Rangkuman Materi Komputasi Modern

 Komputasi Modern

Komputasi modern adalah sebuah konsep sistem yang menerima instruksi-instruksi dan menyimpannya dalam sebuah memori, memory disini bisa juga dari memory komputer.

Teori Komputasi

Teori komputasi adalah cabang ilmu komputer dan  matematika yang membahas apakah dan  bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan  pada model komputasi menggunakan algoritma.

Sejarah Perkembangan Computer

● Generasi Pertama : Pada komputer generasi pertama penggunaan tube vacum dan menggunakan silinder magnetik untuk penyimpanan data. 

● Generasi Kedua : Pada computer generasi kedua ini sudah menggunakan transistor sebagai penggantu tube vakum, transistor yang digunakan untuk penguat, sirkuit pemutus dan penyambung, stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. 

● Generasi Ketiga : Pada computer generasi ketiga ini seorang ilmuan yang bernama Jack Kilby mengembangkan sebuah IC (Integrate Circuit). Selain itu pada computer generasi ketiga ini computer sudah menggunakan software yaitu Sistem Operasi yang memungkinkan berbagai program yang berbeda bias berjalan di satu computer.

● Generasi Keempat : Ciri dari computer generasi keempat ini adalah semakin kecilnya ukuran sirkuit dan komponen-komponen elektrik. Pada generasi keempat ini computer sudah tidak lagi di dominasi oleh perusahaan-perusaahan besar dan lembaga pemerintah bahkan masyarakat umum pun sudah banyak yang menggunakan computer generasi computer keempat ini.  

● Generasi Kelima : Pada computer generasi kelima ini computer sudah berkembang sangat pesat, itu ditandai dengan banyaknya kemajuan pengembangan komponen komponen yang di produksi oleh para pengembangkan computer. Semakin tingginya spesifikasi software yang harus diimbangi dengan spesifikasi hardware.

Karakteristik Komputasi Modern

Karakteristik komputasi modern ada 3 macam, yaitu : 

- Komputer-komputer penyedia sumber daya bersifat heterogenous karena terdiri dari berbagai jenis perangkat keras, sistem operasi, serta aplikasi yang terpasang.  

- Komputer-komputer terhubung ke jarinagn yang luas dengan kapasitas bandwidth yang beragam.  

- Komputer maupun jaringan tidak terdedikasi, bisa hidup atau mati sewaktu-waktu tanpa jadwal yang jelas. 

Jenis - jenis Komputasi Modern

● Mobile computing

Mobile computing atau komputasi bergerak memiliki beberapa penjelasan, salah satunya komputasi bergerak merupakan kemajuan teknologi komputer sehingga dapat berkomunikasi menggunakan jaringan tanpa menggunakan kabel dan mudah dibawa atau berpindah tempat, tetapi berbeda dengan komputasi nirkabel.

● Grid computing

Komputasi grid menggunakan komputer yang terpisah oleh geografis, didistibusikan dan terhubung oleh jaringan untuk menyelasaikan masalah komputasi skala besar.

● Cloud computing

Komputasi cloud merupakan gaya komputasi yang terukur dinamis dan sumber daya virtual yang sering menyediakan layanan melalui internet. 

Databse noSQL

Database noSQL adalah Database yang tidak memiliki perintah SQL dan konsep

penyimpanannya semistuktural atau tidak struktural dan tidak harus memiliki relasi layaknya

tabel-tabel MySQL. Tujuan dari penggunaan database noSQL adalah untuk model data

spesifik dan memiliki skema fleksibel dalam membuat aplikasi modern. Kebanyakan dalam

beberapa kasus penggunaan Database noSQl berfungsi dalam pengembangan real time

application.

Karakteristik NoSQL

· NoSQL tidak menggunakan model data relasional dengan demikian tidak

menggunakan bahasa SQL .

· NoSQL menggunakan volume data yang besar .

· Dalam lingkungan terdistribusi (data menyebar ke mesin yang berbeda ) , kita

menggunakan NoSQL tanpa ketidaksesuaian .

· Jika ada kesalahan atau kegagalan ada di setiap mesin , maka dalam hal ini tidak akan

ada penghentian pekerjaan.

