2012)

http://www.inilah.com/read/detail/1226592/kendala-teknologi-4g-di-indonesia (Diakses pada tanggal 1 Juni 2012)

http://mrbambang.wordpress.com/2011/08/19/belajar-dari-china-menyongsong-lte-di-indonesia/ (Diakses pada tanggal 30 mei 2012)

http://ilmukomputer.org/wp-content/uploads/2007/07/anjars-teknologi-3g.pdf, “sekilas tentang teknologi 3G”. (Diakses pada tanggal 29 mei 2012)

Toskala, H. H. and A. (2012). LTE Advanced: 3GPP Solution for IMT Advanced. John Wiley & Sons.

El-Feghi, Zakaria Sulima Zubi, A Jamil, H. A. (2014). Long Term Evolution Network Planning and Performance Measurement, 171–177.

Floatway Learning Center. (2014). Training Material 4G RF Planning.

Imtiaz, N., & Hamid, B. (2012). Nominal and Detailed LTE Radio Network Planning considering Future Deployment in Dhaka City, 50(17), 37–44.

Molisch, A. F. (2011). 7 . 6 . 1 Appendix 7 . A : The Okumura – Hata Model. In Wireleless Communications, Second Edition.

Baca Selengkapnya...

arsitektur family komputer

ARSITEKTUR FAMILY KOMPUTER (IBM)

A.FAMILY IBM  PC dan TURUNANNYA.

· Komputer personal pertama kali muncul setelah diperkenalkan mikroprosesor, yaitu chip tunggal yang terdiri dari set register , ALU dan unit control komputer

· IBM PC merupakan arsitektur bus tunggal yang disebut PC I/O Channel BUS atau PC BUS

· PC BUS melengkapi PC dengan 8 jalur data, 20 jalur alamat, sejumlah jalur kontrol dan ruang alamat fisik PC adalah 1 MB.

B.KONFIGURASI MIKRO KOMPUTER DASAR.

Chipset adalah set dari chip yang mendukung kompatibel yang mengimplementasikan berbagai fungsi tertentu seperti pengontrol interupt, pengontrol bus dan timer.

Chip khusus yang di sebut koprosesor yang beroperasi bersama dengan CPU guna meningkatkan fungsionalitasnya.

C.KOMPONEN IBM PC.

Berikut ini adalah komponen IBM PC :

·                     Sistem kontrol BUS : Pengontrol BUS, Buffer Data, dan Latches Alamat

·                     Sistem kontrol interuppt : Pengontrol Interuppt

·                     Sistem kontrol RAM & ROM : Chip RAM & ROM, Decoder Alamat, dan Buffer

·                     Sistem kontrol DMA : Pengontrol DMA

·                     Timer : Timer Interval Programmable

·                     Sistem kontrol I/O : Interface Paralel Programmable.

D.SISTEM SOFTWARE.

Sistem software adalah perangkat lunak komputer atau sistem operasi yang dirancang untuk mengoperasikan dan mengendalikan perangkat keras komputer dan untuk menyediakan platform untuk menjalankan aplikasi perangkat lunak .

Perangkat driver seperti komputer BIOS dan perangkat firmware menyediakan fungsionalitas dasar untuk mengoperasikan dan mengendalikan perangkat keras yang terhubung ke atau dibangun ke dalam komputer. The sistem operasi (contoh menonjol yang z / OS , Microsoft Windows , Mac OS X dan Linux ), memungkinkan bagian-bagian dari komputer untuk bekerja sama dengan melakukan tugas-tugas seperti mentransfer data yang antara memori dan disk atau output render ke perangkat display . Ini juga menyediakan platform untuk menjalankan tingkat tinggi perangkat lunak sistem dan perangkat lunak aplikasi . sistem Jendela adalah komponen dariantarmuka pengguna grafis (GUI), dan lebih spesifik dari lingkungan desktop , yang mendukung pelaksanaan window manager , dan menyediakan dukungan dasar untuk hardware grafis, perangkat menunjuk seperti mouse, dan keyboard. Kursor mouse juga umumnya ditarik oleh sistem windowing . software utilitas membantu untuk menganalisa, mengkonfigurasi, mengoptimalkan dan memelihara komputer.

E.MANFAAT ARSITEKTURAL ARSITEK KOMPUTER.

1.Aplicability.

Arsitektur di tujukan untuk aplikasi yang telah di tentukan.

2.maleability.

