pipeline dan pipestage

Pipeline

Pipeline adalah mesin yang melaksanakan beberapa komputasi yang berbeda secara bersama-sama, namun pada saat itu setiap komputasi akan berada dalam tahapan eksekusi yang berbeda.

Pipeline pada Microprocessor
-Teknologi pipeline yang digunakan pada komputer bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari komputer.
-Secara sederhana, pipeline adalah suatu cara yang digunakan untuk melakukan sejumlah kerja secara bersamaan tetapi dalam tahap yang berbeda yang dialirkan secara kontinu pada unit pemrosesan. Dengan cara ini, maka unit pemroses selalu bekerja.

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

Thread, Hyper Thread, Multi Thread

Thread

Ulir atau thread (singkatan dari "thread of execution") dalam ilmu komputer, diartikan sebagai sekumpulan perintah (instruksi) yang dapat dilaksanakan (dieksekusi) secara sejajar dengan ulir lainnya, dengan menggunakan cara time slice (ketika satu CPU melakukan perpindahan antara satu ulir ke ulir lainnya) atau multiprocess (ketika ulir-ulir tersebut dilaksanakan oleh CPU yang berbeda dalam satu sistem). Ulir sebenarnya mirip dengan proses, tapi cara berbagi sumber daya antara proses dengan ulir sangat berbeda. Multiplethread dapat dilaksanakan secara sejajar pada sistem komputer. Secara umum multithreading melakukan time-slicing (sama dengan time-division multipleks), di mana sebuah CPU bekerja pada ulir yang berbeda, di mana suatu kasus ditangani tidak sepenuhnya secara serempak, untuk CPU tunggal pada dasarnya benar-benar melakukan sebuah pekerjaan pada satu waktu. Teknik penggantian (switching) ini memungkinkan CPU seolah-olah bekerja secara serempak.

Hyper Thread

Sebuah prosesor yang dilengkapi teknologi hyper-threading oleh

software‘Operating system’ dianggap terdiri dari 2 prosesor (2‘logical’processor).

Dengan demikian ‘operating system’ dapat bekerja secara simultan di kedua

prosesor (‘logical’ prosesor) tersebut. Hal ini mengakibatkan prosesor dapat

memproses beberapa pekerjaan (berkas/tugas) sekaligus, sehingga pemrosesan

berjalan lebih cepat dan memperpendek waktu kerja. Boleh juga dikatakan,

dengan adanya teknologi Hyper-threading ini memungkinkan sebuah prosesor

bekerja seperti ‘dual prosesor’, atau prosesor tunggal dibaca seolah-olah

menjadi ganda. Hal ini terjadi karena teknologi ini bekerja dengan cara

menggandakan (menduplikasi) bagian/seksi tertentu dariprosesor (menyimpan

catatan arsitektur prosesor).

Multi Thread

Arti istilah Multithreading dianggap berkaitan erat dengan pengertian multi thread merupakan jalannya beberapa proses dengan urutan yang cepat (multitasking) dalam satu program. Multithreading ini merupakaan teknik pada manipulasi data dimana node-node pada struktur pohon data berisi penunjuk ke node yang lebih tinggi untuk membuat lintasan struktur menjadi lebih efisien.

Kalau sebelumnya kita telah mempelajari tentang proses, namun seiring berjalannya waktu dan tuntutan teknologi ternyata ditemukan kelemahan yang sebenarnya bisa diminimalisir pada proses. Untuk itulah diciptakan thread yang merupakan cara dari komputer untuk menjalankan dua atau lebih task dalam waktu bersamaan, sedangkan multithreading adalah cara komputer untuk membagi-bagi pekerjaan yang dikerjakan sebagian-sebagian dengan cepat sehingga menimbulkan efek seperti menjalakan beberapa task secara bersamaan walaupun otaknya hanya satu.

Skalar dan super skalar

Skalar

Prosesor skalar menggambarkan kelas paling sederhana dari prosesor komputer.^[1] Prosesor skalar memproses 1 item data pada suatu waktu (item data khas yang menjadi integral atau bilangan titik melayang). Sebaliknya, dalam sebuah prosesor vektor, sebuah petunjuk sederhana beroperasi secara serentak pada item-item data berlipat ganda. Perbedaannya dapat disamakan antara aritmatika skalar dan vektor.

                  Superscalar (superskalar)

Superscalar (superskalar) adalah arsitektur prosessor yang memungkinkan eksekusi yang bersamaan (parallel) dari instruksi yang banyak pada tahap pipeline yang sama sebaik tahap pipeline yang lain.

Merupakan salah satu rancangan untuk meningkatkan kecepatan CPU. Kebanyakan dari komputer saat ini menggunakan mekanisme superscalar ini. Standar pipeline yang digunakan adalah untuk pengolahan bilangan matematika integer (bilangan bulat, bilangan yang tidak memiliki pecahan), kebanyakan CPU juga memiliki kemampuan untuk pengolahan untuk data floating point (bilangan berkoma). Pipeline yang mengolah integer dapat juga digunakan untuk mengolah data bertipe floating point ini, namun untuk aplikasi tertentu, terutama untuk aplikasi keperluan ilmiah CPU yang memiliki kemampuan pengolahan floating point dapat meningkatkan kecepatan prosesnya secara dramatis.

Superscalar ini mampu menjlankan Instruction Level Parallelism dengan satu prosesor. Superscalar dapat diaplikasikan di RISC dan CISC, tapi pada umumnya RISC.

Peristiwa menarik yang bisa dilakukan dengan metoda superscalar ini adalah dalam hal memperkirakan pencabangan instruksi (brach prediction) serta perkiraan eksekusi perintah (speculative execution). Peristiwa ini sangat menguntungkan buat program yang membutuhkan pencabangan dari kelompok intruksi yang dijalankankannya.

Program yang terdiri dari kelompok perintah bercabang ini sering digunakan dalam pemrograman. Contohnya dalam menentukan aktivitas yang dilakukan oleh suatu sistem berdasarkan umur seseorang yang sedang diolahnya, katakanlah jika umur yang bersangkutan lebih dari 18 tahun, maka akan diberlakukan instruksi yang berhubungan dengan umur tersebut, anggaplah seseorang tersebut dianggap telah dewasa, sedangkan untuk kondisi lainnya dianggap belum dewasa. Tentu perlakuannya akan dibedakan sesuai dengan sistem yang sedang dijalankan.

Organisasi Superscalar secara umum

Alasan desain Superscalar

Sebagian besar operasi menggunakan besaran/nilai skalar Operasi ini memungkinkan peningkatan kinerja sistem hingga level tertentu Superscalar Implementation

Proses fetch dari beberapa instruksi secara bersamaan. Logika untuk menentukan ketergantungan sebenarnya yang meliputi nilai register Mekanisme untuk mengkomunikasikan nilai tersebut. Mekanisme untuk menginisialisasi instruksi paralel. Tersedianya sumber untuk eksekusi paralel dari beberapa instruksi. Mekanisme processing instruksi dengan urutan yg sesuai