High Performance Computing (HPC): Inilah Pengertian, Cara Kerja, hingga Contohnya

Assalamu‘alaikum wr. wb.

Halo gais! Komputasi Kinerja Tinggi atau High Performance Computing merupakan salah satu Teknik dan Teknologi Komputasi canggih untuk menyelesaikan masalah kompleks atau menjalankan tugas komputasi yang sangat menuntut. Jika sebelumnya sudah membahas tentang Cloud Computing, kali ini kita akan membahas tentang Apa itu Komputasi Kinerja Tinggi (HPC).

Sumber Artikel : Cloud.Google.com (Google Cloud), Techtarget.com, IBM.com (Topics), Netapp.com, dan Intel.com

A. Pengertian High Performance Computing (HPC)

Komputasi Kinerja Tinggi (High Performance Computing) adalah praktik mengumpulkan sumber daya komputasi untuk mendapatkan kinerja yang lebih tinggi dibandingkan dengan satu workstation, server, atau komputer tunggal. HPC dapat berbentuk superkomputer yang dibuat khusus atau kelompok komputer individu yang disebut sebagai cluster. HPC dapat dijalankan di lokasi (on-premises), di cloud, atau sebagai kombinasi keduanya. Setiap komputer dalam sebuah cluster sering disebut sebagai node, di mana setiap node bertanggung jawab atas tugas yang berbeda. Node pengontrol menjalankan layanan penting dan mengkoordinasikan pekerjaan antar node, node interaktif atau node login berfungsi sebagai host yang digunakan pengguna untuk masuk, baik melalui antarmuka pengguna grafis atau baris perintah, dan node komputasi atau pekerja mengeksekusi perhitungan. Algoritma dan perangkat lunak dijalankan secara paralel pada setiap node dari cluster untuk membantu menjalankan tugas yang diberikan. Secara umum, HPC memiliki tiga komponen utama: komputasi, penyimpanan, dan jaringan.

HPC memungkinkan perusahaan dan peneliti mengumpulkan sumber daya komputasi untuk menyelesaikan masalah yang terlalu besar untuk ditangani oleh komputer standar secara individual atau memerlukan waktu pemrosesan yang terlalu lama. Oleh karena itu, sering kali disebut juga sebagai superkomputasi.

HPC digunakan untuk menyelesaikan masalah dalam penelitian akademis, ilmu pengetahuan, desain, simulasi, dan kecerdasan bisnis. Kemampuan HPC untuk dengan cepat memproses jumlah data yang besar mendukung beberapa aspek paling fundamental dari masyarakat saat ini, seperti kemampuan bank untuk memverifikasi kecurangan pada jutaan transaksi kartu kredit sekaligus, produsen mobil untuk menguji desain mobil Anda untuk keselamatan tabrakan, atau mengetahui bagaimana cuaca akan menjadi besok.

B. Manfaat dari High Performance Computing (HPC)

HPC membantu mengatasi berbagai hambatan komputasi yang umumnya dihadapi oleh PC dan prosesor konvensional. Manfaat HPC sangat banyak dan termasuk hal-hal berikut.

1. Kecepatan Tinggi

HPC terutama berkaitan dengan pemrosesan yang sangat cepat, yang berarti sistem HPC dapat melakukan jumlah perhitungan yang besar dengan sangat cepat. Sebagai perbandingan, prosesor dan sistem komputasi biasa akan memerlukan waktu lebih lama — hari, minggu, atau bahkan bulan — untuk melakukan perhitungan yang sama.

Sistem HPC umumnya menggunakan CPU dan GPU terbaru, serta jaringan penghubung berlatensi rendah dan perangkat penyimpanan blok, untuk meningkatkan kecepatan pemrosesan dan kinerja komputasi.