Arsitektur lebih mudah membangun sistem yang kecil,maka akan lebih baik.

3.expandibility.

Lebih besar aya kembang arsitektur dalam daya komputasi,ukuran memori,kapasitas I/O dan jumlah processor maka akan lebih baik.

4.comptible.

Baca Selengkapnya...

prosesor paralel

PROSESOR PARALEL

Ø  Paralel prosesor. 

adalah suatu prosesor dimana pelaksanaan instruksinya secara bersamaan waktunya.

Sehingga menyebabkan pelaksanaan suatu kejadian :

1. dalam interval waktu yang sama

2. dalam dalam waktu yang bersamaan

3. dalam waktu yang saling tumpang tindih

Ø  Teknik Pemrosesan Paralel

Pada prosesor paralel memiliki beberapa teknik pemrosesan :

1. Pipelining

2. Unit-unit fungsional berganda

3. Tumpang tindih antara operasi CPUdan I/O

4. Interleaving memori

5. Multiprograming

6. Multiprosesing

1. JARINGAN INTERKONEKSI .

Komunikasi diantara terminal-terminal yang berbeda harus dapat dilakukan dengan suatu media tertentu. Interkoneksi yang efektif antara prosesor dan modul memorisangat penting dalam lingkungan komputer. Menggunakan arsitektur bertopologi  busbukan merupakan solusi yang praktis karena bus hanya sebuah pilihan yang baik ketika digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen dengan jumlah yang sedikit.

Jumlah komponen dalam sebuah modul IC bertambah seiring waktu. Oleh karena itu, topologi  bus bukan topologi yang cocok untuk kebutuhan interkoneksi komponenkomponen di dalam modul IC. Selain itu juga tidak dapat diskalakan, diuji, dan kurang dapat disesuaikan, serta menghasilkan kinerja toleransi kesalahan yang kecil.

Di sisi lain, sebuah  crossbar yang ditunjukkan pada  Gambar 2.2  menyediakan interkoneksi penuh diantara semua terminal dari  suatu  sistem  tetapi  dianggap sangat kompleks, mahal untuk membuatnya, dan sulit untuk dikendalikan. Untuk alasan ini jaringan interkoneksi merupakan solusi media komunikasi yang baik untuk sistem komputer dan telekomunikasi. Jaringan ini membatasi jalur-jalur diantara terminal komunikasi yang berbeda untuk mengurangi kerumitan dalam menyusun elemen switching .

2. Mesin SIMD.

SIMD adalah singkatan dari Single Instruction, Multiple Data, merupakan sebuah istilah dalam komputasi yang merujuk kepada sekumpulan operasi yang digunakan untuk menangani jumlah data yang sangat banyak dalam paralel secara efisien, seperti yang terjadi dalam prosesor vektor atau prosesor larik. SIMD pertama kali dipopulerkan pada superkomputer skala besar, meski sekarang telah ditemukan pada komputer pribadi.

Contoh aplikasi yang dapat mengambil keuntungan dari SIMD adalah aplikasi yang memiliki nilai yang sama yang ditambahkan ke banyak titik data (data point), yang umum terjadi dalam aplikasi multimedia. Salah satu contoh operasinya adalah mengubah brightness dari sebuah gambar. Setiap pixel dari sebuah gambar 24-bit berisi tiga buah nilai berukuran 8-bit brightness dari porsi warna merah (red), hijau (green), dan biru (blue). Untuk melakukan perubahan brightness, nilai R, G, dan B akan dibaca dari memori, dan sebuah nilai baru ditambahkan (atau dikurangkan) terhadap nilai-nilai R, G, B tersebut dan nilai akhirnya akan dikembalikan (ditulis kembali) ke memori.

Prosesor yang memiliki SIMD menawarkan dua keunggulan, yakni:

·         Data langsung dapat dipahami dalam bentuk blok data, dibandingkan dengan beberapa data yang terpisah secara sendiri-sendiri. Dengan menggunakan blok data, prosesor dapat memuat data secara keseluruhan pada waktu yang sama. Daripada melakukan beberapa instruksi "ambil pixel ini, lalu ambil pixel itu, dst", sebuah prosesor SIMD akan melakukannya dalam sebuah instruksi saja, yaitu "ambil semua pixel itu!" (istilah "semua" adalah nilai yang berbeda dari satu desain ke desain lainnya). Jelas, hal ini dapat mengurangi banyak waktu pemrosesan (akibat instruksi yang dikeluarkan hanya satu untuk sekumpulan data), jika dibandingkan dengan desain prosesor tradisional yang tidak memiliki SIMD (yang memberikan satu instruksi untuk satu data saja).

