Quantum Gates dan Algoritma Shor, Parallelism Concept, Distributed Processing, Architectural Parallel Computer, Pengantar Thread Programming, Pengantar Massage Passing

 

1.     Quantum Gates dan Algoritma Shor

Algoritma Shor

Algoritma Shor, dinamai matematikawan Peter Shor , adalah algoritma kuantum yaitu merupakan suatu algoritma yang berjalan pada komputer kuantum yang berguna untuk faktorisasi bilangan bulat. Algoritma Shor dirumuskan pada tahun 1994.  Inti dari algoritma ini merupakan bagaimana cara menyelesaikan faktorisasi terhadap bilanga interger atau bulat yang besar.

Efisiensi algoritma Shor adalah karena efisiensi kuantum Transformasi Fourier , dan modular eksponensial. Jika sebuah komputer kuantum dengan jumlah yang memadai qubit dapat beroperasi tanpa mengalah kebisingan dan fenomena interferensi kuantum lainnya, algoritma Shor dapat digunakan untuk memecahkan kriptografi kunci publik skema seperti banyak digunakan skema RSA.

Algoritma Shor terdiri dari dua bagian:

- Penurunan yang bisa dilakukan pada komputer klasik, dari masalah anjak untuk masalah ketertiban temuan.

- Sebuah algoritma kuantum untuk memecahkan masalah order-temuan.

 

Hambatan runtime dari algoritma Shor adalah kuantum eksponensial modular yang jauh lebih lambat dibandingkan dengan kuantum Transformasi Fourier dan pre-/post-processing klasik. Ada beberapa pendekatan untuk membangun dan mengoptimalkan sirkuit untuk eksponensial modular. Yang paling sederhana dan saat ini yaitu pendekatan paling praktis adalah dengan menggunakan meniru sirkuit aritmatika konvensional dengan gerbang reversibel , dimulai dengan penambah ripple-carry. Sirkuit Reversible biasanya menggunakan nilai pada urutan n ^ 3, gerbang untuk n qubit. Teknik alternatif asimtotik meningkatkan jumlah gerbang dengan menggunakan kuantum transformasi Fourier , tetapi tidak kompetitif dengan kurang dari 600 qubit karena konstanta tinggi.

 

Quantum Gates

Quantum Gates / Gerbang Quantum merupakan sebuah aturan logika / gerbang logika yang berlaku pada quantum computing. Prinsip kerja dari quantum gates hampir sama dengan gerbang logika pada komputer digital. Jika pada komputer digital terdapat beberapa operasi logika seperti AND, OR, NOT, pada quantum computing gerbang quantum terdiri dari beberapa bilangan qubits, sehingga quantum gates lebih susah untuk dihitung daripada gerang logika pada komputer digital.

 

Prosedur berikut menunjukkan bagaimana cara untuk membuat sirkuit reversibel yang mensimulasikan dan sirkuit ireversibel sementara untuk membuat penghematan yang besar dalam jumlah ancillae yang digunakan.

- Pertama mensimulasikan gerbang di babak pertama tingkat

- Jauhkan hasil gerbang di tingkat d/2 secara terpisah

- Bersihkan bit ancillae

- Gunakan mereka untuk mensimulasikan gerbang di babak kedua tingkat

- Setelah menghitung output, membersihkan bit ancillae

- Bersihkan hasil tingkat d/2

 

Melihat gerbang reversibel ireversibel klasik dan klasik, memiliki konteks yang lebih baik untuk menghargai fungsi dari gerbang kuantum. Sama seperti setiap perhitungan klasik dapat dipecah menjadi urutan klasik gerbang logika yang bertindak hanya pada bit klasik pada satu waktu, sehingga juga bisa setiap kuantum perhitungan dapat dipecah menjadi urutan gerbang logika kuantum yang bekerja pada hanya beberapa qubit pada suatu waktu. Perbedaan utama adalah bahwa gerbang logika klasik memanipulasi nilai bit klasik, 0 atau 1, gerbang kuantum dapat sewenang-wenang memanipulasi nilai kuantum multi-partite termasuk superposisi dari komputasi dasar yang juga dilibatkan. Jadi gerbang logika kuantum perhitungannya jauh lebih bervariasi daripada gerbang logika perhitungan klasik.

