TEKNOLOGI HARD-DISK
Ahmad Ardaning S.M., 111070143 Fakultas Elektronika dan Telekomunikasi Institut Teknologi Telkom
Hard disk merupakan salah satu piranti yang tidak terpisahkan dalam sistem komputer masa kini. Mulai dari komputer personal hingga mesin sekelas mainframe dan superkomputer menggunakan piranti hard disk sebagai media penyimpanan datanya.
Hard disk pertama kali ditemukan pada dekade
memiliki beberapa buah platter yang bekerja
1950-an. Tidak seperti saat ini, hard disk kala itu memiliki ukuran diameter hingga 20 inci dengan
simultan. •
Lengan pembaca: Komponen ini menyangga
kapasitas hanya beberapa megabyte. Pada masa itu,
head yang berfungsi untuk membaca/menulis
piranti ini disebut sebagai “fixed disks” atau
pada permukaan platter. Lengan ini dikontrol
“winchesters” (nama kode untuk produk keluaran
melalui sebuah mekanisme yang digerakkan
IBM). Belakangan produk itu dikenal sebagai “hard
oleh
disk” untuk membedakannya dengan “floppy disks”.
bergerak dengan kecepatan dan presisi yang
sebuah motor-linear.
sangat
tinggi.
Lengan
Mekanisme ini
pembaca
pada
Dalam tingkatan yang paling sederhana, hard
kebanyakan hard disk saat ini mampu bergerak
disk tidak seberapa berbeda dengan kaset pada tape.
dari pusat hingga pinggir platter, dan kemudian
Keduanya
kembali ke pusat sebanyak 50 kali sedetik.
sama-sama
menggunakan
teknik
perekaman secara magnetik dan memanfaatkan keunggulan media perekaman tersebut dimana data
Data tersimpan di dalam hard disk dalam bentuk
yang tersimpan didalamnya dapat dirubah atau
file. Sebuah file adalah sebutan untuk sekumpulan
dihapus sewaktu-waktu. Hard disk memiliki sebuah
byte. File bisa berisi sederetan karakter atau kode
cakram keras (hard platter) yang mengandung media
ASCII yang membentuk sebuah dokumen, atau bisa
magnetik, sebagai kebalikan dari lembaran film
juga berupa rangkaian instruksi untuk software
plastik pada floppy disk dan tape.
aplikasi untuk dijalankan oleh komputer. Ringkasnya, Tidak peduli, apapun isinya, file adalah rangkaian
Secara umum, komponen-komponen pokok yang
pola-pola byte. Saat sebuah program dijalankan atas perintah
menyusun sebuah hard disk terdiri dari:
komputer,
hard
disk
akan
membaca
rangkaian byte itu dan mengirimkannya ke CPU. •
Platter:
Piringan,
biasanya
dibuat
dari bahan
Permukaan platter menyimpan data dalam sector
magenetik. Pada permukaan platter inilah data
dan track. Kalau dilukiskan, track membentuk
pada hard disk disimpan. Sebuah had disk bisa
lingkaran-lingkaran kosentris sepanjang permukaan
alumunium
yang
dilapisi
dengan
platter. Setiap track akan dibagi lagi menjadi
Bahan Pembuat Hardisk
beberapa sector.
Saat ini hd dibuat dengan teknologi material media magnetik disebut thin film.Lebih rapat, masa
Tracks adalah bagian dari sepanjanjang keliling
pakainya, kecil, ringan dari bahan oxide
lingkaran dari luar sampai ke dalam.Sedangkan sector adalah bagian dari tracks.Sectors memiliki jumlah bytes yang sudah diatur.