·         Sistem SIMD umumnya hanya mencakup instruksi-instruksi yang dapat diaplikasikan terhadap semua data dalam satu operasi. Dengan kata lain, sistem SIMD dapat bekerja dengan memuat beberapa titik data secara sekaligus, dan melakukan operasi terhadap titik data secara sekaligus.

3. Mesin MIMD.

MIMD adalah sebuah singkatan dari,

(Multiple Instruction stream-Multiple Data stream)

yaitu sebuah komputer yang memiliki beberapa prosesor yang bersifat otonomus yang mampu melakukan instruksi yang berbeda pada data yang berbeda. Sistem terdistribusi umumnya dikenal sebagai MIMD, entah itu menggunakan satu ruangan memori secara bersama-sama atau sebuah ruangan memori yang terdistribusi.

Pada sistem komputer MIMD murni terdapat interaksi di antara pemrosesan. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses.

Komputer MIMD bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antara pemroses tinggi dan disebut loosely coupled jika tingkat interaksi antara pemroses rendah.

4. ARSITEKTUR PENGGANTI.

Dalam bidang teknik komputer, arsitektur pengganti merupakan konsep perencanaan atau struktur pengoperasian dasar dalam komputer atau bisa dikatakan rencana cetak biru dan deskripsi fungsional kebutuhan dari perangkat keras yang didesain. implementasi perencanaan dari masing-masing bagian seperti CPU, RAM, ROM, Memory Cache, dll.

Baca Selengkapnya...

PIPELINING DAN RISC ( REDUCE INTRUCTION SET COMPUTER)

PIPELINING dan RISC

1. PIPELINING.

Pengertian pipelining, pipelining yaitu suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersama tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontinu pada unit pemrosesan. Dengan cara ini, maka unit pemrosesan selalu bekerja.

Teknik pipeline ini dapat diterapkan pada berbagai tingkatan dalam sistemkomputer. Bisa pada level yang tinggi, misalnya program aplikasi, sampai pada tingkat yang rendah, seperti pada instruksi yang dijalankan oleh microprocessor.

Ø  Pengenalan Pipeline.

Prosesor Pipeline yang berputar adalah prosesor baru untuk arsitektur superscalar komputasi. Ini didasarkan pada cara yang mudah dan pipeline yang biasa, struktur yang dapat mendukung beberapa ALU untuk lebih efisien dalam pengiriman dari bagian beberapa instruksi. Daftar nilai arus yang berputar di sekitar pipa, dibuat oleh dependensi data lokal. Selama operasi normal, kontrol sirkuit tidak berada pada jalur yang kritis dan kinerja hanya dibatasi oleh data harga. Operasi mengalir dengan interval waktu sendiri. Ide utama dari Pipeline Prosesor yang berputar adalah circular uni-arah mengalir dari memori register oleh pusat waktu logika dan proses secara parallel dari operasi ALU.

Struktur lain yang menggunakan penyelesaian deteksi atau selain penundaan yang tepat dari pengaturan waktu pusat tetapi karena masalah waktu yang Syncronization, Pipelines memaksakan sebuah penurunan kinerja. Misalnya counterflow pipeline prosesor yang dirancang sekitar dua arah, pipa membawa petunjuk dan argumen dalam satu arah dan hasil yang lainnya b ini dapat menyebabkan Syncronization masalah antara prosesor.

Pipeline yang berputar menghindari masalah yang hanya melewati data dalam satu arah. Pada prinsipnya, prosesor dari register terus beredar di sekitar cincin yang berhubungan dengan berbagai fungsi ALU, akses memori dan sebagainya .ada tiap tahap, nilai-nilai yang memeriksa dan disampaikan, kemungkinan setelah perubahan, tidak signifikan dengan pengeluaran tambahan untuk sinkronisasi. Dispatched adalah instruksi dari pusat ke fungsi unit yang memungkinkan beberapa masalah instruksi .

Ø Instruksi pipeline

Tahapan pipeline :

1.      Mengambil instruksi dan membuffferkannya

2.      Ketika tahapan kedua bebas tahapan pertama mengirimkan instruksi yang dibufferkan tersebut .

3.      Pada saat tahapan kedua sedang mengeksekusi instruksi, tahapan pertama memanfaatkan siklus memori yang tidak dipakai untuk mengambil dan membuffferkan instruksi berikutnya .

