A. Magnetik disk
Gambar 6.1 Komponen Magnetik disk
Magnetik disk adalah perangkat untuk penyimpanan informasi yang mendukung kapasitas penyimpanan yang besar dan mempunyai waktu akses yang relatif cepat. Disk merupakan sebuah piringan bundar yang terbuat dari logam atau plastik yang dilapisi dengan bahan yang dapat dimagnetiasi. Data direkam diatasnya dan kemudain dapat dibaca dari disk dengan menggunakan kumparan pengkonduksi, yang dinamakan head. Disk magnetik mempunyai head yang dapat bergerak pada tumpukan satu atau lebih piringan yang berjarak beberapa millimeter satu dengan yang lainnya dan ditopang oleh sebuah spindle. Setiap piringan mempunyai dua permukaan yang terbuat dari aluminium atau glass yang dibungkus dengan partikel-partikel kecil dari bahan magnetik seperti besi oksida.
Mekanisme penulisan berdasarkan pada medan magnet yang dihasilkan arus listrik yang mengalir melauli sebuah kumparan. Pulsa dikirimkan ke head dan pola-pola magnetik direkam pada permukaan dibawahnya dengan pola yang berbeda bagi arus listrik positif dan negatif. Mekanisme pembacaan didasarkan pada arus listrik yang berada di dalam kumparan yang dihasilkan oleh medan listrik yang bergerak relatif terhadap kumparan. Pada saat kumparan listrik melewati bagian bawah head, maka permukaan disk mengeluarkan arus yang mempunyai polaritas yang sama dengan polaritas yang telah direkam. Bahan dasar (substart) yang terbuat dari glass mempunyai keuntungan :
1. Permukaannya lebih merata sehingga memberikan keandalan yang lebih baik.
3. Lebih baik dalam menangani/mendukung flying height.
4. Kelakuannya lebih baik untuk mengurangi/menjaga pengaruh dinamis disk. 5. Lebih tahan terhadap goncangan dan kerusakan
6. Lebih tahan panas.
B. Organisasi Data dan Pemformatan
Head adalah perangkat yang relatif berukuran kecil yang dapat membaca atau menulis dari bagian piringan yang bergerak di bawahnya. Hal ini mempengaruhi organisasi data pada piringan untuk berbentuk sejumlah cincin-cincin yang konsentris, yang disebut track. Track yang berdekatan dipisahkan oleh gap. Gap mencegah sedikitnya dapat mengurangi error sehubungan dengan melestnya head atau interferensi medan magnet. Untuk menyederhanakan elektroniknya, bit dalam jumlah yang sama biasanya tersimpan pada setiap track. Jadi, kerapatan dalam bit per inci linear akan bertambah dengan bergeraknya dari trak sebelah luar ke track sebelah dalam.
Gambar 6.2 Layout data disk
Data disimpan pada daerah-daerah berukuran blok yang dikenal sebagai sector. Sector-sector yang berdekatan dipisahkan oleh gap-gap intra-track. Ada titik awal pada track dan cara untuk mengidentifikasi awal dan akhir setiap sector. Persyaratan ini ditangani dengan menggunakan pengontrolan data yang direkam pada disk. Jadi disk diformat dengan sejumlah data tambahan yang hanya digunakan oleh disk drive dan tidak dapat diakses oleh pengguna. Tambahan ini adalah informsi kontrol yang berguna bagi disk kontroler. Field ID merupakan ifentifier atau alamat yang unik yang digunakan untuk menemukan sektor tertentu. Byte SYNCH adalah pola bit khusus yang menandai awal field. Nomor track mengidentifikasikan track pada permukaan. Nomor head mengidentifikasikan sebuah head, karena disk ini memiliki beberapa permukaan. Field ID dan field data berisi kode error detecting.
3. Sides Single-sided Double-sided
Single-sided lapisan yang dimagnetisasi hanya satu sisi atau bermuka tunggal. Double-sided lapisan yang dimagnetisasi digunakan kepada kedua sisi atau dua muka.
4. Platters Single-platter Multiple-platter
Single-platter disk drive yang terdiri hanya satu piringan.
