BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring kebutuhan komputasi pada bidang sains yang terus meningkat, CPU (Central Processing Unit) cluster atau komputer cluster diharapkan bisa memenuhi kebutuhan komputasi tersebut [8]. CPU cluster adalah sekumpulan node komputer yang terhubung dalam satu jaringan intekoneksi yang cepat, yang secara paralel dapat mengerjakan sebuah tugas yang sama sehingga terlihat seperti sumber daya tungal komputasi terpadu, apabila seluruh node menggunakan arsitektur dan sistem operasi yang sama, maka disebut CPU cluster homogen, Kecepatan CPU cluster dalam melakukan komputasi diukur dengan satuan FLOPS (Floating-point Operations Per Second) [9]. CPU cluster banyak dimanfaatkan untuk komputasi beban banyak seperti perhitungan matematik dengan data (N) banyak atau keperluan aplikasi dibidang sains [8]. Untuk menjalankan aplikasi pada bidang sains, CPU cluster dituntut untuk memenuhi kebutuhan minimum kecepatan FLOPS yang dibutuhkan untuk menjalakan aplikasi tersebut. Oleh karena itu, diperlukan pengukuran seberapa besar kecepatan FLOPS yang dimiliki oleh CPU cluster tersebut. Untuk mengetahui seberapa besar performa sebuah CPU cluster perlu dilakukan pengukuran sistem secara menyeluruh. Salah satunya dengan metode benchmark menggunakan perangkat lunak HPCC (High Performance Computing Challenge). Target pengujian yang ada didalam paket perangkat lunak HPCC adalah kecepatan komputasi multi CPU, sistem memori dan interkoneksi jaringan [1], sehingga skor benchmark HPCC dapat dijadikan tolak ukur kemampuan CPU cluster yang dibangun. Setelah mengetahui performa komputasi yang dimiliki CPU cluster, diperlukan teknik optimasi agar terjadi peningkatan performa tanpa menambah hardware yang ada didalamnya. Salah satunya dengan menggunakan Intel compiler dan mengganti perangkat jaringan menggunakan Infiniband. Intel compiler dapat mengakselerasi kecepatan kompilasi pada mikroprosesor dikarenakan memiliki Intel-MKL (Intel Math Kernel Library) yang didalamnya terdapat beberapa fungsi dan library yang didesain khusus untuk mengoptimalkan mikroprosesor Intel [10]. Sedangkan untuk perangkat jaringan Infiniband, berfungsi sebagai akselerator lalu lintas interkoneksi jaringan karena memiliki bandwith dan latency hampir 1000 % lebih baik dari pada gigabit ethernet (standar interkoneksi jaringan) [2]. 1

2 Melihat fakta tersebut menarik penulis untuk mengangkat topik optimasi CPU cluster homogen berdasarkan hasil pengujian HPCC, dengan harapan dapat mengoptimalkan performa komputasi pada sebuah CPU cluster dengan cara mengganti compiler yang spesifik dan mengganti perangkat jaringan yang lebih cepat untuk meningkatkan skor benchmark HPCC. Seperti pengujian yang dilakukan Jack J Dongara, dalam pengujian terlihat bahwa menggunakan perangkat jaringan yang lebih cepat dapat mengakselerasi 30 % kecepatan FLOPS pada sebuah cluster [7]. 2