Instuksi pipeline:

Karena untuk setiap tahap pengerjaan instruksi, komponen yang bekerja berbeda, maka dimungkinkan untuk mengisi kekosongan kerja di komponen tersebut.Sebagai contoh :

Instruksi 1: ADD  AX, AX

Instruksi 2: ADD EX, CX

Setelah CU menjemput instruksi 1 dari memori (IF), CU akan menerjemahkan instruksi tersebut(ID). Pada menerjemahkan instruksi  1 tersebut, komponen IF tidak bekerja. Adanya teknologi pipeline menyebabkan IF akan menjemput instruksi 2 pada saat ID menerjemahkan instruksi 1. Demikian seterusnya pada saat CU menjalankan instruksi 1 (EX), instruksi 2 diterjemahkan (ID).

Ø  Keuntungan pipelining .

1.      Waktu siklus prosesor berkurang, sehingga meningkatkan tingkat instruksi dalam kebanyakan kasus( lebih cepat selesai).

2.      Beberapa combinational sirkuit seperti penambah atau pengganda dapat dibuat lebih cepat dengan menambahkan lebih banyak sirkuit. Jika pipelining digunakan sebagai pengganti, hal itu dapat menghemat sirkuit & combinational yang lebih kompleks.

3.      Pemrosesan dapat dilakukan lebih cepat, dikarenakan beberapa proses dilakukan secara bersamaan dalam satu waktu.

Ø  Kerugian pipeline .

1.      Pipelined prosesor menjalankan beberapa instruksi pada satu waktu. Jika ada beberapa cabang yang mengalami penundaan cabang (penundaan memproses data) dan akibatnya proses yang dilakukan cenderung lebih lama.

2.      Instruksi latency di non-pipelined prosesor sedikit lebih rendah daripada dalam pipelined setara. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa intruksi ekstra harus ditambahkan ke jalur data dari prosesor pipeline.

3.      Kinerja prosesor di pipeline jauh lebih sulit untuk meramalkan dan dapat bervariasi lebih luas di antara program yang berbeda.

4.      Karena beberapa instruksi diproses secara bersamaan ada kemungkinan instruksi tersebut sama-sama memerlukan resource yang sama, sehingga diperlukan adanya pengaturan yang tepat agar proses tetap berjalan dengan benar.

5.      Sedangkan ketergantungan terhadap data, bisa muncul, misalnya instruksi yang berurutan memerlukan data dari instruksi yang sebelumnya.

6.      Kasus Jump, juga perlu perhatian, karena ketika sebuah instruksi meminta untuk melompat ke suatu lokasi memori tertentu, akan terjadi perubahan program counter, sedangkan instruksi yang sedang berada dalam salah satu tahap proses yang berikutnya mungkin tidak mengharapkan terjadinya perubahan program counter.

2. PROSESOR VEKTOR PIPELINING.

Sebuah prosesor vektor atau prosesor array, adalah unit pemrosesan sentral (CPU) yang mengimplementasikan set instruksi berisi instruksi yang beroperasi pada satu dimensi array data yang disebut vektor. Hal ini kontras dengan prosesor skalar , yang instruksi beroperasi pada item data tunggal. Meskipun prosesor Intel dan klon mereka desain awalnya sebagai skalar, model baru berisi peningkatan jumlah vektor instruksi khusus seperti yang disediakan oleh Ekstensi Vector Lanjutan ditetapkan. Prosesor vektor pertama kali muncul pada 1970-an, dan membentuk dasar dari yang palingsuperkomputer di tahun 1980 dan 1990-an. Perbaikan dalam prosesor skalar, terutamamikroprosesor , mengakibatkan penurunan prosesor vektor tradisional di superkomputer, dan munculnya teknik pengolahan vektor di CPU pasar massal sekitar awal 1990-an. Hari ini, CPU komoditas yang paling mengimplementasikan arsitektur yang menampilkan instruksi untuk beberapa pemrosesan vektor pada beberapa (vektoralisasi) set data, biasanya dikenal sebagai SIMD (S Ingle saya nstruction, M ultiple D ata). Teknik pemrosesan vektor juga ditemukan di konsol video game hardware danakselerator grafis . Pada tahun2000, IBM , Toshiba dan Sony berkolaborasi untuk menciptakan prosesor Cell , yang terdiri dari satu prosesor skalar dan delapan prosesor vektor, yang ditemukan digunakan dalam Sony PlayStation 3 di antara aplikasi lain.Desain CPU lain mungkin termasuk beberapa instruksi untuk pemrosesan vektor pada beberapa (vectorised) set data, biasanya dikenal sebagai MIMD (M ultiple saya nstruction, M ultiple D ata). Desain seperti biasanya didedikasikan untuk aplikasi tertentu dan tidak umum dipasarkan untuk komputasi tujuan umum .