Permukaan platter dibagi menjadi sector dan track. Bagian yang berwarna kuning adalah track, sementara warna biru merepresentasikan sector. Suatu sector akan berisi byte dalam jumlah tetap, misalnya 256 atau 512 byte. Namun demikian, pada tingkatan drive atau sistem operasi, beberapa sector sering dikelompokkan bersama dalam sebuah cluster. Ukuran yang paling sering dipakai dalam menilik Sector dan track dibentuk melalui proses yang disebut low level format, dimana titik awal dan akhir dari setiap sector dituliskan pada platter. Proses ini mempersiapkan sebuah hard disk untuk menyimpan blok-blok byte. Setelah itu, proses high level format akan menuliskan strutur penyimpanan file, seperti file-allocation table (FAT) pada sector. Proses ini mempersiapkan hard disk untuk menyimpan file. Ada ribuan sector dalam HD. 1 sectors normalnya
sebuah hard disk adalah seberapa besar kapasitasnya. Hard disk yang terpasang pada komputer masa kini umumnya memiliki kapasitas mulai dari puluhan hingga ratusan gigabyte. Namun, selain kapasitas, hal lain yang tidak kalah penting untuk diperhatikan adalah performanya, khususnya dalam masalah kecepatan. Ada dua parameter yang biasa dipakai untuk menentukan performa sebuah hard disk: •
Data rate: Adalah jumlah byte per detik yang dapat dihantarkan ke CPU. Besaran yang umum
menyimpan 512 byte informasi
berkisar antara 5 hingga 40 megabyte per detik. •
Seek time: Adalah selang waktu yang diperlukan antara saat CPU merequest sebuah file dengan saat byte pertama terkirim ke CPU. Besaran yang umum berkisar pada 10 hingga 20 milisekon. Disamping kedua hal diatas, performa sebuah
hard disk juga ditentukan oleh jenis interface yang digunakan dan kecepatan putar piringan (platter) dari hard disk tersebut. Secara garis besar saat ini tersedia dua jenis interface untuk hard disk yaitu ATA/Ultra ATA dan SCSI. Interface yang paling umum untuk
keperluan personal adalah Ultra ATA. Hard disk yang
Proses penulisan data Saat kita memasukan data
menggunakan interface ini terbagi atas ATA 100 dan
pada hard drive untuk disimpan, drive tersebut diolah
ATA 133. Angka 100 dan 133 menunjukkan
menggunakan sebuah formula matematikal yang
kecepatan transfer datanya. Untuk ini ATA 133 lebih
kompleks yang menambahkan sebuah bit ekstra pada
cepat. Sementara itu hard disk SCSI lebih banyak
data tersebut. bit ekstra berfungsi untuk mendeteksi
digunakan untuk server atau sistem yang memerlukan
dan mengkoreksi kesalahan acak yang disebabkan
hard disk yang sangat cepat, misalnya untuk
oleh
keperluan multimedia. Karena harganya cukup mahal,
drive. Kemudian, drive menggerakkan head melalui
maka interface ini jarang digunakan untuk keperluan
track yang sesuai dari platter. Ketika berada di atas
personal.
track yang benar, drive menunggu sampai platter
variasi
dari
medan
magnet
di
dalam
berputar hingga sector yang diinginkan berada di Sementara itu, kecepatan putaran pada hard disk
bawah head. Ketika komponen elektronik drive
berkorelasi dengan kecepatan akses datanya. Makin
menentukan bahwa sebuah head berada di atas sector
tinggi kecepatan putar sebuah hard disk (dinyatakan
yang tepat untuk menulis data, drive mengirimkan
dalam RPM, Race Per Minutes/putaran per menit)
pulsa elektrik pada head tersebut. Pulsa tersebut
maka aksesnya akan lebih cepat. Saat ini, untuk
menghasilkan
interface Ultra ATA, tersedia kecepatan 5400 dan
mengubah permukaan magnetik pada platter. Variasi
7200 RPM. Ada juga vendor yang menawarkan
yang terekam tersebut sekarang mewakili sebuah
kecepatan putar hingga 9500 RPM walaupun masih
data. Drive memposisikan bagian pembaca dari head
jarang.
di atas track yang sesuai, kemudian menunggu sector
sebuah
medan
magnetik
yang
yang tepat untuk berputar di atasnya. Saat spektrum Data ditulis menggunakan Write-core head. Data
magnetik tertentu yang mewakili data kita, pada
disk
sector dan track yang tepat berada tepat di atas head
dimagnetisasi pada satu arah, nilainya 0 dan ketika
pembaca, komponen elektronik drive mendeteksi
arahnya berlawanan bernilai 1. Perubahan arah
perubahan
magnetic pada setiap bit ini akan diterjemahkan
mengubahnya menjadi bit. Saat drive tersebut selesai
sebagai kombinasi 0 dan 1. Satu bit akan menyimpan
mengecek error pada bit dan membetulkannya jika
satu informasi dalam bentuk angka biner kombinasi 1
perlu, ia kemudian mengirimkan data tersebut pada
dan 0.
sistem operasi.
tersimpan
dalam
bentuk
bit.
Pada
saat
kecil
pada
medan
magnetik
dan
Proses baca tulis dilakukan oleh lengan head, dengan
media
Fisik
magnetikHead
hardisk
sendiri
menggunakan
kecepatan
transfer
ribbon-cable data
yang
dimulai
lebar. dari
melakukan konversi bits ke pulse magnetik dan
33Mbps,66Mbps,100Mbps, sampai 133 Mbps(ATA
menyimpannya
ke
33/66/100/150)
mengembalikan
data
dalam jika
platters, proses
dan
pembacaan
dilakukan Hard disk memiliki “Hard platter” yang
SATA (Serial ATA) Interface ini merupakan pengembangan dari
berfungsi untuk menyimpan medan magnet.
