Prinsip Kerja Magnetik Disk, Hardisk, Disket

1. PRINSIP KERJA MAGNETIK DISK

Disk Pack adalah jenis alat penyimpanan pada magnetic disk, yang terdiri dari beberapa tumpukan piringan aluminium. Dalam sebuah pack / tumpukan umumnya terdiri dari 11 piringan. Setiap piringan diameternya 14 inch (8 inch pada mini disk) dan menyerupai piringan hitam. Permukaannya dilapisi dengan metal-oxide film yang mengandung magnetisasi seperti pada magnetic tape.

Banyak track pada piringan menunjukkan karakteristik penyimpanan pada lapisan permukaan, kapasitas disk drive dan mekanisme akses. Disk mempunyai 200 – 800 track per-permukaan (banyaknya track pada piringan adalah tetap). Pada disk pack yang terdiri dari 11 piringan mempunyai 20 permukaan untuk menyimpan data.

Kedua sisi dari setiap piringan digunakan untuk menyimpan data, kecuali pada permukaan yang paling atas dan paling bawah tidak digunakan untuk menyimpan data, karena pada bagian tersebut lebih mudah terkena kotoran / debu dari pada permukaan yang di dalam. Juga arm pada permukaan luar hanya dapat mengakses separuh data.

Untuk mengakses, disk pack disusun pada disk drive yang didalamnya mempunyai sebuah controller, access arm, read / write head dan mekanisme untuk rotasi pack. Ada disk drive yang dibuat built-in dengan disk pack, sehingga disk pack ini tidak dapat dipindahkan yang disebut non-removable. Sedangkan disk pack yang dapat dipindahkan disebut removable.

Disk controller menangani perubahan kode dari pengalamatan record, termasuk pemilihan drive yang tepat dan perubahan kode dari posisi data yang dibutuhkan disk pack pada drive. Controller juga mengatur buffer storage untuk menangani masalah deteksi kesalahan, koreksi kesalahan dan mengontrol aktivitas read / write head.

Susunan piringan pada disk pack berputar terus-menerus dengan kecepatan perputarannya 3600 per-menit. Tidak seperti pada tape, perputaran disk tidak berhenti di antara piringan-piringan pada device.

Kerugiannya bila terjadi situasi dimana read / write head berbenturan dengan permukaan penyimpanan record pada disk, hal ini disebut sebagai head crash.

   Cara Kerja Magnetic Disk

1.      Representasi Data dan Pengalamatan

Data pada disk juga di block seperti data pada magnetic tape. Pemanggilan sebuah block adalah banyaknya data yang diakses pada sebuah storage device. Data dari disk dipindahkan ke sebuah buffer pada main storage computer untuk diakses oleh sebuah program. Kemampuan mengakses secara direct pada disk menunjukkan bahwa record tidak selalu diakses secara sequential. Ada 2 teknik dasar untuk pengalamatan data yang disimpan pada disk, yaitu :

1.      Metode Silinder;

Pengalamatan berdasarkan nomor silinder, nomor permukaan dan nomor record. Semua track dari disk pack membentuk suatu silinder. jadi bila suatu disk pack dengan 200 track per-permukaan, maka mempunyai 200 silinder.

Bagian nomor permukaan dari pengalamatan record menunjukkan permukaan silinder record  yang disimpan.  Jika ada 11  piringan, maka nomor permukaannya dari 0 – 19 (1 – 20). Pengalamatan dari nomor record menunjukkan dimana record terletak pada track yang ditunjukkan dengan nomor silinder dan nomor permukaan.

2.      Metode Sektor

Setiap track dari pack dibagi ke dalam sektor-sektor. Setiap sektor adalah storage area untuk banyaknya karakter yang tetap. Pengalamatan recordnya berdasarkan nomor sektor, nomor track dan nomor permukaan. Nomor sektor yang diberikan oleh disk controller menunjukkan track mana yang akan diakses dan pengalamatan record terletak pada track yang mana.

