BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Super komputer adalah komputer paralel yang digunakan untuk komputasi tinggi, yang tidak bisa diselesaikan dengan komputasi biasa seperti pemodelan atom, molekul, fusi nuklir, dan jaringan tubuh manusia. Dewasa ini mulai banyak penelitian dan riset ilmiah yang membutuhkan komputasi super komputer baik tingkat institusi penelitian ataupun perguruan tinggi. Pembangunan super komputer membutuhkan biaya yang sangat besar, konsumsi daya yang sangat besar, infrastruktur untuk menaruh super komputer, sistem pendingin yang kompleks, pembangunan sistem operasi, dan sebagainya. Indonesia sendiri baru mampu membangun super komputer skala kecil seperti yang terdapat pada LIPI (GRID LIPI situs Bandung dan Cibinong). Salah satu teknik membangun super komputer adalah metode kluster, dimana komputer paralel dibangun berdasarkan arsitektur Distributed Memory System dan berkomunikasi dalam jaringan LAN. Metode kluster menjadi populer sejak dibuatnya Message Passing Software seperti PVM dan MPI yang memampukan komputer paralel berkomunikasi dalam ranah jaringan LAN. Metode kluster menjadi metode murah untuk membangun super komputer apalagi PVM dan MPI bersifat open source sehingga dapat digunakan dan dikembangkan oleh siapa saja. Dalam daftar TOP500 supercomputer, terdapat satu supercomputer berbasiskan kluster yang menempati posisi 10 teratas yaitu IBM Sequoia, menunjukkan arsitektur kluster handal untuk dipakai dalam sebuah super komputer. Komputer paralel berbasiskan kluster selain super komputer telah banyak diuji pada komputer PC biasa, namun tetap membutuhkan biaya dan konsumsi daya besar. Pada tahun 2012 muncul komputer PC berukuran hanya sebesar kartu kredit bernama Raspberry Pi. Raspberry Pi mempunyai ukuran yang kecil, hemat daya, murah, mampu 1
2 melakukan komputasi sebagai unit prosesing untuk keperluan embedded system. Karena terintegrasi dengan SoC (System on Chip), Raspberry Pi mampu melakukan komputasi seperti layaknya komputer desktop. Salah satu pengembang yang berhasil membuat kluster Raspberry Pi, Simon Cox dari Universitas Southampton, melihat potensi besar Raspberry Pi sebagai high performance cluster atau super komputer mini dari hasil analisis performa kluster Iridis-Pi yang terdiri dari 64 node Raspberry Pi Model B+. Terlebih saat ini Raspberry Pi telah berkembang menjadi Model 2 yang mempunyai SoC ARM A7 quad-core, dan ketika skripsi ini di tulis, Raspberry Pi mengembangkan model baru yaitu Model 3 yang mempunyai SoC ARM Cortex A53. Kluster Raspberry Pi membuka peluang untuk membangun super komputer mini dengan biaya per core yang murah, hemat daya, dan berukuran kecil. Selain digunakan untuk keperluan komputasi paralel dan riset, kluster Raspberry Pi ini juga dapat dipakai untuk keperluan edukasi, khususnya memperkenalkan arsitektur komputer dan pemograman paralel kepada para pelajar Indonesia karena topik ini sangat jarang disinggung pada pelajaran komputer di Indonesia. Tidak menutup kemungkinan bahwa pelajar atau mahasiswa yang mengerti akan konsep komputer paralel kelak akan membangun super komputer di Indonesia. Dari berbagai tujuan diatas maka peneliti hendak membangun kluster berbasiskan Raspberry Pi yang akan digunakan untuk keperluan super komputer mini. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan masalah penelitian Bagaimana mengembangkan arsitektur super komputer dengan menggunakan konfigurasi kluster pada Raspberry Pi yang memperhatikan tingkat kinerja. 1.3 Batasan Masalah Dalam pembuatan dan uji coba sistem ini, diberikan beberapa batasan masalah
