Al Ilmu (Berbagi Ilmu Opo Wae): Komputasi Paralel Menggunakan Model Message Passing Pada SIM RS (Sistem Informasi Manajemen Rumah Sakit)

Komputasi Paralel Menggunakan Model Message Passing Pada SIM RS
(Sistem Informasi Manajemen Rumah Sakit)

I Putu Adi Pradnyana Wibawa, IA Dwi Giriantari, Made Sudarma

ABSTRAK

Perkembangan data yang semakin cepat bisa melampaui kemampuan manajemen basis data pada perangkat. Salah satu contoh sistem yang memiliki kompleksitas data tinggi adalah SIM RS (sistem informasi manajemen rumah sakit). Dalam penelitian ini data pasien pada SIM RS digunakan sebagai model objek penggunaan Implementasi paralel pada penyampaian pesan. Komputasi paralel dirancang dengan cara membagi data eksekusi ke sejumlah komputer / CPU.

Pengujian akan dilakukan dengan membandingkan data, waktu, pemrosesan antara berurutan dan paralel. Sebagai tambahan, paralel akan diuji menggunakan perhitungan Mempercepat dan Efisiensi. Hasil pengujian membuktikan bahwa waktu pemrosesan data pasien yang menggunakan program paralel lebih cepat.

Pada pengujian kecepatan menunjukkan peningkatan kecepatan hingga penggunaan 3 komputer/CPU. Sedangkan dalam pengujian efisiensi nilai efisiensi tertinggi yang terkandung pada penggunaan 2 dan 3 komputer / CPU. Penurunan nilai percepatan dan efisiensi karena jumlah data yang dimiliki sedikit ketika dikerjakan oleh 7 komputer / CPU. Jadi semakin banyak komputer / CPU terlibat, itu tidak berbanding lurus dengan waktu yang dibutuhkan dalam pemrosesan / pengolahan data. Ini karena pekerjaan pemrosesan / pengolahan data dalam hal jumlah data ditangani oleh komputer / CPU.

KOMPUTASI PARAREL

Komputasi Paralel merupakan metode komputasi yang membagi beban komputasi ke dalam beberapa bagian kecil. sub proses komputasi, dimana sub komputasi tersebut dijalankan pada processor yang berbeda secara bersamaan dan saling berinteraksi satu sama lain dalam menyelesaikan satu permasalahan komputasi. Salah satu protokol dalam pemrograman parallel adalah MPI yang dikembangkan dalam skema distributed memory. MPI mengijinkan pertukaran data (message) antara processor. Dalam penelitian ini komputasi parallel difokuskan pada pengolahan/pencarian data pasien pada data base SIM RS. Komputasi paralel didesain untuk mengurangi waktu komputasi saat melakukan proses pengolahan data manajemen rumah sakit pada SIM RS.

Topologi Pembagian Beban Kerja Komputasi Paralel SIM RS

PERANCANGAN DAN KONFIGURASI LOCAL AREA NETWORK (LAN)

Topologi LAN memanfaatkan 7 unit komputer/CPU dimana 1 unit komputer/CPU difungsikan sebagai master dan 6 unit komputer/CPU difungsikan sebagai slave. Sedangkan untuk dapat membandingkan kinerja komputasi dengan arsitektur parallel dan sekuensial, maka diperlukan perancangan arsitektur sekuanseial dengan menggunakan 1 unit komputer/CPU difungsikan sebagai master dan 1 unit komputer/CPU difungsikan sebagai slave.

Arsitektur Parallel

HASIL PENGUJIAN

a. Pengujian Speed Up

Speed up (S) merupakan hasil perbandingan antara waktu sekuensial dengan waktu paralel. Pada hasil pengujian tahap sebelumnya hasil pengolahan data pada topologi jaringan sekuensial/1 komputer/CPU membutuhkan waktu 2,067532 detik. Untuk mengetahui nilai speed up maka waktu hasil pengolahan data topologi jaringan sekuensial (1komputer/CPU) akan dibagi waktu pengolahan data menggunakan program paralel MPI sesuai dengan jumlah komputer/CPU yang digunakan

HASIL PENGUJIAN SPEED UP

menunjukan adanya peningkatan kecepatan sampai pada penggunaan komputasi paralel pada 3 komputer/CPU. Pengujian menggunakan 2 komputer/CPU memerlukan waktu selama 1,163986 detik dengan speed up mencapai 1,78 kali lebih cepat dari waktu sekuensial/1 komputer/CPU. Pengujian menggunakan 3 komputer/CPU memerlukan waktu selama 1,075855 detik dengan speed up mencapai 1,92 kali lebih cepat dari waktu sekuensial/1 komputer/CPU. Sedangkan pada pengujian menggunakan 4,5,6 dan 7 komputer/CPU speed up sudah mulai menurun bahwa semakin banyak prosesor maka kecepatan akan sampai pada titik jenuh. Secara keseluruhan pengujian speedup pada penelitian ini jika dibandingkan dengan hasil pengolahan data menggunakan topologi jaringan sekuensial/1 komputer/CPU, pengolahan data menggunakan topologi jaringan paralel menggunakan 7 komputer/CPU terbukti memiliki kecepatan yang lebih baik.

b. Pengujian Efisiensi

Efisiensi (E) merupakan perbandingan antara speed up (S) dengan jumlah komputer/CPU yang digunakan (p). Efisiensi mengukur seberapa efisien penggunaan sejumlah komputer/CPU di dalam topologi jaringan paralel yang dibangun. Penelitian ini mengukur nilai efisiensi pada topologi jaringan paralel menggunakan 7 komputer/CPU seperti pada Tabel II berikut.

