Prosesor baru menghadirkan masalah dan membuahkan hasil

SAN JOSE, Kalifornia – Perubahan mendasar dalam desain mikroprosesor menghadirkan tantangan – dan peluang finansial yang besar bagi pengembang perangkat lunak.

Produsen chip tidak lagi berlomba untuk memiliki mikroprosesor tercepat dan telah mengalihkan fokus mereka dari membuat chip dengan satu inti komputasi super cepat. Sebaliknya, untuk menghemat energi dan mengurangi panas, mereka menempatkan banyak inti pada chip yang sama – setara dengan beberapa komputer pada potongan silikon yang sama.

Inti bekerja lebih lambat namun lebih hemat energi, dan dirancang untuk memecah tugas-tugas besar dan mengerjakan bagian-bagian individual sekaligus.

Teknologi yang dihasilkan ideal untuk tugas-tugas multimedia yang paling menuntut, seperti memproses file video berukuran besar, mengambil informasi dari beberapa database secara bersamaan, atau memainkan permainan komputer sambil mengunduh musik dan … DVD.

Masalahnya adalah banyak aplikasi perangkat lunak tidak ditulis untuk chip dengan banyak inti, dan perangkat keras berkembang begitu cepat sehingga perangkat lunak berisiko tertinggal.

“Anda dapat membayangkan sebuah skenario di mana orang-orang berhenti membeli laptop dan desktop karena kita tidak dapat memahaminya,” kata David Patterson, pakar arsitektur komputer dan profesor ilmu komputer di The Universitas California, Berkeley.

Seiring dengan kecepatan prosesor, pengembang perangkat lunak pun mengikutinya dengan membuat program mereka semakin cepat. Namun kini pembuat chip tidak lagi hanya berfokus pada kecepatan, pemrogram harus mengubah taktik mereka dan belajar mengirimkan instruksi ke berbagai bagian chip, bukan melalui satu inti pemrosesan.

Intel Corp. dan Advanced Micro Devices Inc. membuat mikroprosesor terbaru mereka dengan dua dan empat inti, dengan rencana untuk membuat lebih banyak lagi di masa depan. Intel bahkan mendemonstrasikan chip penelitian 80-inti yang sangat rumit sehingga tidak memiliki sistem operasi yang cukup pintar untuk bekerja dengannya.

Selama bertahun-tahun, superkomputer dan pusat data perusahaan telah menggunakan mesin dengan banyak prosesor—dengan perangkat lunak yang ditulis khusus yang memungkinkan, misalnya, pemrosesan beberapa pencarian Web pada saat yang bersamaan. Hal ini menginspirasi para pembuat chip untuk membangun mikroprosesor multi-core untuk komputer pasar massal yang mulai memasuki pasar dalam beberapa tahun terakhir.

Filosofinya serupa. Namun perangkat lunak sisi komputer secara tradisional tidak dirancang dengan mempertimbangkan banyak prosesor.

Kesenjangan antara perangkat keras dan perangkat lunak belum menjadi masalah bagi konsumen, karena sistem operasi seperti Windows XP dan Vista sudah bekerja dengan chip multi-core yang sekarang sudah beredar, dan aplikasi dasar seperti pengolah kata dan email tidak memerlukan inti tambahan atau peningkatan perangkat lunak.

Namun para ahli memperkirakan konsekuensi buruk jika perangkat lunak untuk aplikasi yang lebih rumit tidak segera diperbarui.

Mereka memperingatkan bahwa program mungkin tiba-tiba berhenti menjadi lebih cepat ketika chip dengan delapan inti atau lebih masuk ke komputer. Perangkat lunak yang dirancang saat ini tidak dapat memanfaatkan tingkat kompleksitas tersebut.

“Kita akan berada di wilayah yang belum dipetakan,” kata Patterson. “Kita perlu menjalankan beberapa proyek di Manhattan – seseorang dapat memecahkan masalah ini, dan siapa pun yang memecahkan masalah ini akan mendapatkan keuntungan besar dibandingkan orang lain.”