 

2.     Parallelism Concept

Paralelisme (parallelism) lahir dari pendekatan yang biasa dipergunakan oleh para perancang sistem untuk menerapkan konsep pemrosesan konkuren. Teknik ini meningkatkan kecepatan proses dengan cara memperbanyak jumlah modul perangkat keras yang dapat beroperasi secara simultan disertai dengan membentuk beberapa proses yang bekerja secara simultan pada modul-modul perangkat keras tersebut. Secara formal, pemrosesan paralel adalah sebuah bentuk efisien pemrosesan informasi yang menekankan pada eksploitasi dari konkurensi kejadian-kejadian dalam proses komputasi.Pemrosesan paralel dapat terjadi pada beberapa tingkatan (level) proses. Tingkatan tertinggi pemrosesan paralel terjadi pada proses di antara banyak job (pekerjaan) atau pada program yang menggunakan multiprogramming, time sharing, dan multiprocessing. Multiprogramming kemampuan eksekusi terhadap beberapa proses perangkat lunak dalam sebuah system secara serentak, jika dibandingkan dengan sebuah proses dalam satu waktu, dan timesharing berarti menyediakan pembagian selang waktu yang tetap atau berubah-ubah untuk banyak program. Multiprocessing adalah dukungan sebuah sistem untuk mendukung lebih dari satu prosesor dan mengalokasikan tugas kepada prosesor-prosesor tersebut. Multiprocessing sering diimplementasikan dalam perangkat keras (dengan menggunakan beberapa CPU sekaligus), sementara multiprogramming sering digunakan dalam perangkat lunak. Sebuah sistem mungkin dapat memiliki dua kemampuan tersebut, salah satu di antaranya, atau tidak sama sekali. Pemrosesan paralel dapat juga terjadi pada proses di antara prosedurprosedur atau perintah perintah (segmen program) pada sebuah program.

 

3.     Distributed Processing

Mengerjakan semua proses pengolahan data secara bersama antara komputer pusat dengan beberapa komputer yang lebih kecil dan saling dihubungkan melalui jalur komunikasi. Setiap komputer tersebut memiliki prosesor mandiri sehingga mampu mengolah sebagian data secara terpisah, kemudian hasil pengolahan tadi digabungkan menjadi satu penyelesaian total. Jika salah satu prosesor mengalami kegagalan atau masalah yang lain akan mengambil alih tugasnya.

 

 

4.     Architectural Parallel Computer

SISD

Single Instruction – Single Data. Komputer ini memiliki hanya satu prosesor dan satu instruksi yang dieksekusi secara serial. Komputer ini adalah tipe komputer konvensional. Beberapa contoh komputer yang menggunakan model SISD adalah UNIVAC1, IBM 360, CDC 7600, Cray 1 dan PDP 1.



 

 

SIMD

Single Instruction – Multiple Data. Komputer ini memiliki lebih dari satu prosesor, tetapi hanya mengeksekusi satu instruksi secara paralel pada data yang berbeda pada level lock-step. Komputer vektor adalah salah satu komputer paralel yang menggunakan arsitektur ini. Beberapa contoh komputer yang menggunakan model SIMD adalah ILLIAC IV, MasPar, Cray X-MP, Cray Y-MP, Thingking Machine CM-2 dan Cell Processor (GPU).

 


 

MISD

Multiple Instructions – Single Data. Teorinya komputer ini memiliki satu prosesor dan mengeksekusi beberapa instruksi secara paralel. Sampai saat ini belum ada komputer yang menggunakan model MISD karena sistemnya tidak mudah.

 


 

MIMD

Multiple Instructions – Multiple Data. Komputer ini memiliki lebih dari satu prosesor dan mengeksekusi lebih dari satu instruksi secara paralel. Tipe komputer ini yang paling banyak digunakan untuk membangun komputer paralel, bahkan banyak supercomputer yang menerapkan arsitektur ini. Beberapa komputer yang menggunakan model MIMD adalah IBM POWER5, HP/Compaq AlphaServer, Intel IA32, AMD Opteron, Cray XT3 dan IBM BG/L.

