Sistem Komputer dan Jaringan

AP Prinsip Ilmu Komputer · Topik 4

Lihat Salindia Latih

Pelajaran video untuk topik ini Buka halaman video

4.1

Internet

Silabus

Pemahaman Berkelanjutan (CSN-1): Sistem komputer dan jaringan memfasilitasi transfer data.

Tujuan Pembelajaran CSN-1.A: Jelaskan bagaimana perangkat komputasi bekerja bersama dalam jaringan. [Keterampilan 5.A]

CSN-1.A.1 Perangkat komputasi adalah artefak fisik yang dapat menjalankan program. Beberapa contoh termasuk komputer, tablet, server, router, dan sensor pintar.
CSN-1.A.2 Sistem komputasi adalah kelompok perangkat komputasi dan program yang bekerja sama untuk tujuan bersama.
CSN-1.A.3 Jaringan komputer adalah kelompok perangkat komputasi yang saling terhubung yang mampu mengirim atau menerima data.
CSN-1.A.4 Jaringan komputer adalah jenis sistem komputasi.
CSN-1.A.5 Jalur antara dua perangkat komputasi pada jaringan komputer (pengirim dan penerima) adalah urutan perangkat komputasi yang terhubung langsung yang dimulai dari pengirim dan berakhir di penerima.
CSN-1.A.6 Rute adalah proses menemukan jalur dari pengirim ke penerima.
CSN-1.A.7 Bandwidth (lebar pita) dari jaringan komputer adalah jumlah maksimum data yang dapat dikirim dalam waktu tetap.
CSN-1.A.8 Bandwidth biasanya diukur dalam bit per detik.

Tujuan Pembelajaran CSN-1.B: Jelaskan bagaimana Internet bekerja. [Keterampilan 5.A]

CSN-1.B.1 Internet adalah jaringan komputer yang terdiri dari jaringan-jaringan yang saling terhubung dan menggunakan protokol komunikasi standar, terbuka (non-proprietari).
CSN-1.B.2 Akses ke Internet bergantung pada kemampuan untuk menghubungkan perangkat komputasi ke perangkat yang terhubung ke Internet.
CSN-1.B.3 Sebuah protokol adalah serangkaian aturan yang disepakati yang menentukan perilaku suatu sistem.
CSN-1.B.4 Protokol yang digunakan di Internet bersifat terbuka, yang memungkinkan pengguna dengan mudah menambahkan perangkat komputasi tambahan ke Internet.
CSN-1.B.5 Perutean di Internet biasanya dinamis; tidak ditentukan sebelumnya.
CSN-1.B.6 Skalabilitas sebuah sistem adalah kapasitas sistem untuk berubah ukuran dan skala guna memenuhi permintaan baru.
CSN-1.B.7 Internet dirancang agar dapat diskalakan.

Tujuan Pembelajaran CSN-1.C: Jelaskan bagaimana data dikirim melalui Internet menggunakan paket. [Keterampilan 5.A]

CSN-1.C.1 Informasi dilewatkan melalui Internet sebagai arus data. Arus data berisi potongan-potongan data, yang dikemas dalam paket.
CSN-1.C.2 Paket berisi potongan data dan metadata yang digunakan untuk merutekan paket antara asal dan tujuan di Internet, serta untuk penyusunan ulang data.
CSN-1.C.3 Paket dapat tiba di tujuan secara berurutan, tidak berurutan, atau bahkan tidak tiba sama sekali.
CSN-1.C.4 IP, TCP, dan UDP adalah protokol umum yang digunakan di Internet.

Tujuan Pembelajaran CSN-1.D: Jelaskan perbedaan antara Internet dan World Wide Web. [Keterampilan 5.A]

CSN-1.D.1 World Wide Web adalah sistem halaman-halaman yang saling terkait, program, dan file.
CSN-1.D.2 HTTP adalah protokol yang digunakan oleh World Wide Web.
CSN-1.D.3 World Wide Web menggunakan Internet.

Sumber: Deskripsi Kursus dan Ujian College Board AP

Konektor Ethernet RJ45 – tautan fisik mengirimkan paket melintasi Internet

Internet adalah jaringan global dari jaringan-jaringan. Data berjalan sebagai paket – potongan kecil yang dikirim secara terpisah dan dirakit kembali di tujuan. Dua hal membuatnya bekerja dalam skala besar:

Internet adalah jaringan dunia; web adalah satu layanan yang berjalan di atasnya

Protokol adalah aturan yang disepakati untuk komunikasi. Alamat IP (Internet Protocol) mengidentifikasi dan merutekan paket; TCP menyusunnya sesuai urutan dan meminta ulang yang hilang; HTTP membawa halaman web; DNS menerjemahkan nama seperti example.com menjadi alamat IP.
Redundansi dan perutean: ada banyak jalur yang mungkin antara dua titik, jadi jika satu jalur gagal, paket mengambil jalur lain. Hal ini membuat Internet tahan-gangguan.