3 1.2 Rumusan Masalah Adapun permasalahan yang dibahas pada tugas akhir ini : a. Bagaimana mengimplementasikan software HPCC pada sebuah CPU cluster homogen untuk melihat performansi cluster berdasarkan skor HPCC? b. Bagaimana optimasi performa CPU cluster homogen berdasarkan hasil benchmark HPCC? 1.3 Tujuan Tujuan dilakukan penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : a. Mengimplementasikan software HPCC pada sebuah CPU cluster homogen untuk melihat performansi cluster berdasarkan skor HPCC. b. Melakukan optimasi performa CPU cluster homogen berdasarkan hasil benchmark HPCC. 1.4 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : a. Kinerja CPU cluster yang dioptimasi adalah sebuah CPU cluster homogen dengan 1 head node dan 6 compute node. b. Hardware CPU cluster yang diuji menggunakan prosesor Core i7 3,4 GHZ per node, 8 GB memori RAM per node, dan interkoneksi jaringan menggunakan Infiniband dan Gigabit Ethernet. c. Evaluasi performa CPU cluster homogen diukur berdasarkan skor benchmark dari paket software HPCC. d. Skor yang dimaksud meliputi, HPL_TFLOPS, DGEMM, PTRANS, Random Access, STREAM, FFT dan Latency pada CPU cluster yang diujikan. 3

4 1.5 Hipotesis Hipotesis yang digunakan di dalam penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : Dengan menggunakan compiler yang spesifik dan mengganti perangkat jaringan ke yang lebih cepat dapat mengoptimalkan kecepatan komputasi CPU cluster homogen. 1.6 Metodologi Penyelesaian Metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan yang diangkat dalam Tugas Akhir ini meliputi indentifikasi masalah, pengumpulan data, studi literatur, perancangan sistem, implementasi sistem, pengujian dan analisis hasil penelitian, dan dokumentasi hasil penilitian. Dengan penjelasan dari masing-masing tahapan sebagai berikut: a. Identifikasi Masalah dan Studi Literatur Pada tahap ini, penulis akan melakukan identifikasi permasalahan dan dilanjutkan penelitian terhadap cara kerja benchmark paket software HPCC terhadap CPU cluster homogen. Pada tahap ini, penulis akan mencari berbagai referensi dari jurnal, baik jurnal nasional maupun jurnal internasional, makalah penelitian, situs-situs internet, forum diskusi, atau sumber pendukung lainnya yang berdasarkan permasalahan yang diangkat dalam penelitian Tugas Akhir ini. Referensi yang dirujuk meliputi materi yang berkaitan dengan benchmark CPU cluster homogen menggunakan paket software HPCC. b. Pengumpulan Data Pada tahap ini, akan dikumpulkan data-data yang berhubungan dengan hasil benchmark CPU cluster menggunakan paket software HPCC serta data lain yang dapat digunakan untuk meningkatkan skor benchmark HPCC. c. Perancangan Sistem Pada tahap ini, menjelaskan bagaimana spesifikasi CPU cluster yang digunakan dan menyiapakan hal yang dibutuhkan untuk melakukan benchmark dengan software HPCC. d. Implementasi Sistem Sistem hardware dan software yang telah dirancang diimplementasikan pada CPU cluster yang akan diuji. 4

5 e. Pengujian dan Analisis Hasil Penelitian Pengujian terhadap CPU cluster akan terus dilakukan hingga mendapatkan hasil yang maksimal, dalam hal ini kecepatan komputasi CPU cluster. Dengan menganalisis hasil pengujian akan didapat metode yang bisa diterapkan untuk mengoptimalkan CPU cluster homogen. f. Pembuatan Laporan Pada tahap ini, akan dilakukan dokumentasi atau penyusunan laporan setiap kegiatan dari awal hingga akhir penelitian dan hasil yang diperoleh dalam bentuk laporan Tugas Akhir. 1.7 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan yang digunakan dalam skripsi ini adalah sebagai berikut: Bab I: Pendahuluan, berisi: latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan serta sistematika penulisan skripsi. Bab II: Landasan Teori, yang berisi uraian mengenai teori-teori yang menjadi dasar hipotesa untuk membahas bab-bab selanjutnya. Bab III: Perancangan Sistem. Bab IV: Pembahasan. Agar lebih jelas maka dalam bab ini disertai dengan hasil analisis benchmark Dan Bab V: Kesimpulan, berisi: kesimpulan dari hasil yang diperoleh dari pembahasan. 5