HASIL PENGUJIAN EFISIENSI

Nilai efisiensi yang dihasilkan pada topologi jaringan paralel dengan nilai tertinggi adalah 0.89 pada saat penggunaan 2 komputer/CPU. Sedangkan untuk selanjutnya pada pengujian menggunakan 3 ,4 ,5 ,6 dan 7 komputer/CPU secara berurutan mengalami penurunan nilai efisiensi.

Grafik Pengujian Speed Up

Grafik Pengujian Efisensi

KESIMPULAN

Perancangan komputasi paralel Hasil yang didapat pada tahap pengujian menunjukan pengolahan data pasien menunjukan bahwa waktu pengolahan data pasien menggunakan program parallel MPI lebih cepat dibandingkan pengolahan data menggunakan topologi jaringan sekuensial/1 komputer/CPU. Pengujian speed up menunjukan adanya peningkatan kecepatan sampai pada penggunaan komputasi paralel pada 3 komputer/CPU. Sedangkan pada pengujian efisiensi nilai efisiensi tertinggi terdapat pada penggunaan 2 dan 3 komputer/CPU. Hal ini menunjukan bahwa untuk mengolah data sebanyak 40.036 records menggunakan program paralel MPI jumlah ideal komputer/CPU yang digunakan agar mendapatkan kecepatan maksimal adalah sebanyak 2 sampai 3 komputer/CPU. Hal tersebut menunjukan bahwa komputasi paralel menggunakan model Message Passing tidak serta merta dapat diimplementasikan pada semua jenis data dan struktur database. Jenis data dan strusktur database pada penelitian ini menunjukan bahwa semakin banyak komputer/CPU yang ikut melakukan eksekusi data dan melewati titik idealnya (2 sampai 3 komputer/CPU) mengakibatkan waktu tunggu dalam malakukan proses komunikasi semakin panjang, sehingga mempengaruhi panjang waktu eksekusi data secara keseluruhan.

====================================================================================================================================================

Implementasi : “Komputasi Paralel Menggunakan Model Message Passing Pada SIM RS (Sistem Informasi Manajemen Rumah Sakit)”

Pemograman parallel merupakan pemograman yang eksekusinya dapat dilakukan secara bersamaan atau paralel. baik dalam satu (multiprosesor komputer) atau banyak komputer.

Ada beberapa metode dalam membuat pemograman paralel.

1. MPI (Message Passing Interface) adalah spesifikasi yang perlu diterapkan pengembang dan pengguna pemrograman parallel. Sedangkan pustaka yang mengimplementasi spesifikasi tersebut dapat kita peroleh misalnya dari bahasa C/C++.

2. OpenMP (Open Multi-Processing) adalah sebuah API (application programming interface) yang mendukung multi-platform memori bersama pemrograman multiprocessing dalam C, C++, dan Fortran, pada arsitektur prosesor paling dan sistem operasi, termasuk Linux, Unix, AIX, Solaris, Mac OS X, dan Microsoft Windows platform. Ini terdiri dari satu set arahan kompiler, rutinitas perpustakaan, dan variabel lingkungan yang mempengaruhi perilaku saat run-time.

3. POSIX Thread, biasanya disebut sebagai pthreads, adalah standar POSIX untuk thread. Standar,POSIX.1c, Thread ekstensi (IEEE Std 1003.1c-1995), mendefinisikan sebuah API untuk menciptakan dan memanipulasi thread. Implementasi dari API yang tersedia pada banyak Unix-seperti POSIX-konforman sistem operasi seperti FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, GNU / Linux, Mac OS X dan Solaris. DR-DOS dan Microsoft Windows implementasi juga ada: dalam subsistem SFU / SUA yang menyediakan implementasi asli dari sejumlah POSIX API, dan juga di dalam paket pihak ketiga seperti pthreads-W32, yang mengimplementasikan pthreads di atas ada Windows API.

Berikut langkah-langkah konfigurasi untuk mengeksekusi program MPI dengan menggunakan bahasa pemrograman C.

1. Download terlebih dahulu MPI Package di https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=36045

2. Instal aplikasi yang telah terdownload tadi, seperti berikut.

3. Setelah mpi package berhasil terinstal, Create a New Project di Visual Studio, pilih Console App C++. Lalu beri nama project, MPI.

4. Klik Menu Project, pilih MPI Properties.

5. Pada menu bar di samping, pilih C/C++ >> General >> Additional Include Directories >> Search source folder (Microsoft HPC Pack 2012/Inc) >> OK.

6. Lalu pilih Linker pada menu bar di samping, pilih General >> Additional Library Directories >> Search source folder Microsoft HPC Pack 2012/Lib/amd64 >> OK.