Yang pasti, industri dan akademisi sedang berupaya mencari cara untuk mencegah komputer dibebani dengan sejumlah besar kekuatan pemrosesan yang belum dimanfaatkan. Tapi itu tidak mudah.

Mark Lewin, manajer program di Penelitian Eksternal dan Program untuk Microsoft Research, mengatakan bahwa solusi tersebut memerlukan lebih dari sekedar penemuan bahasa pemrograman baru, karena pengembang harus menemukan cara-cara baru dalam membangun perangkat lunak.

“Ini akan membutuhkan banyak pekerjaan berat, banyak pemikiran ulang, namun peluangnya sangat besar,” kata Lewin, yang kelompoknya minggu ini mengumumkan program hibah $500,000 untuk universitas dengan proposal inovatif untuk mempelajari pengembangan perangkat lunak untuk komputasi multicore.

Dalam pidatonya di bulan Mei, Craig Mundie, kepala penelitian dan strategi Microsoft Corp., menyatakan bahwa “makan siang gratis sudah berakhir” bagi perusahaan perangkat lunak yang mengandalkan chip yang semakin cepat. Dia mengatakan bahwa selama lima tahun terakhir, para peneliti Microsoft telah fokus pada apa yang disebut komputasi paralel, atau tugas yang dijalankan pada banyak prosesor pada waktu yang sama.

“Jelas ada sesuatu yang akan terjadi dan pertanyaannya adalah apa,” katanya. “Dan saya pikir alat-alatnya akan berkembang, orang-orang akan menjadi lebih kreatif, seperti biasanya, dalam mencoba mencari tahu apa yang harus dilakukan dengan kemampuan ini.”

Para pembuat chip mengatakan perlombaan untuk menambah inti bukan tentang keberanian.

Jerry Bautista, direktur manajemen teknologi di Lab Teknologi Mikroprosesor Intel, mengatakan kegunaan komputer multicore terlihat jelas di Wall Street, di mana investor memerlukan perhitungan rumit dengan cepat.

“Orang-orang ingin mengambil keputusan secara real-time – mereka tidak ingin menjalankan simulasi yang rumit dalam semalam, mereka ingin melihat hasilnya saat itu juga,” katanya.

Mentalitas yang sama juga berlaku pada produk elektronik konsumen, dimana streaming video tanpa batas dan game PC yang lancar dengan grafis yang semakin kaya sangat diminati, katanya.

Kemajuan multicore menimbulkan pertanyaan: Berapa banyak core yang praktis untuk rata-rata pengguna komputer?

Phil Hester, chief technology officer AMD, mengatakan tidak masuk akal secara bisnis untuk memodifikasi aplikasi seperti pengolah kata dan email yang sudah berjalan lebih cepat daripada instruksi yang dapat diketik pengguna.

Faktanya, banyak aplikasi saat ini yang memiliki keterbatasan waktu respons manusia, katanya. “Jika Anda menggunakan pengolah kata dan membuatnya berkemampuan quad-core, dari sudut pandang manusia, Anda tidak akan melihat perbedaannya.”

Namun, Hester mengatakan beberapa aplikasi yang paling menjanjikan dan populer jelas dapat memperoleh manfaat dari banyak inti, seperti komputasi teknis berkinerja tinggi, perangkat lunak pengenalan wajah dan pola, dan program pencarian untuk database besar.

Perusahaan yang berhasil memigrasikan aplikasi pasar massal yang relevan ke lingkungan komputasi paralel—atau menciptakan aplikasi baru yang memanfaatkan pergeseran teknologi chip—akan mendapat keuntungan besar.

“Industri perangkat lunak akan sangat senang jika industri prosesor dapat melipatgandakan kinerjanya setiap dua tahun tanpa harus terjun ke dunia paralel ini,” kata Marc Tremblay, chief technology officer untuk bisnis mikroelektronik Sun Microsystems Inc., di mana ia mengawasi peta jalan prosesor pembuat perangkat lunak dan server. “Sayangnya, banyak orang yang mengalami hambatan, dan pemenangnya adalah mereka yang benar-benar bisa memanfaatkan gangguan ini.”