3. REDUCE INSTRUCTION SET COMPUTER (RISC) .

Kata “reduced” berarti pengurangan pada set instruksi. RISC merupakan rancangan arsitektur CPU yang mengembil dasar filosofi bahwa prosesor dibuat dengan arsitektur yang tidak rumit dengan membatasi jumlah instruksi hanya pada instruksi dasar yang diperlukan saja. Dengan kata lain RISC adalah arsitektur komputer dengan kumpulan perintah (instruksi) yang sederhana, tetapi dalam kesederhanaan tersebut didapatkan kecepatan operasi setiap siklus instruksinya. Kebanyakan pada proses RISC , instruksi operasi dasar aritmatik hanya penjumlahan dan pengurangan, untuk perkalian dan pembagian sudah dianggap operasi ang kompleks. RISC menyederhanakan rumusan perintah sehingga lebih efisien dalam penyusunan kompiler yang pada akhirnya dapat memaksimumkan kinerja program yang ditulis dalam bahasa tingkat tinggi.

Ada beberapa elemen penting dalam arsitektur RISC, yaitu :

Ø  Set instruksi yang terbatas dan sederhana

Ø  Register general-purpose yang berjumlah banyak, atau pengguanaan teknologi kompiler untuk mengoptimalkan pemakaian regsiternya.

Ø  Penekanan pada pengoptimalan pipeline instruksi.

Ciri-ciri karakteristik RISC :

Ø  Instruksi berukuran tunggal.

Ø  Ukuran yang umum adalah 4 byte.

Ø  Jumlah mode pengalamatan data yang sedikit, biasanya kurang dari lima buah.

Ø  Tidak terdapat pengalamatan tak langsung.

Ø  Tidak terdapat operasi yang menggabungkan operasi load/store dengan operasi aritmatika .

Ada tiga buah elemen yang menentukan karakter arsitektur RISC, yaitu:
• Penggunaan register dalam jumlah yang besar. Hal ini dimaksudkan untuk mengoptimalkan pereferensian operand.
• Diperlukan perhatian bagi perancangan pipeline instruksi. Karena tingginya proporsi instruksi pencabangan bersyarat dan prosedur call, pipeline instruksi yang bersifat langsung dan ringkas akan menjadi tidak efisien.
• Terdapat set instruksi yang disederhanakan (dikurangi).

Perkembangan RISC
Pada tahun 1980, John Cocke di IBM menghasilkan minikomputer eksperimental, yaitu IBM 801 dengan prosesor komersial pertama yang menggunakan RISC. Pada tahun itu juga, Kelompok Barkeley yang dipimpin David Patterson mulai meneliti rancangan RISC dengan menghasilkan RISC-1 dan RISC-2.

Pemakai Teknik RISC
• IBM dengan Intel Inside-nya.
• Prosessor PowerPC, prosessor buatan motorola yang menjadi otak utama komputer Apple Macintosh.

Konsep Arsitektur RISC
Konsep arsitektur RISC banyak menerapkan proses eksekusi pipeline. Meskipun jumlah perintah tunggal yang diperlukan untuk melakukan pekerjaan yang diberikan mungkin lebih besar, eksekusi secara pipeline memerlukan waktu yang lebih singkat daripada waktu untuk melakukan pekerjaan yang sama dengan menggunakan perintah yang lebih rumit. RISC memerlukan memori yang lebih besar untuk mengakomodasi program yang lebih besar. Dengan mengoptimalkan penggunaan memori register diharapkan siklus operasi semakin cepat.