2. Biaya Lebih Rendah

Karena sistem HPC dapat melakukan pemrosesan dengan lebih cepat, aplikasi dapat berjalan lebih cepat dan memberikan jawaban dengan cepat, menghemat waktu atau biaya. Selain itu, banyak sistem seperti ini tersedia dalam mode "bayar sesuai penggunaan" dan dapat ditingkatkan atau diturunkan sesuai kebutuhan, meningkatkan efektivitas biaya mereka.

3. Pengurangan Kebutuhan Pengujian Fisik

Banyak aplikasi modern memerlukan banyak pengujian fisik sebelum dapat dirilis untuk penggunaan publik atau komersial. Kendaraan yang dapat dikemudikan sendiri adalah salah satu contohnya. Peneliti, pengembang, dan pengujian aplikasi dapat membuat simulasi yang kuat menggunakan sistem HPC, sehingga meminimalkan atau bahkan menghilangkan kebutuhan akan pengujian fisik yang mahal atau berulang.

C. Manfaat dari High Performance Computing (HPC)

High performance computing memiliki tiga komponen utama :

• Pemrosesan (Compute)
• Jaringan (Network)
• Penyimpanan (Storage)

Secara sederhana, node (compute) dalam sistem HPC terhubung dengan node lain untuk menjalankan algoritma dan perangkat lunak secara simultan, dan kemudian terhubung (network) dengan server data (storage) untuk menyimpan hasil keluaran. Karena proyek HPC cenderung besar dan kompleks, node sistem biasanya harus bertukar hasil perhitungannya satu sama lain, yang berarti mereka membutuhkan disk yang cepat, memori berkecepatan tinggi, dan jaringan yang memiliki latensi rendah dan bandwidth tinggi antara node dan sistem penyimpanan.

HPC umumnya dapat dibagi menjadi dua jenis desain umum: cluster computing dan distributed computing.

1. Cluster Computing

Pemrosesan paralel dilakukan dengan kumpulan komputer (cluster) bekerja bersama, seperti kelompok server yang terhubung dan ditempatkan dekat satu sama lain baik secara fisik maupun dalam topologi jaringan, untuk meminimalkan latensi antar node.

2. Distributed Computing

Model distributed computing menghubungkan daya komputasi dari beberapa komputer dalam sebuah jaringan yang entah berada di satu lokasi (seringkali on-premises) atau terdistribusi di beberapa lokasi, yang mungkin mencakup perangkat keras on-premises dan sumber daya cloud.

Selain itu, klaster HPC dapat dibedakan antara model perangkat keras homogen dan heterogen. Pada klaster homogen, semua mesin memiliki kinerja dan konfigurasi yang serupa, dan sering kali dianggap sama dan dapat dipertukarkan. Pada klaster heterogen, terdapat koleksi perangkat keras dengan karakteristik yang berbeda (jumlah inti CPU tinggi, diakselerasi GPU, dan lainnya), dan sistem paling baik dimanfaatkan ketika node ditugaskan tugas untuk memanfaatkan keunggulan unik mereka.

D. Manfaat HPC dalam Cloud

Berikut ini adalah Beberapa Manfaat HPC untuk Cloud.

1. Kecepatan dan Kinerja

High performance computing dapat memproses data dan tugas dengan jauh lebih cepat dibandingkan dengan satu server atau komputer tunggal. Tugas yang bisa memakan waktu berminggu-minggu atau berbulan-bulan pada sistem komputasi reguler dapat diselesaikan dalam hitungan jam dengan HPC.

2. Fleksibilitas dan Efisiensi

Dengan HPC di cloud, beban kerja dapat ditingkatkan atau dikurangi sesuai kebutuhan. Dengan koneksi internet yang handal, HPC dapat diakses dari mana saja di seluruh dunia.

3. Penghematan Biaya

Karena kecepatan, fleksibilitas, dan efisiensi HPC di cloud, organisasi dapat menghemat waktu dan uang pada sumber daya komputasi dan jam kerja.

