Cahayani Lisdianingrum

Nama=Cahayani Lisdianingrum
No.Absen=07

        

Berpikir Komputasional (Tematis)

A.Pengetahuan Dasar Computational Thinking

          Computational Thinking (CT) sebagai sebuah kemampuan berpikir untuk menyelaikan suatu permasalahan secera menyeluruh logis dan teratur. Computational Thinking dikategorikan menjadi decomposition untuk memecah masalah yg lebih besar (kompleks) menjadi komponen² yg lebih kecil (sederhana),pattern recognnition untuk mencari/menemukan pola/kesamaan antar masalah maupun dlm masalah tersebut,abstraction yg fokus pada penggunaan informasi penting dan mengabaikan detail yg kurang relevan, serta algorithms untuk membangun langkah² solusi terhadap masalah yg terjadi.

1.Sejarah Komputasi Modern*

            Sejarah komputer modern dimulai dengan 2 teknologi yg terpisah yaitu perhitungan otomatis dan sesuatu yg dapat diprogram. Cikal bakal terjadinya komputasi modern hingga menjelang kemunculan ENIAC diawali ketika pada tahun 1941, Konrat Zuse's menciptakan mesin bernama Z machine yg dikenal dgn istilah Z3. Z machine sbg mesin pertama yg menampilkan biner arimatika, termasuk aritmatika floating point dan ukuran progammability. Hingga pada tahun 1998, operasional Z3 di dunia komputer.

            Pada tahun 1941 ditemukan seperangkat tabung hampa yg didasarkan pd perhitungan , angka biner, dan regeneratif memori kapasitor yg dikenal sbg Non-progammable Atanasoffb (Berry Computer. Komputer Colossus ditemukan pd tahun 1943 memiliki kemampuan dlm membatasi kemampuan program tertentu. Komputer ini sempat digunakan untuk memecahkan kode perang jerman 

            Pada tahun 1944 ditemukan komputer elektromekanis dengan programmability terbatas yg deberi nama The Harvard Mark 1. Pada masa berikutnya, US Army's Ballistic Research Laboratory menemukan ENIAC pd tahun 1946 sbg unit komputer yg digunakan untuk menghitung desimal aritmatika dan dinyatakan sbg komputer elektronik pertama. Ide tentang ENIAC didesain oleh J. Presper Eckert dan John William Mauchly dari Universitas Pennsylvania.

2. Pengetahuan Dasar Komputasi Modern

          Komputasi modern adalah sebuah konsep sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory, memory disini bisa juga dari memory komputer. Oleh karena pada saat ini kita melakukan komputasi menggunakan komputer maka bisa dibilang komputer merupakan sebuah komputasi modern.

         Kata "computer" pertama kali pada tahun 1613, hal ini mengacu pada perhitungan aritmatika dan kata "computer" digunakan dlm pengertian itu sampai pertengahan abad ke-20. Komputasi modern dikategorikan sbg berikut

a. Cloud computing system

         Cloud computing (komputasi awan) adalah metode penyampaian berbagai layanan melalui internet. Sumber daya yang dimaksud contohnya adalah aplikasi seperti penyimpanan data, server, database, jaringan, dan perangkat lunak. Beberapa jenis layanan komputasi awan antara lain infrastructure as a Service (laaS), Platform as a Service (PaaS), dan Software as a Service (SaaS)

1) SaaS 

     SaaS adalah perangkat lunak yg dijadikan sbg layanan yg bersifat online. Karakteristik SaaS akan membantu dlm menentukan apakah yg akn digunakan adalah benar atau salah. Keuntungan SaaS bisa langsung memanfaatkan layanan tanpa harus membuat sendiri (in-house development). Sedangkan kerugian SaaS adalah tidak meiliki kendali penuh atas layanan aplikasi yg digunakan. Jadi tidak bisa bebas mengubah fitur² yg disediakan

2) PaaS

     PaaS adalah layanan cloud yg disediakan dalam bentuk platform dan dapat dimanfaatkan user untuk membuat aplikasi di atasnya. Karakteristik PaaS dapat diakses oleh banyak pengguna melalui aplikasi pengembangan yg sama. Keuntungan PaaS dapat membuat aplikasi sendiri dngn banyak fitur yg sudah tersedia. Kerugian PaaS terdapat pada masalah keamanannya. Fitur keamanan PaaS adalah platform

3)IaaS

    IaaS adalah jenis model layanan cloud yg pd dasarnya merupakan server fisik dan virtual server. Karakteristik IaaS banyak pengguna di satu perangkat, biaya bervariasi tergantung konsumsi dll. Keuntungan IaaS dapat membuat pengguna tdk perlu membeli komputer dan peralatannya secara fisik untuk membangun server. Kerugian IaaS adalah harus mengurus sendiri OS, keamanan, aplikasi, database dll.

b. Grid computing system

          Grid Computing Adalah sistem sumber komputer yang terdistribusi, di mana dalam jaringan dapat mengerjakan permasalahan besar dan kompleks. Setiap komputer, bekerja di bawah protokol yang sama untuk dapat berperan sebagai super komputer virtual, yang dapat berbagi sumber daya. Jenis-jenis Grid Computing

Ada beberapa jenis grid yang dapat diketahui, di antaranya:

1. Computational Grid, Komputasi menyediakan paket yang aman ke sumber daya pemrosesan bersama sesuai aplikasi throughput tinggi dan komputasi intensif.