RISC vs CISC
Dari segi kecepatannya, Reduced Instruction Set Computer (RISC) lebih cepat dibandingkan dengan Complex Instruction Set Computer (CISC). Ini dikarenakan selain instruksi-instruksi pada RISC lebih mudah untuk diproses, RISC menyederhanakan instruksi . Jumlah instruksi yang dimiliki oleh prosesor RISC kebanyakan berjumlah puluhan (±30-70), contoh: COP8 buatan NationalSemiconductor memiliki 58 instruksi; sedangkan untuk prosesor CISC jumlahnya sudah dalam ratusan (±100 atau lebih).
CISC dirancang untuk meminimumkan jumlah perintah yang diperlukan untuk mengerjakan pekerjaan yang diberikan (Jumlah perintah sedikit tetapi rumit). Konsep CISC menjadikan mesin mudah untuk diprogram dalam bahasa rakitan, tetapi konsep ini menyulitkan dalam penyusunan kompiler bahasa pemrograman tingkat tinggi. Dalam CISC banyak terdapat perintah bahasa mesin.

Eksekusi Instruksi RISC
Waktu eksekusi dapat dirumuskan dengan:
Waktu eksekusi = N x S x T
Dengan: N adalah jumlah perintah
S adalah jumlah rata-rata langkah per perintah
T adalah waktu yang diperlukan untuk melaksanakan satu langkah
• Kecepatan eksekusi dapat ditingkatkan dengan menurunkan nilai dari ketiga varisbel di atas.
• Arsitektur CISC berusaha menurunkan nilai N (jumlah perintah), sedangkan
• Arsitektur RISC berusaha menurunkan nilai S dan T.
• Proses pipeline dapat digunakan untuk membuat nilai efektif S mendekati 1 (satu) artinya komputer menyelesaikan satu perintah dalam satu siklus waktu CPU.
• Nilai T dapat diturunkan dengan merancang perintah yang sederhana.

Ø  KESIMPULAN. 

Prosessor dengan arsitektur RISC, yang berkembang dari riset akademis telah menjadi prosessor komersial yang terbukti mampu beroperasi lebih cepat dan efisien. Bila teknik rancangan RISC maupun CISC terus dikembangkan maka pengguna komputer tidak perlu lagi mempedulikan prosessor apa yang ada di dalam sistem komputernya, selama prosessor tersebut dapat menjalankan sistem operasi ataupun program aplikasi yang diinginkan secara cepat dan efisien.

PROSESOR PARALEL

Ø  Paralel prosesor. 

adalah suatu prosesor dimana pelaksanaan instruksinya secara bersamaan waktunya.

Sehingga menyebabkan pelaksanaan suatu kejadian :

1. dalam interval waktu yang sama

2. dalam dalam waktu yang bersamaan

3. dalam waktu yang saling tumpang tindih

Ø  Teknik Pemrosesan Paralel

Pada prosesor paralel memiliki beberapa teknik pemrosesan :

1. Pipelining

2. Unit-unit fungsional berganda

3. Tumpang tindih antara operasi CPUdan I/O

4. Interleaving memori

5. Multiprograming

6. Multiprosesing

1. JARINGAN INTERKONEKSI .

Komunikasi diantara terminal-terminal yang berbeda harus dapat dilakukan dengan suatu media tertentu. Interkoneksi yang efektif antara prosesor dan modul memorisangat penting dalam lingkungan komputer. Menggunakan arsitektur bertopologi  busbukan merupakan solusi yang praktis karena bus hanya sebuah pilihan yang baik ketika digunakan untuk menghubungkan komponen-komponen dengan jumlah yang sedikit.

Jumlah komponen dalam sebuah modul IC bertambah seiring waktu. Oleh karena itu, topologi  bus bukan topologi yang cocok untuk kebutuhan interkoneksi komponenkomponen di dalam modul IC. Selain itu juga tidak dapat diskalakan, diuji, dan kurang dapat disesuaikan, serta menghasilkan kinerja toleransi kesalahan yang kecil.

Di sisi lain, sebuah  crossbar yang ditunjukkan pada  Gambar 2.2  menyediakan interkoneksi penuh diantara semua terminal dari  suatu  sistem  tetapi  dianggap sangat kompleks, mahal untuk membuatnya, dan sulit untuk dikendalikan. Untuk alasan ini jaringan interkoneksi merupakan solusi media komunikasi yang baik untuk sistem komputer dan telekomunikasi. Jaringan ini membatasi jalur-jalur diantara terminal komunikasi yang berbeda untuk mengurangi kerumitan dalam menyusun elemen switching .