Kelebihan NoSQL

1. Skalabilitas yang Lebih Mudah dan Murah

NoSQL mempermudah proses “scale out.” Metode skalabilitas ini memungkinkan Anda

untuk menambahkan server cloud dan menyambungkannya ke cluster database dengan

mudah.

2. Menyimpan Banyak Data tanpa Mengorbankan Performa

Tahukah Anda kalau NoSQL bisa menyimpan banyak data sekaligus tanpa mengorbankan

performanya? Hal ini terjadi karena kemudahan untuk melakukan “scale out” kapan saja

sesuai penjelasan kami sebelumnya.

Kekurangan NoSQL

Tiap record atau row merupakan data yang unik dan tidak bisa digantika data yang lain

Setiap baris data konsisten, yang mana data akan tetap konsisten setelah di eksekusi dan

server maupun client akan melihat data yang sama.

Setelah transaksi selesai, akibat dari perubahan record akan tersimpan secara permanen dan

solid.

Tidak saling terkait antara transaksi record satu dengan lainnya.

Cloud Computing

Cloud computing merupakan sebuah kombinasi pemanfaatan jaringan internet yang mana berfungsi untuk menyimpan berbagai file dalam satu basis data. Pada teknologi ini, data disimpang di server tertentu, begitupula dengan software atau aplikasi lainnya sehingga memungkinkan satu komputer server untuk membagikannya dengan komputer lainnya yang terhubung.

Grid Computing

Grid computing merupakan sekelompok komputer yang terhubung secara fisik (melalui jaringan atau dengan Internet) untuk melakukan tugas khusus bersama, seperti menganalisis data e-commerce dan memecahkan masalah yang kompleks. Grid adalah bentuk "komputer super virtual" yang menyelesaikan aplikasi tertentu. Ukuran grid dapat bervariasi dari jaringan perusahaan kecil hingga besar.

Grid computing dibangun dengan bantuan perangkat lunak grid middleware yang memungkinkan mereka untuk berkomunikasi. middleware digunakan untuk menerjemahkan satu node informasi yang dikirimkan informasi yang tersimpan atau diproses ke yang lain ke dalam format yang dapat dikenali.

'Komputasi grid' dibedakan dari komputasi cluster, karena dalam komputasi Grid setiap node memiliki heterogen dan tersebar secara geografis (seperti WAN) dan manajer sumber dayanya sendiri dan melakukan tugas yang berbeda dan secara longgar terhubung oleh Internet atau jaringan berkecepatan rendah , tetapi dalam sumber daya komputasi cluster dikelola dalam satu lokasi (Seperti LAN).

Virtualisasi

Virtualisasi bisa diartikan sebagai pembuatan suatu bentuk atau versi virtual dari sesuatu yang bersifat fisik, misalnya sistem operasi,  perangkat storage/penyimpanan data atau sumber daya jaringan.

Distribusi komputasi dalam cloud computing

Di dalam cloud computing terdapat distributed computation, dimana interaksi yang dilakukan antar computer seperti mengirim dan menerima data menggunakan jaringan computer hingga pengaksesan sumberdaya bisa dilakukan secara paralel dan bisa dimanfaatkan dalam waktu yang bersamaan.

Distribusi komputasi ini memiliki definisi mempelajari penggunaan terkoordinasi dari computer secara fisik terpisah atau terdistribusi. Pada distributed computing ini, program dipisah menjadi beberapa bagian yang dijalankan secara bersamaan pada banyak computer yang terhubung melalui jaringan internet.

Distributed Computing adalah ilmu yang memecahkan masalah besar dengan memberikan bagian kecil dari masalah untuk banyak komputer untuk memecahkan dan kemudian menggabungkan solusi untuk bagian-bagian menjadi solusi untuk masalah tersebut. Distributed computing terkait dengan system perangkat keras dan perangkat lunak yang memiliki lebih dari satu elemen pemrosesan atau storage element.