PATA, yang pertama dirilis pada tahun 2002. Kabel sata menggunakan kabel yang lebih kecil dari PATA
Jenis harddisk Ada berbagai macam harddisk sesuai dengan
(15-pin cmiww). Walaupun menggunakan kabel lebih
yang
kecil, tapi SATA lebih cepat daripada PATA. Jika
mengelola pertukaran data antara komputer dan hard
kecepatan PATA mencapai 133 Mbps, SATA
drive. Yang sering digunakan oleh komputer personal
memiliki kecepatan lanjutannya, yaitu 150 Mbps
atau PC adalah jenis interface PATA dan SATA,
(SATA I), 300 Mbps (Sata II), dan 600 Mbps (SATA-
Perbedaan yang paling mencolok dari kedua harddisk
600/SATA III).
interfacenya,
interface
adalah
hardware
ini adalah bentuk kabelnya, bisa dilihat dari gambar SCSI (Small Computer System Interface)
dibawah ini.
SCSI dibaca skasi, awalnya bernama SASI ( Shugart Associate System Interface ). SCSI banyak digunakan untuk koneksi dalam Server dan juga sering digunakan oleh apple. SCSI mempunyai berbagai macam versi, yaitu SCSI, Ultra-2 SCSI dan Ultra-3 SCSI..
SCSI-1 memiliki 2 macam kecepatan yang Ada pula jenis interface yang lain, seperti SCSI, SAS, dan eSATA (eksternal SATA). Sebelumnya
bekerja secara asinkron, yaitu 3.5 MB/detik atau 5MB/detik. Panjang kabel ini mencapai 6 meter. Lalu pada tahun 1989 SCSI versi 2 diluncurkan, pada versi
akan dijelaskan satu persatu
ini terdapat 2 varian yaitu Fast SCSI yang memiliki kecepatan 10MBps dan Wide SCSI yang memiliki
PATA (Paralel ATA) / IDE ATA sendiri merupakan singkatan dari Advance Technology
Attachment,
sebuah
standar
yang
digunakan untuk menghubungkan hard disk, drive
kecepatan 20 MBps. Kemudian dilanjut dengan kehadiran SCSI versi 3 yang memiliki 2 varian pula, yaitu Ultra SCSI dan Ultra Wide SCSI.
CD-ROM, atau DVD-ROM pada komputer. Panjang kebel Parallel ATA mencapai hanya 18 inchi (46 cm), banyak juga produk yang tersedia di pasaran yang memiliki panjang hingga 36 inchi (91 cm). Kabelnya
Lalu pada tahun 1997 Ultra-2 SCSI diluncurkan dan mempunyai 2 varian pula, yaitu Ultra2 SCSI yang memiliki kecepatan 40MBps dan Ultra2 Wide SCSI yang memiliki kecepatan 80Mbps. Keduanya
menggunakan kabel mencapai 12 meter. Lalu pada
sekitar 0.004 Gbits/in2 tetapi pada tahun
versi Ultra-3 SCSI mempunyai kecepatan 160Mbps.
1999 labortorium IBM sudah ada sekitar 35.3
Gbits/in2.
Tetapi
menurut
www.bizspaceinfotech.com
SAS (Serial Attached SCSI)
akan
diperkenalkan apa yang dinamakan TerraBit
SAS dikembangkan oleh SAS Working Group pada tahun 2001 yang terdiri dari bebrapa perusahaan
density.
Harddisk
pada
awal
komputer raksasa seperti IBM, HP, Maxtor, Seagate,
perkembangannya, bahan yang digunakan
dan LSI logic. Kecepatan yg dimiliki SAS adalah
sebagai media penyimpan adalah iron oxide.
300MBps, pada tahun 2010 SAS diharapkan dapat
Tetapi sekarang banyak digunakan media
melakukan transmisi sampai dengan kecepatan 1,25
thin film. Media ini merupakan media yang
GBps.
lebih banyak menyimpan data dari pada iron oxide pada luasan yang sama dan juga sifatnya yang lebih awet. b.
Struktur head baca/tulis Head baca/tulis merupakan perantara antara media fisik dengan data elektronik. Lewat head ini data ditulis ke medium fisik atau dibaca dari medium fisik. Head akan
Gambar 1 : Evolusi Teknologi Hardisk Menurut
mengubah data bit menjadi pulsa magnetik dan menuliskannya ke medium fisik. Pada
IBM
proses Dari gambar tersebut dapat dilihat dari tahun
pembacaan
data
prosesnya
merupakan kebalikannya.
1984 sampai dengan 2006 mendatang, perkembangan teknologi penyimpanan data berkembang cepat. Mulai dari ukuran mikro untuk penggunaan laptop sampai
ukuran normal untuk penggunaan PC
Desktop.