2. Data Grid, Menyediakan infrasturktur untuk mendukung penyimpanan, penanganan, publikasi dan manipulasi data dengan volume yang besar, dimana di simpan dalam database dan sistem file yang heterogen.

3. Collaboration Grid, Kolaborasi dalam penggunaan grid yang memungkinkan Perusahan dengan Perusahaan lainnya dapat mengerjakan komponen dalam satu proyek tanpa mengungkapkan teknologi milik mereka.

4. Network Grid, Jaringan grid menyediakan layanan komunikasi berkinerja tinggi, dimana setiap node berfungsi sebagai Router data antar titik komunikasi, selain itu menyediakan data caching dan fasilitas lainnya.

5. Utility Grid, layanan utama yang disediakan oleh jaringan utilitas adalah perangkat lunak dan khusus.

-Manfaat Grid Computing

Teknologi grid computing akan memberikan beberapa manfaat ketika diterapkan, berikut poin bahasannya:

1. Memungkinkan untuk dapat menyelesaikan masalah yang kompleks dalam waktu yang sangat cepat

2. Mengoptimalkan sumber daya, dengan menggunakan perangkat keras yang dimiliki dengan cukup baik

3. Mudah untuk dikolaborasikan, dan backup sumber daya sehingga mengurangi potensi kegagalan ketika ada satu titik kerusakan karena beban akan diambil alih oleh perangkat dekstop yang lain.

4. Kebijakan dan kontrolel dapat dikelola oleh perangkat lunak komputasi grid.

-Syarat membuat Komputasi

Lalu sistem terciptanya komputasi membutuhkan beberapa syarat, di antaranya:

1. Terdapat satu komputer Server, jenis komputer yang menangani permasalahan administratif sebuah sistem, seperti aplikasi dan Server Web.

2. Jaringan komputer sebagai penggerak jaringan komputasi.

3. Middmalware, atau sekumpulan perangkat lunak komputer yang dapat menjalankan proses dan aplikasi di seluruh jaringan terhubung.

         Komputasi awan Grid tidak terbatas untuk dikembangkang, tanpa format standar, membuat pihak ketiga dapat memprogram layanan aplikasi secara independen. Permasalahan data terpusat adalah keamanan, jenis enkripsi dapat menjadi jawaban penyalahgunaan data oleh pihak yang tidak diinginkan.

         Grid tidak selalu menjadi data terdistribusi skala besar, namun dapat diterapkan dalam tingkat lokal, begitupun dengan data yang penulis sajikan, hanya memuat gambaran besarnya saja, namun hal ini kiranya menjadi gerbang awal untuk pemahaman selanjutnya, dalam menganal teknologi komputasi awan.

c. Mobile computing system 

         Mobile computing adalah Teknologi perangkat Nirkable yang dapat melakukan tugas transmisi data, suara, informasi media seperti video. Mobile sendiri merupakan perangkat seluler yang dapat meningkatkan produktivitas, konektivitas dan dapat menjadi media hiburan.

d. perbedaan mendasar dalam komputasi modern

1) Berkaitan dgn biaya

2) Berkaitan dgn portabilitas

3) Berkaitan dgn proses

4) Berkaitan dgn teknologi.

3. Persoalan Akurasi dalam Komputasi Modern 

a.Kecepatan (Hz)

b.Akurasi (floating point)

c.Modelling (NN & GA)

d.Kompleksitas (Teori big O)

e.Down sizzing (problem volume besar)

4. Tujuan Komputasi Paralel

          Tujuan utama dari pemrograman paralel adalah untuk meningkatkan performa komputasi. Semakin banyak hal yang bisa dilakukan secara bersamaan (dalam waktu yang sama), semakin banyak pekerjaan yang bisa diselesaikan

5. Hambatan komputasi paralel

a. Beban jaringan

b. Beban waktu

c. Percepatan waktu eksekusi program (Amdahl law's)

6. Arsitektur Memori pada Komputer Paralel 

         Memori merupakan bagian dari komputer yg berfungsi sbg tempat penyimpanan informasi. Memori adalah bagian penting dlm komputer dan letaknya di dalam CPU. Terdapat dua jenis arsitektur memori pada komputer paralel, yaitu sbg berikut 

a. Arsitektur shared memory dan

b. Arsitektur distributed memory

7. Realisasi dan Dampak Komputasi Modern 

         Beberapa dampak komputasi modern dalam kehidupan sehari-hari adalah sbg berikut.

a. Biometrik 

Biometrik menurut garis besar sbg pengukuran dari analisis stastik data biologi untuk menganalisa karakteristik tubuh secara individu.