Quantum Komputer

Komputer tradisional yang kita kenal sampai saat ini didasari pada bilangan biner yaitu 0 dan 1. Ada atau tidak ada arus. Jadi untuk menciptakan 8 data yang berbeda kita harus menggunakan 3 karakter bit. Komputer kuantum dikenal istilah quantum bit atau sering disingkat dengan qubits. Jika satu bit ditentukan dari ada atau tidaknya arus, nol atau satu, qubits ditentukan dari arah pergerakan partikel sub-atom. Arah perputaran partikel ini memiliki suatu posisi yang disebut dengan superposition di mana setiap arahnya dapat direpresentasikan dengan bilangan yang berbeda.

Sejarah Quantum Komputer

KECEPATAN komputer mengolah informasi sangat ditentukan oleh prosesornya. Dalam teknologi digital silikon (konvensional), untuk meningkatkan kecepatan prosesor kerapatan transistor dalam cip prosesor harus ditingkatkan. Upaya untuk meningkatkan kerapatan transistor ini tidak mungkin dilakukan terus menerus tanpa batas karena suatu saat pasti akan mencapai maksimum, yaitu ketika ukuran transistor sudah tidak dapat diperkecil lagi. Pada keadaan ini perlu ditemukan teknologi baru, misalnya teknologi kuantum, untuk meningkatkan kecepatan prosesor.Istilah kuantum (quantum) belakangan ini mulai populer dan sering digunakan dalam berbagai konsep yang memperkenalkan suatu paradigma baru, misalnya quantum learning, quantum teaching, quantum business, dan sebagainya. Kiranya tidak berlebihan jika dikatakan bahwa istilah kuantum pertama kali diperkenalkan oleh Max Planck, seorang fisikawan Jerman, dalam teori kuantum cahaya untuk menjelaskan radiasi benda hitam. Secara tak langsung teori inilah yang melahirkan fisika kuantum yang mempunyai efek dominan pada sistem dalam skala atomik.

Kegunaan Quantum Komputer

Ini adalah salahsatu contohnya yang paling kompleks. Untuk memecahkan sebuah kode rahasia, seperti password misalnya, bergantung pada banyaknya digit yang harus dihitung. Makin sedikit jumlah digitnya, makin mudah. Makin banyak, tentu makin sulit. Katanya kalau digitnya misalnya sudah mencapai 140 digit, maka untuk menemukan kombinasinya perlu waktu milyaran tahun bagi komputer biasa untuk menemukannya! Nah bagi Komputer Kuantum, ini bisa dipecahkan dalam waktu, beberapa puluh menit saja

Quantum Gates

Quantum Gates adalah sebuah gerbang kuantum yang dimana berfungsi mengoperasikan bit yang terdiri dari 0 dan 1 menjadi qubits. dengan demikian Quantum gates mempercepat banyaknya perhitungan bit pada waktu bersamaan. Quantum Gates adalah blok bangunan sirkuit kuantum, seperti klasik gerbang logika yang untuk sirkuit digital konvensional.

Algoritma Shor

Algoritma Shor adalah algoritma untuk kuantum komputer yang berguna mencari faktor suatu bilangan yang sangat besar. Proses ini dapat memecahkan RSA, public-key cryptosystem yang paling umum digunakan. Algoritma yang ditemukan oleh Peter Shor pada tahun 1995. Dengan menggunakan algoritma ini, sebuah komputer kuantum dapat memecahkan sebuah kode rahasia yang saat ini secara umum digunakan untuk mengamankan pengiriman data. Kode yang disebut kode RSA ini, jika disandikan melalui kode RSA, data yang dikirimkan akan aman karena kode RSA tidak dapat dipecahkan dalam waktu yang singkat. Selain itu, pemecahan kode RSA membutuhkan kerja ribuan komputer secara paralel sehingga kerja pemecahan ini tidaklah efektif.

Parallelism Concept

Komputasi paralel didefinisikan sebagai penggunaan sekumpulan sumberdaya komputer secara simultan untuk menyelesaikan permasalahan komputasi. Secara prinsip komputer paralel membagi permasalahan sehingga menjadi lebih kecil untuk dikerjakan oleh setiap prosesor / CPU dalam waktu yang bersamaan/simultan / concurrent dan prinsip ini disebut paralelisme.

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.

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.

Pengantar Message 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.