 

 

Sistem komputer paralel dibedakan dari cara kerja memorinya menjadi shared memory dan distributed memory. Shared memory berarti memori tunggal diakses oleh satu atau lebih prosesor untuk menjalankan instruksi sedangkan distributed memory berarti setiap prosesor memiliki memori sendiri untuk menjalankan instruksi. Komponen-komponen utama dari arsitektur komputer paralel cluster PC antara lain:

  1. Prosesor (CPU). Bagian paling penting dalam sistem, untuk multicore terdapat lebih dari satu core yang mengakses sebuah memori (shared memory).
  2. Memori. Bagian ini dapat diperinci lagi menjadi beberapa bagian penyusunnya seperti RAM, cache memory dan memori eksternal.\
  3. Sistem Operasi. Software dasar untuk menjalankan sistem komputer.
  4. Cluster Middleware. Antarmuka antara hardware dan software.
  5. Programming Environment dan Software Tools. Software yang digunakan untuk pemrograman paralel termasuk software pendukungnya.
  6. User Interface. Software yang menjadi perantara hardware dengan user.
  7. Aplikasi. Software berisi program permasalahan yang akan diselesaikan.
  8.  Jaringan. Penghubung satu PC (prosesor) dengan PC yang lain sehingga memungkinkan pemanfaatan sumberdaya secara simultan.

 

5.     Pengantar Thread Programming

Thread dalam sistem operasi dapat diartikan sebagai sekumpulan perintah (instruksi) yang dapatdilaksanakan (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  roses, 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 manasebuah 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. Thread saling berbagi bagian program, bagian data dan sumber daya sistem operasi denganthread lain yang mengacu pada proses yang sama. Thread terdiri atas ID thread, program counter, himpunan register, dan stack. Dengan banyak kontrol thread proses dapat melakukan lebih dari satu pekerjaan pada waktu yang sama. Proses merupakan lingkungan eksekusi bagi thread-thread yang dimilikinya. Thread-thread di satu proses memakai bersama sumber daya yang dimiliki proses, yaitu :

  •          Ruang alamat.
  •          Himpunan berkas yang dibuka.
  •         Proses-proses anak.
  •          Timer-timer.
  •          Snyal-sinyal.
  •         Sumber daya-sumber daya lain milik proses.

 

 

6.     Pengantar Massage Passing

Massage Passing merupkan suatu teknik bagaimana mengatur suatu alur komunikasi messaging terhadap proses pada system. Message passing dalam ilmu komputer adalah suatu bentuk komunikasi yang digunakan dalam komputasi paralel, pemrograman-berorientasi objek, dan komunikasi interprocess. Dalam model ini, proses atau benda dapat mengirim dan menerima pesan yang terdiri dari nol atau lebih byte, struktur data yang kompleks, atau bahkan segmen kode ke proses lainnya dan dapat melakukan sinkronisasi. Paradigma Message passing yaitu :

1.                  Banyak contoh dari paradigma sekuensial dipertimbangkan bersama-sama.

2.                  Programmer membayangkan beberapa prosesor, masing-masing dengan memori, dan                  menulis sebuah program untuk berjalan pada setiap prosesor.

3.                  Proses berkomunikasi dengan mengirimkan pesan satu sama lain.


Terdapat beberapa metode dalam pengiriman pesan yaitu :

1. Synchronous Message Passing

Pengirim menunggu untuk mengirim pesan sampai penerima siap untuk menerima pesan. Oleh karena itu tidak ada buffering. Selain itu Pengirim tidak bisa mengirim pesan untuk dirinya sendiri.

2. Ansynchronous Message Passing

Pengirim akan mengirim pesan kapanpun dia mau. Pengirim tidak peduli ketika penerima belum siap untuk menerima pesan. Oleh karena itu diperlukan buffering untuk menampung pesan sementara sampai penerima siap menerima pesan. Selain itu pengirim dapat pesan untuk dirinya sendiri.