Trend perkembangan harddisk dapat kita amati dari beberapa karakteristik berikut : a.
Kerapatan Data/Teknologi Bahan Merupakan ukuran teknologi bahan yang
Gambar 2 Desain karakteristik kebanyakan head baca/tulis
digunakan seberapa besar bit data yang mampu disimpan dalam satu satuan persegi.
Proses baca tulis data merupakan hal yang sangat
Dalam hal kerapatan data dari awal sampai
penting, oleh karena itu mekanismenya juga perlu
sekarang terjadi evolusi yang sangat kontras.
diperhatikan.
Pada awal perkembangannya kerapannya
terdapat perbedaan letak fisik head dalam operasinya.
Dalam
pendahuluan
sebelumnya
Dulu
metal
Karena teknologi Giant Magnetoresistive (GMR)
penyimpan. Kini antara head dan metal penyimpan
mulai ditarik dari pasaran, sebagai penggantinya
sudah diberi jarak. Bila head bersentuhan dengan
adalah Colossal Magnetoresistive (CMR).
metal
head
bersentuhan
penyimpan,
hal
fisik
ini
dengan
akan
menyebabkan
kerusakan permanen fisik, head yang aus, tentu saja
c.
Kecepatan Putar Disk
panas akibat gesekan. Apalagi teknologi sekarang
Kecepatan putar pada jaman awal sekitar
kecepatan putar harddisk sudah sangat cepat. Selain
3600RPM. Dengan semakin berkembangnya
itu teknologi head harddiskpun juga mengalami
teknologi,
evolusi. Evolusi head baca/tulis harddisk : Ferrite
menjadi 4500RPM dan 5400RPM. Karena
head, Metal-In-Gap (MIG) head, Thin Film (TF)
kebutuhan
Head, (Anisotropic) Magnetoresistive (MR/AMR)
mempunyai kemampuan tinggi dibuatlah
Heads, Giant Magnetoresistive (GMR) Heads dan
dengan kecepatan 7200RPM yang digunakan
sekarang
pada harddisk SCSI.
yang
Magnetoresistive
digunakan (CMR)
adalah
Heads.
Colossal
Ferrite
kecepatan
media
putar
ditingkatkan
penyimpan
yang
head,
merupakan teknologi head yang paling kuno, terbuat
Berikut
tabel
kecepatan
harddisk
yang
dari inti besi yang berbentuk huruf U dan dibungkus
diaplikasikan pada berbagai jenis interface yang
oleh
berbeda :
lilitan
elektromagnetis.
Teknologi
ini
diimplementasikan pada pertengahan tahun 1980 pada harddisk Seagate ST-251. Kebanyakan terdapat pada harddisk yang ukurannya kurang dari 50MB. Metal-In-Gap (MIG), merupakan penyempurnaan dari head Ferrite. Biasanya digunakan pada harddisk yang ukurannya 50MB sampai dengan 100MB. Thin Film (TF) heads, berbeda jauh dengan jenis head sebelumnya.
Head
photolothografi
ini
seperti
dibuat yang
dengan digunakan
proses pada
d.
Kapasitas Kapasitas harddisk pada saat ini sudah
pembuatan prosessor. (Anisotropic) Magnetoresistive
mencapai
(MR/AMR) Heads, head ini digunakan untuk
dikarenakan teknologi bahan yang semakin
membaca saja. Untuk penulisannya digunakan head
baik, kerapatan data yang semakin tinggi.
jenis Thin Film. Diimplementasikan pada harddisk
Teknologi dari Western Digital saat ini telah
ukuran
Giant
mampu membuat harddisk 200GB dengan
merupakan
kecepatan 7200RPM. Sedangkan Maxtor
1GB
Magnetoresistive
sampai (GMR)
dengan
30GB.
Heads,
orde
ratusan
GB.
Hal
ini
penemuan dari peneliti Eropa Peter Gruenberg and
dengan
Albert Fert. Digunakan pada harddisk ukuran besar
harddisk
seperti 75GB dan kerapatan tinggi sekitar 10
kecepatan 5400RPM. Beriringan dengan
Gbits/in2 sampai dengan 15 Gbits/in2.
transisi ke ukuran harddisk yang lebih kecil
Maxtor
MaxLine
berukuran
II-nya
300GB
yaitu dengan
dan kapasitas yang semakin besar terjadi
penurunan
dramatik
dalam
harga
per
megabyte penyimpanan, membuat hardisk kapasitas besar tercapai harganya oleh para pemakai komputer biasa.
Gambar 3 Sistem kontrol head Pada tiap piringan penyimpan terdapat satu head. Untuk menjangkau tengah pinggir piringan digunakan sliders sebagai perantaranya.