Setiap track pada setiap piringan mempunyai kapasitas penyimpanan yang sama, meskipun diameter tracknya berlainan. Keseragaman kapasitas dicapai dengan penyesuaian density yang tepat dari representasi data untuk setiap ukuran track. Keuntungan lain pendekatan keseragaman kapasitas adalah file dapat ditempatkan pada disk tanpa merubah lokasi nomor sektor (track atau cylinder) pada file.

2.      Movable-Head Disk Access

Movable-head disk drive mempunyai sebuah read/write head untuk setiap permukaan penyimpanan recordnya. Sistem mekanik yang digunakan oleh kumpulan posisi dari access-arm sedemikian sehingga read / write head dari pengalamatan permukaan menunjuk ke track. Semua access-arm pada device dipindahkan secara serentak tetapi hanya head yang aktif yang akan menunjuk ke permukaan.

3.      Cara Pengaksesan Record yang Disimpan pada Disk Pack

Disk controller merubah kode yang ditunjuk oleh pengalamatan record dan menunjuk track yang mana pada device tempat record tersebut. Access arm dipindahkan, sehingga posisi read / write head terletak pada silinder yang tepat.

Read / write head ini menunjuk ke track yang aktif. Maka disk akan berputar hingga menunjuk record pada lokasi read / write head. Kemudian data akan dibaca dan ditransfer melalui channel yang diminta oleh program dalam komputer.

   ACCESS TIME  =  SEEK TIME (pemindahan arm ke cylinder)

                               +  HEAD ACTIVATION TIME (pemilihan track)

                               +  ROTATIONAL DELAY (pemilihan record)

                               +  TRANSFER TIME 

§  Seek Time

Adalah waktu yang dibutuhkan untuk menggerakkan read / write head pada disk ke posisi silinder yang tepat.

§  Head Activational Time

Adalah waktu yang dibutuhkan untuk menggerakkan read / write head pada disk ke posisi track yang tepat.

§  Rotational Delay (Lateney)

Adalah waktu yang dibutuhkan untuk perputaran piringan sampai posisi record yang tepat.

§  Transfer Time

Adalah waktu yang menunjukkan kecepatan perputaran dan banyaknya data yang ditransfer.

4.      Fixed - Head Disk Access

Disk yang mempunyai sebuah read / write head untuk setiap track pada setiap permukaan penyimpanan, yang mekanisme pengaksesannya tidak dapat dipindahkan dari cylinder ke cylinder.

ACCESS TIME  =  HEAD-ACTIVATION TIME  +  ROTATIONAL DELAY +  TRANSFER TIME 

Banyaknya read / write head menyebabkan harga dari fixed-head disk drive lebih mahal dari movable-head disk drive. Disk yang menggunakan fixed-head disk drive mempunyai kapasitas dansdensity yang lebih kecil dibandingkan dengan disk yang menggunakan movable-head disk drive.

5.           Organisasi Berkas dan Metoda Akses pada Magnetic Disk

Untuk membentuk suatu berkas di dalam magnetic disk bisa dilakukan secara sequential, index-sequential ataupun direct. Sedangkan untuk mengambil suatu data dari berkas yang disimpan dalam disk, bisa dilakukan secara langsung dengan menggunakan direct access method atau dengan sequential access method (secara sequential).

2. PRINSIP KERJA HARDDISK

Spindle memiliki sebuah penggerak yang disebut spindle motor, yang berfungsi untuk memutar pelat harddisk dalam kecepatan tinggi. Perputaran ini diukur dalam satuan rotation per minute (RPM). Makin cepat putaran tiap menitnya, makin bagus kualitas harddisk tersebut. Ukuran yang lazim kita dengar adalah 5400, 7200, atau10.000RPM.

Sebuah peranti baca-tulis elektromagnetik yang disebut dengan heads ditempatkan pada kedua permukaan pelat. Heads berukuran kecil ini ditempatkan pada sebuah slider, sehingga heads bisa membaca data/informasi yang tersimpan pada pelat dan merekam informasi ke dalam pelat tersebut.