2. Mesin SIMD.

SIMD adalah singkatan dari Single Instruction, Multiple Data, merupakan sebuah istilah dalam komputasi yang merujuk kepada sekumpulan operasi yang digunakan untuk menangani jumlah data yang sangat banyak dalam paralel secara efisien, seperti yang terjadi dalam prosesor vektor atau prosesor larik. SIMD pertama kali dipopulerkan pada superkomputer skala besar, meski sekarang telah ditemukan pada komputer pribadi.

Contoh aplikasi yang dapat mengambil keuntungan dari SIMD adalah aplikasi yang memiliki nilai yang sama yang ditambahkan ke banyak titik data (data point), yang umum terjadi dalam aplikasi multimedia. Salah satu contoh operasinya adalah mengubah brightness dari sebuah gambar. Setiap pixel dari sebuah gambar 24-bit berisi tiga buah nilai berukuran 8-bit brightness dari porsi warna merah (red), hijau (green), dan biru (blue). Untuk melakukan perubahan brightness, nilai R, G, dan B akan dibaca dari memori, dan sebuah nilai baru ditambahkan (atau dikurangkan) terhadap nilai-nilai R, G, B tersebut dan nilai akhirnya akan dikembalikan (ditulis kembali) ke memori.

Prosesor yang memiliki SIMD menawarkan dua keunggulan, yakni:

·         Data langsung dapat dipahami dalam bentuk blok data, dibandingkan dengan beberapa data yang terpisah secara sendiri-sendiri. Dengan menggunakan blok data, prosesor dapat memuat data secara keseluruhan pada waktu yang sama. Daripada melakukan beberapa instruksi "ambil pixel ini, lalu ambil pixel itu, dst", sebuah prosesor SIMD akan melakukannya dalam sebuah instruksi saja, yaitu "ambil semua pixel itu!" (istilah "semua" adalah nilai yang berbeda dari satu desain ke desain lainnya). Jelas, hal ini dapat mengurangi banyak waktu pemrosesan (akibat instruksi yang dikeluarkan hanya satu untuk sekumpulan data), jika dibandingkan dengan desain prosesor tradisional yang tidak memiliki SIMD (yang memberikan satu instruksi untuk satu data saja).

·         Sistem SIMD umumnya hanya mencakup instruksi-instruksi yang dapat diaplikasikan terhadap semua data dalam satu operasi. Dengan kata lain, sistem SIMD dapat bekerja dengan memuat beberapa titik data secara sekaligus, dan melakukan operasi terhadap titik data secara sekaligus.

3. Mesin MIMD.

MIMD adalah sebuah singkatan dari,

(Multiple Instruction stream-Multiple Data stream)

yaitu sebuah komputer yang memiliki beberapa prosesor yang bersifat otonomus yang mampu melakukan instruksi yang berbeda pada data yang berbeda. Sistem terdistribusi umumnya dikenal sebagai MIMD, entah itu menggunakan satu ruangan memori secara bersama-sama atau sebuah ruangan memori yang terdistribusi.

Pada sistem komputer MIMD murni terdapat interaksi di antara pemrosesan. Hal ini disebabkan seluruh aliran dari dan ke memori berasal dari space data yang sama bagi semua pemroses.

Komputer MIMD bersifat tightly coupled jika tingkat interaksi antara pemroses tinggi dan disebut loosely coupled jika tingkat interaksi antara pemroses rendah.

4. ARSITEKTUR PENGGANTI.

Dalam bidang teknik komputer, arsitektur pengganti merupakan konsep perencanaan atau struktur pengoperasian dasar dalam komputer atau bisa dikatakan rencana cetak biru dan deskripsi fungsional kebutuhan dari perangkat keras yang didesain. implementasi perencanaan dari masing-masing bagian seperti CPU, RAM, ROM, Memory Cache, dll.

SUMBER :

·                        http://gamapermana80.blogspot.com/2012/01/pipelining-dan-risc.html

·                        http://next-timexxxx.blogspot.com/2012/01/pipelining-dan-risc.html

·                        http://archpineapple.blogspot.com/2009/12/pengertian-risc.html

·                        http://id.scribd.com/doc/17220400/Paralel-Prosesor

·                        http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19839/4/Chapter%20II.pdf

·                        http://id.wikipedia.org/wiki/SIMD

·                        http://id.wikipedia.org/wiki/Taksonomi_Flynn

·                        http://soulofmine.wordpress.com/2011/04/01/parallel-processing/

Baca Selengkapnya...