Internet dirancang agar terbuka dan skala-nya dapat berkembang – dibangun di atas standar yang bisa digunakan siapa saja, sehingga tetap berfungsi saat miliaran perangkat bergabung. Bandwidth adalah jumlah data yang dapat dibawa oleh koneksi per detik.

Jelajahi

Bagaimana data melintasi Internet dalam paket

Internet memecah pesan menjadi paket bernomor, masing-masing dialamatkan dan dialirkan secara independen (sering melalui jalur berbeda), lalu dirakit kembali di tujuan. Desain itu membuatnya toleran kesalahan — jika satu jalur gagal, paket mengambil jalur lain.

Kosa kata Latih

English	Bahasa Indonesia
Internet/ˈɪntənet/	Internet
packets/ˈpækɪts/	paket
Protocols/ˈprəʊtəkɒlz/	Protokol
Redundancy/rɪˈdʌndənsi/	Redundansi
fault-tolerant/fɒlt ˈtɒlərənt/	toleransi kesalahan
Bandwidth/ˈbændwɪdθ/	Lebar pita
reliability/rɪˌlaɪəˈbɪlɪti/	keandalan
Sequential computing/siːˈkwenʃl kəmˈpjuːtɪŋ/	Komputasi berurutan
Parallel computing/ˈpærəlel kəmˈpjuːtɪŋ/	Komputasi paralel
Distributed computing/ˈdɪstrɪbjuːtɪd kəmˈpjuːtɪŋ/	Komputasi terdistribusi
speedup/ˈspiːdʌp/	percepatan

Tonton pelajaran

4.2

Tahan-Gangguan

Silabus

Pemahaman Berkelanjutan (CSN-1): Sistem komputer dan jaringan memfasilitasi transfer data.

Tujuan Pembelajaran CSN-1.E: Untuk sistem toleran kesalahan, seperti Internet: a. Jelaskan manfaat toleransi kesalahan. [Keterampilan 1.D] b. Jelaskan bagaimana suatu sistem tertentu bersifat toleran kesalahan. [Keterampilan 5.A] c. Identifikasi kerentanan terhadap kegagalan dalam suatu sistem. [Keterampilan 1.D]

CSN-1.E.1 Internet telah direkayasa agar toleran kesalahan, dengan abstraksi untuk perutean dan transmisi data.
CSN-1.E.2 Redundansi adalah penambahan komponen ekstra yang dapat digunakan untuk mengurangi dampak kegagalan sistem jika komponen lain gagal.
CSN-1.E.3 Salah satu cara mencapai redundansi jaringan adalah dengan memiliki lebih dari satu jalur antara dua perangkat yang terhubung apa pun.
CSN-1.E.4 Jika perangkat atau koneksi tertentu di Internet mengalami kegagalan, data selanjutnya akan dikirim melalui rute berbeda, jika memungkinkan.
CSN-1.E.5 Ketika suatu sistem dapat mendukung kegagalan dan tetap berfungsi, disebut toleran kesalahan. Hal ini penting karena elemen-elemen sistem kompleks sering kali gagal pada waktu yang tidak terduga, seringkali secara berkelompok, dan toleransi kesalahan memungkinkan pengguna untuk terus menggunakan jaringan.
CSN-1.E.6 Redundansi dalam suatu sistem sering kali memerlukan sumber daya tambahan tetapi dapat memberikan manfaat toleransi kesalahan.
CSN-1.E.7 Redundansi opsi perutean antara dua titik meningkatkan keandalan Internet dan membantunya berskala untuk menampung lebih banyak perangkat dan lebih banyak orang.

Sumber: Deskripsi Kursus dan Ujian College Board AP

Router Wi-Fi: gerbang lokal yang meneruskan paket menuju Internet yang lebih luas

Sistem bersifat tahan-gangguan jika tetap berfungsi meskipun sebagian darinya rusak. Internet mencapai hal ini melalui koneksi redundan: karena paket dapat diarahkan melalui banyak jalur, kegagalan satu router atau kabel tidak menghentikan komunikasi – lalu lintas hanya dialihkan ke jalur lain. Tahan-gangguan memerlukan sumber daya tambahan (jalur redundan) tetapi sangat meningkatkan keandalan. Satu jalur tanpa cadangan tidak tahan-gangguan.

Penggantian paket mengirim paket melalui jalur independen, sehingga jaringan mentolerir tautan yang gagal

Tonton pelajaran

4.3

Komputasi Paralel dan Terdistribusi

Silabus

Pemahaman Berkelanjutan (CSN-2): Komputasi paralel dan terdistribusi memanfaatkan beberapa komputer untuk menyelesaikan masalah kompleks atau memproses kumpulan data besar dengan lebih cepat.