Slider ini dihubungkan dengan sebuah lengan yang disebut actuator arms. Actuatorarms ini sendiri dipasang mati pada poros actuator, di mana seluruh mekanisme gerakan dari actuator ini dikendalikan oleh sebuah papan pengendali (logic board) yang mengomunikasikan setiap pertukaran informasi dengan komponen komputer yang lainnya. Antara actuator dengan karena keduanya dihubungkan dengan sebuah kabel pita tipis. Kabel inilah yang menjadi jalan instruksi dari dan ke dalam pelat harddisk.

Jumlah pelat masing-masing harddisk berbeda-beda, tergantung dari ukuran/daya tampung masing-masing pelat dan ukuran harddisk secara keseluruhan.

Sebuah pelat harddisk pada umumnya memiliki daya tampung antara 10 atau 20gigabyte (GB). Sebuah harddisk yang berkapasitas total 40GB berarti memiliki 2 pelat,sedangkan bila berukuran 30GB, ia memiliki dua buah pelat berukuran 10 dan 20GBatau tiga buah pelat berukuran 10GB. Masing-masing pelat harddisk mampu menangani/menampung puluhan juta bit data. Data-data ini dikelompokkan ke dalam kelompok-kelompok yang lebih besar, sehingga memungkinkan pengaksesan informasi yang lebih cepat dan mudah.

Masing-masing pelat memiliki dua buah head, satu berada di atas permukaan pelat,satunya lagi ada di bawah head. Dari sini ketahuan bahwa harddisk yang memilikitiga buah pelat misalnya (rata-rata sebuah harddisk memang terdiri atas tiga pelat) memiliki total enam permukaan dan enam head.

Masing-masing pelat memiliki kemampuan merekam dan menyimpan informasi dalam suatu lingkaran konsentris yang disebut track (bayangkan track ini seperti lintasandalam suatu arena perlombaan atletik).•Masing-masing track terbagi lagi dalam bagian-bagian yang lebih kecil yang disebut sektor (sector). Nah, setiap sektor dalam tracktrack harddisk ini mampu menampung informasi sebesar 512 bytes.

Sektor-sektor dalam sebuah harddisk ini tidak dikelompokkan secara mandiri tetapi dikelompokkan lagi dalam sebuah gugusan yang lebih besar yang disebut cluster.Apa fungsi peng-cluster-an ini? Tak lain adalah untuk membuat mekanisme penulisan dan penyimpanan data menjadi lebih sederhana, lebih efisien, tidak berisiko salah, dan dengan demikian memperpanjang umur harddisk.

Sekarang kita ambil contoh ketika kita tengah menjalankan sebuah program spreadsheet pada komputer kita. Ketika kita memasukkan data ke dalam program spreadsheet, di sana terjadi ribuan atau bahkan jutaan pengaksesan disk secara individual.Dengan demikian, memasukkan data berukuran 20megabyte (MB) ke dalam sektor-sektor berukuran 512 byte jelas akan memakan waktu dan menjadi tidak efisien.•Untuk mengefisienkan pekerjaan, inilah yang dilakukan berbagai komponen dalam PCsecara bahu-membahu.

3. PRINSIP KERJA DISKET (Floppy Disk Drive)

Kapankah anda mulai menggunakan komputer? Jika anda sudah menggunakan komputer cukup lama, mungkin anda mengenal dengan tempat peyimpanan bernama Diskette. Di negara lain, orang menyebutnya sebagai Floppy disk drive (FDD) atau floppy disk saja. Disket dulu sangatlah populer dan menjadi komponen utama selama lebih dari 20 tahun.

Pada dasarnya, disket akan membaca (reads) dan menulis (writes) data ke sebuah plastik yang dilapisi bahan logam berbentuk lingkaran yang mirip dengan kaset tape. Pada artikel ini, anda akan mempelajari apa saja yang ada di dalam sebuah disket atau floppy disk dan bagaimana cara kerjanya.