1) Fungsi sistem biometrik

a). pendaftaran

b). verifikasi

c). identifikasi 

Tujuan sistem biometrik digunakan sbg pengganti

dari sistem keamanan kata sandi.

b. Bioinformatika

Bioinformatika mempelajari penerapan teknik komputasi untuk mengelola dan menganalisis informasi hayati yg mencakup penerapan metode matematika. Beberapa aktivitas yg berhubungan dgn bioinformatika antara lain sbg berikut 

1) Biologi molekular modern dan

2) pangkalan data.

c. Bio Sensor

Bio Sensor identik dgn sejenis sensor yg mengkombinasikan komponen hayati dgn komponen elektronik dgn mengubah sinyal dari komponen hayati menjadi sinyal luar yg terukur.

d. Bidang Kesehatan 

Beberapa penerapan komputasi modern dlm bidang kesehatan antara lain sbg berikut.

1) Bidang farmasi dan obat²an

2) Administrasi 

3) Digutalisasi rumah sakit (rekam medis)

4) Proses diagnosis 

5) Melihat dan menganalisis organ.

B. Berbagai Prosedur dalam Menyelesaikan Persoalan Komputasi

1. Prosedur dan Kinerja Komputasi

        kinerja komputasi menggunakan parallel processing dgn memanfaatkan beberapa komputer atau CPU untuk menemukan suatu pemecahan masalah dari berbagai masalah yg ada, sehingga dapat diselesaikan dgn cepat. Sebagian besar komputer hanya mempunyai satu CPU, namun ada yang mempunyai lebih dari satu. Bahkan juga ada komputer dengan ribuan CPU. Komputer dengan satu CPU dapat melakukan parallel processing dengan menghubungkannya dengan komputer lain pada jaringan. Namun, parallel processing ini memerlukan software canggih yang disebut distributed processing software.

        Parallel processing berbeda dengan multitasking, yaitu satu CPU mengeksekusi beberapa program sekaligus. Parallel processing disebut juga parallel computing.

2. Komputasi paralel

        Komputasi paralel adalah salah satu teknik melakukan komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer independen secara bersamaan. Ini umumnya diperlukan saat kapasitas yang diperlukan sangat besar, baik karena harus mengolah data dalam jumlah besar ataupun karena tuntutan proses komputasi yang banyak. Kasus kedua umum ditemui di kalkulasi numerik untuk menyelesaikan persamaan matematis di bidang fisika (fisika komputasi), kimia (kimia komputasi) dll.

a. Pengetahuan dasar 

        Komputasi paralel dikategorikan dlm model berikut.

1) Crowd computation

2) Tree computation 

3) Hybrid computation

b. Metode pembangunan komputasi algoritma paralel

         Adapun metode pembangunan komputasi algoritma paralel dikategorikan sebagai berikut.

1) Partisi data

2) Algoritma relaksasi

3) Paralelisme data 

4) Komputasi pipeline 

5) Paralelisme sinkron

3. Mekanisme Program Master dan Slave (Worker) dalam Standar PVM

         Salah aturan mendasar dlm PVM adalah adanya mekanisme program master dan slave. Sistem PVM dikatagorikan sbg berikut.

a. Daemon pvmd

b. Library interface routine.

4. Mekanisme Sambungan Langsung To Peer Standar MPI 

        MPI (Message Passing Interface) adalah spesifikasi API (Application Programming Interface) yang memungkinkan terjadinya komunikasi antar komputer pada network dalam usaha untuk menyelesaikan suatu tugas. Paradigma Message – Passing dengan implementasi MPI memberikan suatu pendekatan yang unik dalam membangun suatu software dalam domain fungsi tertentu, yang dalam hal ini pada lingkungan sistem terdistribusi, sehingga memberikan kemampuan pada produk software yang dibangun diatas middleware tersebut untuk dapat mengeksploitasi kemampuan jaringan komputer dan komputasi secara paralel.

5. Network File System sebagai Protokol Pembagi Sumber Daya dalam Jaringan

        Network file system (NFS) adalah sebuah kumpulan protokol yang digunakan untuk mengakses beberapa sistem berkas melalui jaringan. Spesifikasi NFS didefinisikan dalam RFC 1094, dan saat ini telah mencapai versi 3 yang didefinisikan dalam RFC 1813. NFS merupakan sebuah sistem berkas terdistribusi yang dikembangkan oleh Sun Microsystems Inc.