Multiple-platter disk drive yang terdiri dari sejumlah piringan yang tersusun secara vertikal dan tepisah beberapa inci.
5. Mekanisme Head
Contact
(floppy), Fixed gap
Gambar 6.3 Format track disk Winchester (Seagate ST506)
Istilah Winchester merujuk pada suatu teknologi baru yang diperkenalkan oleh IBM pada tahun 1973. Semua disk drive di pasaran sebelum tahun 1973 merupakan non-Winchester disk drive. Teknologi Winchester dianggap suatu revolusi atau terobosan baru dalam harddisk drive. Fitur utama teknologi Winchester adalah :
1. Head baca/tulis dan disk ditempatkan dalam suatu tempat yang tersegel.
2. Head melayang berada sangat dekat dengan hard disk sekitar lebih kecil dari 19 mikro inch. 3. Head diparkir pada zona parkir ketika disk tidak berputar. Head akan melayang atau mendarat pada lapisan tipis di udara ketika disk mulai start. Tidak ada data yang direkam pada zona parkir.
4. Permukaan disk diberi pelumas untuk mecegah kerusakan pada head atau track.
D. RAID
Pada tahun 1988, David Patterson, Garth Gibson dan Randy Katz dari Universitas California di Barkeley mengusulkan sistem penyimpanan yang berbasis banyak disk, yang disebutnya RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks). Karena istilah “Inexpensive” adalah relatif dan dapat menyesatkan, maka diusulkan mengganti akronim tersebut yang sekarang sudah umum diterima yaitu “Redundant Array of Independent Disks”.
1. RAID merupakan sekumpulan disk drive yang dianggap oleh sistem operasi sebagai sebuah drive logika tunggal.
2. Data didistribusikan ke drive fisik array.
3. Kapasitas redundant disk digunakan untuk menyimpan informasi paritas, yang menjamin recoverability data ketika terjadi kegagalan disk.
Tidak semua level RAID dapat mendukung ketiga karateristik tersebut. Namun, beberapa karakteristik terdapat dibeberapa level RAID. RAID diajukan untuk menjembatani antara kecepatan prosesor yang makin cepat dan elektromekanis disk drive yang relatif lambat. strateginya adalah dengan menggantikan disk berkapasitas besar dengan sejumlah disk drive berkapasitas kecil dan mendistribusikan data sedemikian rupa sehingga memungkinkan akses data dari sejumlah drive secara simultan yang akan meningkatkan kinerja I/O dan memungkinkan peningkatan kapasitas secara mudah. RAID adalah menyangkut tentang kebutuhan redudansi. Redudansi, yaitu kejadian berulangnya data atau kumpulan data yang sama dalam sebuah database yang mengakibatkan pemborosan media penyimpanan. RAID memanfaatkan paritas yang tersimpan yang memungkinkan recovery data yang hilang sehubungan dengan adanya kegagalan disk. Sekarang akan dibahas tingkatan-tingkatan RAID dari level 0 hingga level 5.
a. RAID Level 0
Gambar 6.4 RAID 0
Pada RAID 0, data pengguna dan data sistem didistribusikan keseluruh disk pada array. Hal ini merupakan keutungan yang cukup besar dibandingkan dengan penggunaan disk tunggal berkapasitas besar. Apabila dua buah request I/O yang berbeda menunggu dua buah blok data yang berbeda. Maka di sini terdapat kemungkinan besar blok yang diminta tersebut berada pada disk yang berbeda. Jadi dua buah request dapat dikeluarkan secara paralel, yang mengurangi waktu antrean I/O.
