Sistem Terdistribusi [2] : Konsep Perangkat Keras

Artikel berikut ini merupakan kelanjutan dari artikel sebelumnya tentang Sistem Terdistribusi.  Meskipun semua sistem terdistribusi terdiri dari beberapa CPU, ada beberapa cara berbeda dengan mengatur hardware, terutama dalam hal bagaimana mereka saling berhubungan dan bagaimana mereka berkomunikasi. Pada bagian ini kita akan mengambil sekilas perangkat keras sistem terdistribusi, khususnya, bagaimana mesin terhubung antara satu dengan yang lainnya. Pada bagian berikutnya kita akan meneliti beberapa isu perangkat lunak yang berkaitan dengan sistem terdistribusi.

Berbagai skema klasifikasi untuk beberapa CPU dari komputer telah pernah diusulkan selama bertahun-tahun, namun tak satu pun dari mereka sudah benar-benar dapt diadopsi secara luas. Mungkin yang paling sering dikutip adalah penggolongan  taksonomi Flynn (1972), meskipun cukup mendasar. Flynn mengambil dua ciri dari CPU yang dianggap penting yaitu: jumlah aliran instruksi dan jumlah aliran data . Sebuah komputer dengan satu aliran instruksi dan aliran data tunggal adalah disebut SISD (single instruction stream and a single data stream). Semua komputer Uniprocessor tradisional (yaitu, mereka hanya memiliki satu CPU) termasuk dalam kategori ini, dari komputer pribadi ke mainframe besar.
Kategori berikutnya adalah SIMD, single instruction stream multiple data stream. Jenis ini mengacu pada array prosesor dengan satu unit instruksi yang mengambil suatu instruksi, dan kemudian menginstruksikan banyak data untuk melaksanakannya secara paralel, masing-masing dengan data sendiri. Mesin ini berguna untuk perhitungan yang berulang.

Gambar 1. Taksonomi terdistribusi dan paralel sistem komputer

Kategori berikutnya adalah MISD, multiple instruction stream, single data stream. Dan kategori terakhir adalah MIMD, yang pada dasarnya berarti sekelompok komputer independen, masing-masing dengan program counter, program, dan data. Semua sistem terdistribusi menggunakan MIMD
Meskipun Flynn berhenti di sini, kita akan lebih jauh. Dalam Gambar 1, kita membagi semua MIMD komputer menjadi dua kelompok: Tightly coupled yang share memori, biasanya disebut Multiprocessors, dan mereka yang tidak, kadang-kadang disebut multicomputers. Perbedaan yang esensial adalah: dalam multiprosesor, ada virtual address yaitu satu ruang yang digunakan bersama-sama oleh semua CPU. Jika ada CPU menulis, misalnya, nilai 44 menjadi alamat 1000, CPU lain kemudian membaca dari alamat 1000 akan mendapatkan nilai 44. Semua mesin memiliki memori yang sama.
Sebaliknya, dalam multicomputer, setiap mesin memiliki memori pribadi. Jika satu CPU menulis nilai 44 menjadi alamat 1000, ketika CPU lain reads 1000 alamat tidak akan mendapatkan nilai apa pun yang ada di sana sebelumnya. Sebuah contoh umum adalah sebuah komputer pribadi yang dihubungkan dengan jaringan membentuk multicomputer.
Masing-masing kategori ini dapat dibagi lagi berdasarkan arsitektur jaringan interkoneksi. Dalam Gambar 1 kita menggambarkan dua kategori sebagai bus dan switched. Dengan bus kami maksud bahwa ada jaringan tunggal, backplane, bus, kabel, atau media lain yang menghubungkan semua mesin.
Sistem switched tidak memiliki satu backbone seperti televisi kabel. Sebaliknya, ada kabel individu dari mesin ke mesin, dengan berbagai pola kabel digunakan. Pesan bergerak sepanjang kabel, dengan eksplisit keputusan switching yang dibuat pada setiap langkah untuk rute pesan di sepanjang salah satu jalur kabel. Telepon umum diseluruh dunia sistem ini disusun dengan cara ini.
Dimensi lain penggolongan / taksonomi kita adalah bahwa dalam beberapa sistem mesin tightly coupled dan lainnya loosely coupled. Dalam tightly coupled, mengalami penundaan ketika pesan dikirim dari satu komputer ke komputer lain, dan data rate tinggi, yaitu jumlah bit per detik yang dapat ditransfer adalah besar. Dalam loosely coupled, kebalikannya adalah pesan dari satu jomputer ke computer yang dikirimkan mengalami penundaan dan data rate rendah. Untuk Misalnya, dua CPU sama chip pada printed circuit board dan dihubungkan oleh kabel seperti  tightly coupled, sedangkan dua komputer terhubung dengan modem 2400 bit/sec melalui sistem telepon tertentu adalah loosely coupled.
Sistem Tightly-coupled digabungkan untuk digunakan sebagai sistem paralel (bekerja pada satu masalah) dan loosely coupled yang cenderung digunakan sebagai sistem terdistribusi (bekerja pada banyak masalah yang tidak berkaitan), meskipun hal ini tidak selalu benar. Salah satu yang terkenal adalah proyek  di mana ratusan komputer semua dunia bekerja bersama-sama mencoba untuk mencari faktor dengan jumlah besar (sekitar 100 digit). Setiap computer ditugaskan dalam kisaran yang berbeda pembagi untuk melakukannya, dan mereka semua bekerja tidak serempak dan melaporkan hasil ketika mereka selesai.
Secara keseluruhan, Multiprocessors cenderung lebih Tightly-coupled daripada multicomputers, karena mereka dapat bertukar data pada memori yang cepat, tetapi beberapa fiberoptic berbasis multicomputers juga dapat bekerja pada memori yang cepat. Meskipun ketidakjelasan dari istilah "tightly coupled" dan "loosely coupled" mereka konsep yang berguna, seperti mengatakan "Jack is fat and Jill is thin" menyampaikan informasi tentang kegemukan meskipun salah satu dapat masuk ke cukup banyak berdiskusi tentang konsep-konsep dari "fatness" and "thinness."
Dalam empat bagian berikut, kita akan melihat empat kategori pada Gambar 1, secara lebih rinci, yaitu bus Multiprocessors, switched Multiprocessors, bus multicomputers, dan switched multicomputers. Walaupun topik ini tidak berkaitan langsung dengan perhatian utama kami, sistem operasi terdistribusi, mereka titik terang pada subjek karena seperti yang akan kita lihat, berbagai kategori mesin menggunakan berbagai jenis sistem operasi.