4. Toleransi Kesalahan

Jika satu node dari klaster HPC mengalami kegagalan, sistem ini cukup tangguh sehingga bagian lain dari sistem tidak mengalami kegagalan. Mengingat tugas-tugas besar dan kompleks yang dilakukan oleh HPC, toleransi kesalahan menjadi keuntungan besar.

5. Pelepasan Produk dan Inovasi (R&D) yang Dipercepat

HPC memberikan keunggulan bagi perusahaan yang melakukan penelitian dan pengembangan dengan mempercepat hasil dari proyek-proyek berintensitas data, seperti pemodelan farmasi, desain mesin dan suku cadang baru, atau simulasi eksperimen untuk mengurangi pengujian fisik.

6. Biaya Awal

Klaster HPC dan superkomputer di lokasi memiliki biaya awal yang tinggi. HPC di lokasi mungkin tidak terjangkau bagi sebagian besar organisasi setelah memperhitungkan biaya peralatan, tenaga kerja, perangkat lunak, dan konfigurasi.

7. Konsumsi Energi

Biaya energi dari instalasi superkomputer di lokasi dapat besar. Bagi perusahaan yang peduli lingkungan dan biaya, konsumsi energi HPC dapat berkelanjutan dengan menjalankan HPC di cloud yang memiliki energi terbersih di dunia.

8. Pemeliharaan

HPC berjalan paling baik ketika menggunakan perangkat keras generasi terbaru dan perangkat lunak yang dioptimalkan. Menjaga klaster HPC atau superkomputer di lokasi agar tetap terkini untuk memastikan kinerja optimal dapat dengan cepat menjadi biaya besar dan berkelanjutan.

E. Contoh Penerapan dari High Performance Computing (HPC)

HPC digunakan dalam banyak skenario kehidupan nyata untuk menyelesaikan masalah kompleks dalam ilmu pengetahuan, bisnis, dan rekayasa. Beberapa lembaga akademis juga menggunakan sistem HPC. Beberapa lembaga pemerintah, khususnya militer, mengandalkan HPC untuk aplikasi yang kompleks. Seiring dengan meningkatnya permintaan untuk daya pemrosesan dan kecepatan untuk aplikasi dunia nyata, HPC kemungkinan akan menarik perhatian bisnis-bisnis dari segala ukuran, terutama untuk pemrosesan transaksi dan gudang data.

Sistem HPC juga digunakan dalam banyak industri lainnya, termasuk namun tidak terbatas pada :

1. Manufaktur : Untuk merancang, memproduksi, dan menguji produk baru menggunakan simulasi.
2. Kesehatan : Untuk penelitian dan pengembangan vaksin, obat-obatan, dan pengobatan baru untuk penyakit; meningkatkan teknik pemeriksaan; dan membuat diagnosis pasien yang lebih akurat.
3. Media dan Hiburan : Untuk membuat animasi dan efek khusus, mengonversi file media, mendukung video berkecepatan tinggi dan streaming acara langsung, serta menciptakan hiburan yang mendalam menggunakan realitas tambahan.
4. Aerospace : Untuk pelatihan personel dan membuat simulasi kritis untuk pengujian pesawat.
5. Minyak dan Gas : Untuk menguji model reservoir, menemukan sumber daya minyak dan gas, melakukan analisis spasial, dan melakukan simulasi pemrosesan aliran fluida dan seismik.
6. Otomotif : Untuk mensimulasikan uji tabrakan dalam industri otomotif, yang lebih ekonomis daripada uji fisik.
7. Layanan Keuangan : Untuk mengotomatisasi perdagangan, mendeteksi kecurangan kartu kredit, dan melacak tren saham secara real-time.
8. Meteorologi : Untuk memprediksi dan melacak badai dan pola cuaca tidak biasa lainnya.

Itulah Penjelasan tentang Cloud Computing, yang telah kami jelaskan pada Postingan ini. Untuk melihat Artikel sebelumnya tentang Cloud Computing, silakan lihat di sini.

Terima Kasih 😄😘👌👍 :)

Wassalamu‘alaikum wr. wb.