RAID 0 telah berkembang jauh tidak sekedar mendistribusikan data disk array. Seluruh data pengguna dan data sistem dianggap tersimpan pada suatu disk logik. Disk dibagi menjadi strip-strip, strip-strip ini dapat berupa blok-blok, sektor-sektor atau unit-unit lainya secara fisik.Strip dipetakan secara round-robin ke anggota-anggota array yang berurutan. Kumpulan-kumpulan strip yang berurutan yang memetakan tempat sebuah strip ke setiap anggota array dikenal sebagai stripe. RAID 0 hanya menawarkan keuntungan kinerja, direkomendasikan untuk data yang tidak kritis. Data kritis adalah data yang sering mengalami perubahan dan di-back up secara reguler.
b. RAID Level 1
Gambar 6.5 RAID 1
RAID 1 redudansi diperoleh cukup dengan cara menduplikasi seluruh data. Seperti halnya pada RAID 0 digunakan data stripping.Namun, dalam hal ini setiap strip logik dipetakan ke dua buah disk yang secara logik terpisah sehingga setiap disk pada array mempunyai mirror disk yang berisi data yang sama. Aspek positif bagi organisasi RAID 1 :
oleh penulisan yang lebih lambat (penulisan yang mempunyai seek time dan rotational latency yang lebih besar).
3. Recovery dari kegagalan cukup sederhana. Bila drive mengalami kegagalan, maka data masih dapat diakses dari drive kedua.
Kekurangan RAID 1 adalah biaya, karena memerlukan biaya dua kali ruang disk dari disk logika yang didukungnya. Karena itu, konfigurasi RAID 1 cenderung untuk terbatas bagi drive yang menyimpan software sistem, data dan file-file yang sangat kritis lainya. RAID 1 memberikan real-time backup bagi seluruh data sehingga saat terjadinya kegagalan disk, data yang kritis masih dapat diperoleh dengan segera. RAID 1 juga memberikan peningkatan kinerja dibandingkan dengan RAID 0 dalam hal aplikasi trasnfer data yang intensif dengan presentase pembacaan yang tinggi.
c. RAID Level 2
Gambar 6.6 RAID 2
Pada sebuah pembacaan, seluruh disk diakses secara simultan. Data yang diminta dan kode error-correcting yang bersangkutan dikirimkan ke pengontrol array. Bila terdapat eror bit
tunggal, kontroler dapat mengetahuinya dan melakukan koreksi eror dengan segera, sehingga waktu akses pembacaan tersebut tidak diperlambat. Pada sebuah penulisan, seluruh disk data dan disk paritas diaskses untuk keperluan operasi penulisan.
RAID 2 hanya akan menjadi pilihan yang tepat untuk lingkungan yang sering mengalami erir disk. RAID 2 tidak tepat digunakan, bila keadaan dimana relibilitas disk dan drive yang tinggi.
d. RAID Level 3
Gambar 6.7 RAID 3
disk yang gagal itu diganti dan isis keseluruhan disk yang gagal akan diregenerasi pada disk yang baru.
e. RAID Level 4
Gambar 6.8 RAID 4
RAID 4 seperti RAID 3, terdiri atas grup disk data dan disk paritas. Sebagai pengganti penulisan data satu bit pada satu waktu di semua drive, RAID 4 menulis data pada strip dengan ukuran yang sama, membuat strip pada semua drive. Bit-bit pada data strip di-XOR-kan satu sama lain untuk membuat paritas strip. Pada RAID 4 digunakan pula striping data, strip berukuran relatif besar. Strip paritas bit per bit dihitung ke seluruhan strip yang berkaitan setiap disk data dan bit paritas disimpan di dalam strip yang berkaitan pada disk paritas. RAID 4 menggunakan aksess yang independen. Dalam array nya dengan akses independen, setiap disk anggota beroperasi secara independen sehingga request I/O dapat dipenuhi secara paralel.
RAID 4 meliputi pinalti penulisan apabila request penulisan I/O berukuran kecil dibentuk. Setiap kali terjadi penulisan, array management software harus meng-update tidak hanya data pengguna namun juga bit-bit paritas yang berkaitan. Untuk menghitung prioritas baru, array meanagement software harus membaca strip penggunaan yang lama dan strip paritas yang lama. Kemudian software tersebut dapat meng-update kedua strip dengan menggunakan data baru dan paritas yang baru dihitung. Jadi, setiap penulisan strip meliputi dua buah pembacaan dan dua buah penulisan.