3 a) Node yang digunakan untuk membangun super komputer adalah Raspberry Pi Model 2 B dengan kluster berjumlah 32 node dan satu head node. b) Sistem Operasi yang digunakan adalah Rasbian Whezzy dengan protokol kluster MPI (Message Passing Interface) menggunakan open source MPICH 3.1.4 c) Analisa data akan difokuskan pada performa floating point kluster menggunakan benchmark HPL (High Performance Linpack) yang mempunyai satuan FLOPS (Floating Point per second). d) Analisa dari segi ergonomi selama penggunaan difokuskan pada suhu operasional dan konsumsi daya. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah membuat prototipe super komputer dengan konfigurasi kluster Raspberry Pi serta melakukan optimalisasi kinerja dengan overclocking dan sistem pendingin yang baik. Berikutnya adalah melakukan analisa mendalam terhadap performa melalui benchmark HPL dengan pendekatan hukum Amdahl, pengukuran suhu operasional, dan pengukuran konsumsi daya. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah membuat prototipe super komputer mini yang siap digunakan untuk komputasi paralel dan memfasilitasi keperluan riset yang berhubungan dengan komputasi paralel. Kluster Raspberry Pi ini juga diharapkan menjadi wadah untuk pembelajaran dan simulasi nyata tentang komputasi pararel yang tertuang dalam kuliah Sistem Paralel (MIK 4609) prodi Elektronika dan Instrumentasi. 1.6 Metodologi Penulisan Metodologi penelitian yang digunakan dalam penelitian adalah 1. Menentukan permasalahan, tujuan penelitian, serta batasan masalah dengan melakukan diskusi dengan dosen pembimbing dan rekan satu tim berdasarkan pengalaman pembangunan Gamabox.
4 2. Studi Pustaka dengan mencari referensi yang sesuai dengan tujuan perancangan melalui berbagai jurnal, artikel, dan paper untuk menentukan rancangan yang akan dibuat sebagai solusi dari permasalahan. 3. Membuat rancangan sistem yang dapat diaplikasikan melalui tahap pertama yaitu pemilihan dan pengumpulan spesifikasi perangkat keras yang sesuai kemudian pembuatan Sistem Operasi yang siap untuk menjalankan sistem kluster. 4. Membuat rancangan case yang akan digunakan untuk menaruh semua perangkat keras kluster, termasuk perancangan sistem pendingin. 5. Penerapan sistem yang telah dirancang. 6. Melakukan pengujian sistem. Jika didapat sistem belum bekerja dengan baik maka dilakukan perancangan ulang dengan memodifikasi rancang sistem yang telah ada khususnya pada protokol kluster dan desain perangkat keras. 7. Jika sistem telah bekerja sesuai dengan yang direncanakan maka dilakukan berbagai pengujian yang telah dirancang sebelumnya untuk kemudian dilakukan analisis dan penarikan kesimpulan. 1.7 Sistematika Laporan Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan pustaka memuat uraian sistematis tentang informasi hasil penelitian yang disajikan dalam pustaka dan menghubungkannya dengan masalah penelitian yang sedang diteliti.
5 BAB III DASAR TEORI Pada bagian ini dijelaskan mengenai metode-metode yang digunakan serta arsitektur sistem yang dibuat. BAB IV RANCANGAN SISTEM Pada bagian ini dijelaskan mengenai nama kluster yaitu Wisanggeni 01, spesifikasi lengkap, rancang bangun arsitektur, desain case, dan rancangan pengujian. BAB V IMPLEMENTASI SISTEM Bab ini berisi implementasi sistem kluster Wisanggeni 01 dari langkah-langkah pembangunan kluster baik dalam perangkat keras maupun perangkat lunak, penjelasan aturan benchmark, config.txt, hingga perakitan case dan hasil final. BAB VI Pada bab ini akan dijelaskan mengenai hasil semua proses pengujian serta pembahasan hasil dan hubungan antar pengujian. BAB VII PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan serta saran-saran pengembangan penelitian selanjut