Tujuan Pembelajaran CSN-2.A: Untuk komputasi sekuensial, paralel, dan terdistribusi: a. Bandingkan solusi masalah. [Keterampilan 1.D] b. Tentukan efisiensi solusi. [Keterampilan 1.D]

CSN-2.A.1 Komputasi sekuensial adalah model komputasi di mana operasi dilakukan secara berurutan satu per satu.
CSN-2.A.2 Komputasi paralel adalah model komputasi di mana program dipecah menjadi banyak operasi komputasi sekuensial yang lebih kecil, di mana beberapa di antaranya dilakukan secara bersamaan.
CSN-2.A.3 Komputasi terdistribusi adalah model komputasi di mana beberapa perangkat digunakan untuk menjalankan sebuah program.
CSN-2.A.4 Membandingkan efisiensi solusi dapat dilakukan dengan membandingkan waktu yang dibutuhkan mereka untuk melakukan tugas yang sama.
CSN-2.A.5 Solusi sekuensial memakan waktu sama dengan jumlah dari semua langkah-langkahnya.
CSN-2.A.6 Solusi komputasi paralel memakan waktu sama dengan tugas-tugas sekuensialnya ditambah tugas paralel terlama di antaranya.
CSN-2.A.7 "Percepatan" dari solusi paralel diukur dari waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan tugas secara sekuensial dibagi dengan waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan tugas tersebut secara paralel.

Tujuan Pembelajaran CSN-2.B: Jelaskan manfaat dan tantangan komputasi paralel dan terdistribusi. [Keterampilan 1.D]

CSN-2.B.1 Komputasi paralel terdiri dari bagian paralel dan bagian sekuensial.
CSN-2.B.2 Solusi yang menggunakan komputasi paralel dapat berskala lebih efektif daripada solusi yang menggunakan komputasi sekuensial.
CSN-2.B.3 Komputasi terdistribusi memungkinkan masalah diselesaikan yang tidak dapat diselesaikan pada satu komputer karena waktu pemrosesan atau kebutuhan penyimpanan yang terlibat.
CSN-2.B.4 Komputasi terdistribusi memungkinkan masalah yang jauh lebih besar diselesaikan lebih cepat dibandingkan jika diselesaikan menggunakan satu komputer.
CSN-2.B.5 Saat meningkatkan penggunaan komputasi paralel dalam suatu solusi, efisiensi solusi tetap terbatas oleh bagian sekuensialnya. Ini berarti pada titik tertentu, penambahan bagian paralel tidak akan lagi secara bermakna meningkatkan efisiensi.

Sumber: Deskripsi Kursus dan Ujian College Board AP

Rak server pusat data: komputasi terdistribusi menyebarkan pekerjaan ke banyak mesin — Rak server pusat data: komputasi terdistribusi membagi beban kerja ke banyak mesin

Komputasi sekuensial menjalankan satu operasi pada satu waktu.
Komputasi paralel memecah tugas menjadi bagian-bagian yang berjalan secara bersamaan pada beberapa prosesor, sehingga selesai lebih cepat.
Komputasi terdistribusi menggunakan banyak komputer yang terhubung melalui jaringan untuk mengerjakan satu masalah – esensial untuk masalah yang terlalu besar untuk satu mesin.

Komputasi paralel: banyak prosesor bekerja secara bersamaan

Percepatan solusi paralel adalah waktu sekuensial dibagi dengan waktu paralel. Percepatan dibatasi: bagian yang harus berjalan secara sekuensial tidak dapat dipercepat dengan menambah prosesor, sehingga menggandakan jumlah prosesor jarang menggandakan kecepatan.

Contoh penyelesaian. Suatu tugas memiliki bagian yang harus dijalankan secara berurutan, memakan waktu $40$ detik, ditambah bagian yang dapat diparalelkan yang membutuhkan waktu $60$ detik pada satu prosesor—sehingga pada satu prosesor seluruh tugas memakan waktu $40+60=100$ detik. Sebar bagian yang dapat diparalelkan ini di $3$ prosesor dan butuh waktu $\tfrac{60}{3}=20$ detik, sehingga total waktu paralel adalah $40+20=60$ detik dan percepatannya adalah $\tfrac{100}{60}\approx1.67$. Bagian berurutan selama $40$ detik menjadi batas bawah: bahkan dengan tak terhingga banyaknya prosesor, tugas ini tidak akan pernah selesai dalam waktu kurang dari $40$ detik.

Keterampilan ujian: diberikan waktu untuk bagian sekuensial dan paralel dari sebuah tugas, mampu menghitung total waktu paralel dan percepatan.

Tonton pelajaran

4.3

Tips ujian

Jelaskan bagaimana data berjalan dalam paket melalui jaringan router independen yang redundan dan tahan-gangguan.
Pahami bahwa protokol (IP, TCP, HTTP) adalah aturan yang disepakati, dan bahwa standar terbuka memungkinkan sistem berbeda saling berinteroperabilitas.
Jelaskan skalabilitas dan bagaimana Internet berkembang tanpa kendali sentral.
Bandingkan bandwidth (laju) dengan latency (penundaan), dan jelaskan pencarian nama-ke-alamat DNS.
Bahas kesenjangan digital dan dasar-dasar keamanan (enkripsi, autentikasi) dengan bahasa sederhana.

Pelajaran interaktif untuk topik ini

Kerjakan langkah demi langkah, dengan latihan pengecekan instan.

Soal-Soil Masa Lalu

Topik lain dalam AP Prinsip Ilmu Komputer