Dalam sembarang kasus, setiap operasi penulisan harus melibatkan dsik paritas yang kemudan dapat menjadi penghambat.
f. RAID Level 5
Gambar 6.9 RAID 5
E. Memori Pita Magnetik
Gambar 6.10 Pita Magnetik
Pita magnetik biasanya mempunyai head baca/tukis tunggal di mana head untuk pembacaan dan penulisan dipisahkan. Bila dilakukan penulisan, lilitan pita pelastik dengan selimut magnetik yang melewati head akan memagnetisasi pita tersebut. Dan jika dilakukan pembacaan, maka data yang terdeteksi akan disimpan. Pita magnetik lebih murah untuk menyimpan data yang besar, tetapi lambat karena pada waktu mengakses bagian pita tertentu head harus melewati bagian-bagian pita yang lainya yang ada sebelumnya secara serial.
Informasi yang disimpan pada pita dilakukan dengan dua-dimensi. Bit-bit disimpan pada selembar pita dalam suatu frame dan sepanjang pita dalam bentuk record-record. File dibuat dengan kumpulan record-record. Record adalah data yang terkecil yang dapat dibaca dari atau ditulis ke pita. Pita magnetik cicik untuk penyimpanan data dalam jumlah besar seperti backup dari disk atau citra hasil pindaian, tetapi tidka cocok untuk pembacaan dan penulisan akses acak.
F. Optik
Gambar 6.11 Compact Disk
penyimpanan disk optik berharga murah yang menjanjikan perubahan besar pada penyimpanan disk komputer. Produk produk disk oprik meliputi :
1. CD : Compact Disk, suatu disk yang tidak dapat dihapus yang menyimpan informasi audio yang telah didigitasi. Sistem standar menggunakan disk 12 cm yang dapat merekam lebih dari 60 menit waktu putar tanpa terhenti.
2. CD-ROM : Compact Disk Read-Only Memori. Disk yang tidak dapat dihapus untuk menyimpan data komputer. Sistem standar menggunakan 12 cm yang dapat menampung lebih dari 550 Mbyte.
3. I : Compact Disk Interactive. Suatu spesifikasi yang didasrakan pada penggunaan CD-ROM. Spesifikasi ini menjelaskan metode penyediaan audio, grafis, teks dan kode yang dapat dieksekysi mesin pada CD-ROM.
4. DVI : Digital Video Interactive. Sebuah teknologi untuk memproduksi representasi informasi video yang terdigitasi dan terkompensi. Representasi dapat disimpan pada CD atay media disk lainya. SIstem yang ada sekarang menggunakan CD dan dapat menyimpan sekitar 20 menit video pada satu detik.
5. WORM : Write Only Read Memory. Sebuah disk yang lebih mudah ditulis dibandingkan dengan CD-ROM, yang membuatnya secara komersial dapat menyalin sebuah CD. Ukuran yang populer adalah 5,25 inci, yang dapat menampung 200 hingga 800 Mbyte data.
6. Erasable Optikal Disk : Suatu disk yang menggunakan teknologi optik namun dapat dihapus dan ditulis ulang dengan mudah. Terdapat dua jenis ukuran yang umum dipakai 3,25 inci dan 5,25 inci. Umumnya mempunyai kapasitas 650 Mbyte.
Sistem-sistem tersebut mengalami peningkatan untuk digunakan dalam aplikasi komputer : CD-ROM, WROM dan disk optik yang dapat dihapus.
a. CD-ROM
Baik CD audio maupun CD-ROM menggunakan teknologi yang sama. perbedaan utamnya adalah CD_ROM player lebih kasar dan memiliki perangkat error-correcting untuk menjamin bahw data ditransfer dengan benar dari disk ke komputer. Disk dibuat dari resin, seperti polycarbonat dan dilapisi dengan permukaan yang sangat reflektif biasanya aluminium. Informasi yang direkam secara digital diterbitkan sebagai sekumpulan lubang-lubang mikroskopik pada permukaan yang reflektif.
yang bening sementara motor memutar disk. Intensitas sinar laser yang direfleksikan akan berubah ketika mengenai lubang-lubang tersebut. Peubahan ini dideteksi oleh fotosensor dan dikonveksikan menjadi signal digital. Untuk mengatasi perbedaan kecepatan disk sehingga laser dapat membaca seluruh lubang dengan kecepatan yang sama. Hal ini bisa dilakukan seoerti disk magnetik dengan memperbesar ruang antara dua bit informasi yang direkam oada segmen-segmen disk. Kemudian informasi dapat dilacak dengan kelajuan yang sama dengan memutar disk oada kecepatan yang sama, yang dikenal sebagai constant angular velocity (CAV).