Praktik Lintas Bidang (Tematis)

A. Metode Komputasi Beserta Ruang Lingkupnya 

       Perangkat komputasi berukuran kecil yg disebut personal computer (PC) atau komputer mikro. Fungsi utama PC adalah untuk mengelola data input dan menghasilkan output berupa data informasi sesuai dgn keinginan pengguna.

1. Budaya Informatika Lewat Berpikir Komputasional 

       Computational thinking diperkenalkan oleh Seymour Papert pd tahun 1980 dan 1996. Berpikir komputasional (Computational Thinking) adalah metode menyelesaikan persoalan dengan menerapkan teknik ilmu komputer (informatika). Tantangan bebras menyajikan soal-soal yang mendorong siswa untuk berpikir kreatif dan kritis dalam menyelesaikan persoalan dengan menerapkan konsep-konsep berpikir komputasional

2. Kolaborasi Informatika Lewat Tematik 

         Berikut kolaborasi informatika lewat tematik

a. Perkembangan teori graf

b. Implementasi teori graf

3. Problema Model Komputasi Menggunakan Kalkulasi Integrasi Numerik 

        Metode numerik adalah suatu cara untuk menghitung luasan di bawah fungsi pd grafik selang jeda yg diberikan. Integrasi analitis sbg cara integrasi yg sulit, terutama pd persamaan yg kompleks dan rumit.

a. Metode integrasi numerik

         Suatu benda memiliki bentuk tetap dan telah dikethui secara massal misalnya segitiga, trapesium, bujur sangkar dll. Secara mendasar, aturan Simpson memerlukan satu set data yg berjumlah ganjil

b. Persamaan integrasi

          Hal mendasar yg perlu diketahui bahwa satu data × sama dgn satu set data yg memiliki deret beraturan pd setiap datanya. Adapun pokok inti dari integrasi numerik adalah menghitung suatu persamaan suatu persamaan dari satu set data yg melingkupi satu set data nilai × dan satu set data nilai f(×).

c. Pembuatan  program integrasi numerik

           pembuatan program integrasi numerik bisa menggunakan program aplikasi berikut.

1) Menggunakan algoritma 

2) Pemograman delphi.

4. Mengembangkan dan Menggunakan Abstraksi

           Beberapa metode yg digunakan antara lain sbg berikut.

a. Decomposition 

b. Pattern recognition 

c. Abstraksi

d. Algorithm design 

5. Penerapan Computational Thinking (CT)

            Terdapat contoh penerapan sehari hari yg dapat menjadi tempat untuk menerapkan computational thinking, diantara nya sbg berikut

a. sistem komputer dan

b. membuat laporan materi pemograman

B. Ruang Lingkup Informatika

1. Model Komputasi pada Program Komputer

            Ada tiga model dasar komputasional-- fungsional, logika, dan imperatif. Sebagai tambahan terhadap satuan nilai dan operasi yang berhubungan, masing-masing model komputasi memiliki satu set operasi yang digunakan untuk menggambarkan komputasi.

a. Model Fungsional : terdiri dari satu set nilai-nilai, fungsi-fungsi dan operasi aplikasi fungsi dan komposisi fungsi. Fungsi dapat mengambil fungsi lain sebagai argumentasi dan mengembalikan fungsi sebagai hasil (higher-order function). Suatu program adalah kumpulan definisi fungsi-fungsi dan suatu komputasi adalah aplikasi fungsi.

b. Model Logika : terdiri dari satu set nilai-nilai, definisi hubungan dan kesimpulan. Program terdiri dari definisi hubungan dan suatu komputasi adalah suatu bukti(suatu urutan kesimpulan).

c. Model Imperatif : terdiri dari satu set nilai yang mencakup suatu keadaan dan operasi tugas untuk memodifikasi pernyataan. Pernyataan adalah set pasangan nilai-nama dari konstanta dan variabel. Program terdiri dari urutan tugas dan suatu komputasi terdiri dari urutan pernyataan.

2. Perbaikan model komputasi 

           Seseorang dgn menggunakan computational thinking dapat mengembangkan proses berpikir yg melibatkan formulasi sebuah permasalahan beserta solusinya. Tugas debuging sangat penting dlm proses pengembangan perangkat lunak.

3. Pengalaman berpikir komputasional

            Komputasi modern memeliki karakteristik tertentu diantaranya komputer terhubung ke jaringan luas dgn kapasitas bandwidth beragam. Pengalaman berpikir komputasional lebih mengacu pd penerapan komputasi secara realistis diantaranya sbg berikut.

a) Penerapan komputasi di perusahaan Unilever 

b) Penerapan komputasi perusahaan di bidang teknologi informasi 

c) Komputasi modern pada maskapai penerbangan.