 

 

 

Sumber :

Barry Wilkinson, Michael Allen. Parallel Programming - Teknik dan Aplikasi Menggunakan Jaringan Workstation & Komputer Paralel. Indonesia: Andi

Dayat Suryana. 2012. Mengenal Komputer. Jakarta: CreateSpace Independent Publishing Platform

https://www.academia.edu/32862097/PENGANTAR_KOMPUTASI_MODERN_Quantum_Computation

http://publication.gunadarma.ac.id/bitstream/123456789/1277/1/50407705.pdf

https://elib.unikom.ac.id/download.php?id=34561

https://www.slideshare.net/ranjitbanshpal/parallelization-using-open-mp



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Pengaruh Berpakaian Budaya Barat Terhadap Rakyat Indonesia

Pengaruh Berpakaian Budaya Barat Terhadap Rakyat Indonesia Oleh Raka Koesandri Wibowo Jurusan Teknik Informatika Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma Abstrak Kebudayaan sangat erat hubungannya dengan masyarakat. Kebudayaan adalah sesuatu yang akan mempengaruhi tingkat pengetahuan dan meliputi sistem ide atau gagasan yang terdapat dalam pikiran manusia, sehingga dalam kehidupan sehari-hari, kebudayaan itu bersifat abstrak. Sedangkan perwujudan kebudayaan adalah benda-benda yang diciptakan oleh manusia sebagai makhluk yang berbudaya, berupa perilaku dan benda-benda yang bersifat nyata, misalnya pola-pola perilaku, bahasa, peralatan hidup, organisasi sosial, religi, seni, dan lain-lain, yang kesemuanya ditujukan untuk membantu manusia dalam melangsungkan kehidupan bermasyarakat. Kebudayaan Barat sudah mendominanisasi segala aspek. Segala hal selalu mengacu kepada Barat. Peradaban Barat telah menguasai dunia. Banyak perubahan-perubahan peradaban yang terjadi di pen...
Baca selengkapnya

Konsep Permodelan Grafik(2)

A. Elemen – elemen Dasar Desain Grafik 1. Garis (Line) Sebuah garis adalah unsur desain yang menghubungkan antara satu titik poin dengan titik poin yang lain sehingga bisa berbentuk gambar garis lengkung (curve) atau lurus (straight). Garis adalah unsur dasar untuk membangun bentuk atau konstruksi desain. Di dalam duni a komunikasi visual seringkali kita menggunakan dotted line, solid line, dan garis putus-putus. 2. Bentuk (Shape) Bentuk adalah segala hal yang memiliki diameter tinggi dan lebar. Bentuk dasar yang dikenal orang adalah kotak (rectangle), lingkaran (circle), dan segitiga (triangle). 3. Tekstur (Texture) Tekstur adalah tampilan permukaan (corak) dari suatu benda yang dapat dinilai dengan cara dilihat atau diraba. Yang pada prakteknya, tekstur sering dikategorikan sebagai corak dari suatu permukaan benda, misalnya permukaan karpet, baju, kulit kayu, cat dinding, cat canvas, dan lain sebagainya. 4. Ruang (Space) Ruang merupakan jarak antara suatu bentuk den...
Baca selengkapnya

Perkembangan Game

Gambar
Perkembangan Game Game bukan hanya untuk sekedar mencari hiburan saja, tapi sudah merupakan suatu yang menjadi kebutuhan manusia sekarang ini, karena banyak manfaat yang didapatkan apabila kita memainkan game. Perkembangan game saat ini sangat pesat. Mungkin dulu kita belum mengenal video game, yang dimainkan hanya permainan di dunia nyata seperti permainan tradisoanal. Tetapi seiring berkembangnya teknologi, kini permainan bisa dilakukan dirumah sendiri dengan video game dan bukan tidak mungkin untuk kedepannya bukan hanya video game yang bisa di mainkan tapi virtual game seperti dalam film The Matrix, kita yang masuk kedalam game itu dan bermain di dunia virtual. Sebelum membahas tentang perkembangan video game kita lihat dulu jenis – jenis  video game berdasarkan alat yang digunakan dan berdasarkan genrenya : Platform atau alat yang digunakan untuk bermain game ada bermacam – macam yaitu Console games : yaitu alat untuk memainkan video game yang dihubungkan ke mon...
Baca selengkapnya