Data pada CD-ROM diorganisasikan sebagai sebuah rangkaian blok-blok. Format ini terdiri dari field-field sebagai berikut :
Sync : Field sync mengidentifikasikan awal sebuah blok. Field ini terdiri dari sebuah byte yang seluruhnya 0, 10 byte yang seluruhnya 1 dan sebuah byte yang seluruhnya 0.
Header : Header terdiri dari alamat blok dan byte mode. Mode 0 menandakan suatu field data blanki, mode 1 menandakan penggunaan kode error-correcting dan 2048 byte data, Mode 2 menandakan 2336 byte pada data pengguna tanpa kode error-correcting.
Data : Data pengguna
Auxiliary : Data pengguna tambahan dalam mode 2. Pada mode 1 data ini merupaka kode error-correcting 288 byte.
CD-ROM sesuai untuk distribusi data yang berukuran besar ke pengguna yang jumlahnya banyak. Karena mhanya proses penulisan awla, maka CD-ROM tidak cocok untuk aplikasi pribadi. Dibandingkan dengan disk magnetik tradisional, CD-ROM memiliki tiga buah keuntungan besar :
Kapasitas penyimpanan infomasinya jauh lebih besar dibandingkan dengan disk opstik.
Disk optik bersama-sama dengan informasi yang tersimpan di dalamnya dapat diperbanyak dengan biaya murah tidak seperti halnya disk magnetik. Database pada disk magnetik harus direproduksi dengan menyalin sebuah disk pada suatu saat dengan menggunakan dua buah disk drive.
Kekurangan CD-ROM adalah :
CD-ROM hanya dapat dibaca saja (read-only) dan tidak dapat di-update
CD-ROM memiliki waktu akses yang lebih lama dibandingkan dengan waktu akses disk drive magnetik, sebanyak setengah detik.
b. WORM
Pada WORM, sebuah disk yang dapat ditulis sekali dengan menggunakan sinal laser dengan intensitas sedang. Jadi, dengan menggunakan kontroler disk yang harganya lebih mahal dibandingkan CD-ROM, pelanggan dapat menulis sekali dan juga membaca disk. Untuk dapat mengakses lebih cepat WORM emnggunakan kecepatan angular yang konstan dengan mengorbankan kemampuan lainya. Disk optik WORM sangat menarik untuk digunakan pada keperluan penyimpanan arsip dokumen dan file. Disk ini dapat menampung rekaman data pengguna dalam ukuran besar yang permanen.
c. Disk optik yang dapat dihapus
Disk optik yang dapat dihapus, merupakan disk berulang-ulang ditulis dan ditulis kembali, seperti halnya disk magnetik. Pada sistem magneto-optik, energi laser digunakan secara bersama-sama dengan medan magnet untuk merekam dan menghapus informasi dengan mengembalikan kutub-kutub magnetik pada daerah kecil dalam disk yang di lapisi bahan magnetik. Sinar laser memanasi titik tertentu pada media dan medan magnet dapat mengubah arah titik tersebut sementara temeperatur menngkat. Karena proses polarisasi tidak mengakibatkan perubahan fisik pada disk, maka dapat dilakukan secara berulang-ulang. Untuk pembacaan, arah medan magnet dapat dideteksi dengan sinar laser yang terpolasrisasi. Cahaya terpolarisasi yang dipantulakan dari titik tertentu akan mengubah derajat rotasinya bergantung pada arah medan magnet. Keuntungan-keutungan disk oprik yang dapat dihapys dibandingkan dengan disk magnetik adalah