Sejarah dari Floppy Disk Drive (Diskette)

FDD (Floppy Disk Drive) ditemukan oleh IBM dari Alan Shugart pada tahun 1967. FDD yang pertama menggunakan piringan berdiameter 8-inch (beberapa tahun kemudian, FDD juga bisa dipanggil "diskette" karena semakin kecil). Komputer pertama IBM menggunakan disket berukuran 5,25 inch pada tahun 1981. Disket dengan ukuran 5.25-inch mampu menyimpan data sebanyak 360 kilobytes (KB). Jika dibandingkan dengan disket yang paling baru saat ini, yaitu disket berukuran 3,5-inch, disket ini mampu menyimpan data sebanyak 1,44 megabyte (MB).

Pada pertengahan tahun 1980, desain awal dari disket IBM telah ditingkatkan, sejalan dengan peningkatan media perekaman datanya. Desain ini lebih kecil, yang semula berukuran 5,25-inch yang menampung 360 KB, desain yang baru berukuran 3,5-inch dengan kapasitas penyimpanan 1,44 MB. Beberapa tahun kemudian, ada 2 jenis disket yang ada, yaitu yang berukuran 3,5-inch dan 5,25-inch. Pada pertengahan tahun 1990, disket ukuran 5,25-inch sudah kehilangan popularitas, karena permukaan pada disket pada bagian media perekaman dapat dengan mudah terkontaminasi oleh sidik jari (fingerprints).

 

Bagian dari Floppy Disk Drive

Ilustrasi dari piringan dalam Disket. Warna Coklat dinamakan tracks dan warna kuning dinamakan sectors.

Disk

Bahan dari disk hampir mirip dengan kaset tape, yaitu memiliki:

• Plastik tipis yang dilapisi dengan besi oksida. Oksida ini dinamakan material ferromagnetic, yang artinya jika bagian ini terkena dengan sumber magnetik, oksida ini akan termagnet juga.
• Disk ini dapat menyimpan informasi secara instan.
• Bisa dihapus dan digunakan berulang kali.
• Harganya yang murah dan mudah digunakan.

Jika anda pernah menggunakan kaset tape, pasti anda tahu kelemahan dari kaset tape. Kelemahannya adalah kaset tape memiliki bagian awal dan akhir. Jika bagian awal terisi lagu nomor 1, maka bagian akhir terisi lagu yang paling terakhir. Saya misalkan bagian akhir adalah lagu 10. Jika anda telah selesai mendengarkan lagu ke 10 dan anda ingin mendenganrkan lagu 1, mau tidak mau anda harus melakukan rewind atau melakukan pemutaran kebelakang.

Hal itu dilakukan agar kita dapat mendengarkan lagu 1 kembali. Jika anda tidak melakukan itu, lagu 1 tidak akan bisa diputar. Itulah cara kerja dari kaset tape, lalu apa hubungannya dengan floppy disk drive atau disket?

Cara kerja disket sama dengan kaset tape. Dibuat dari plastik tipis yang dilapisi material logam pada kedua sisinya. Namun, disket itu berbentuk bundar atau linkarang. Semua data disimpan dalam sebuah blok tertentu dalam lingkaran tersebut. Sehingga, software yang anda pakai dapat melompat mengakes file 1 ke file 19 tanpa harus melakukan fast forward dari file 2-18. Disket akan berputar dan heads dari disket akan mencari track yang tepat. Cara ini dinamakan direct access storage.

Drive

Bagian dari Drive pada disket yaitu sebagai berikut:

• Read/Write Heads: Ditempatkan pada 2 tempat di disket. Mereka bergerak bersama pada saat disket mulai bekerja. Head pertama digunakan untuk membaca dan menulis data, sedangkan head kedua berfungsi untuk menghapus data pada track ketika track tersebut sudah ditulis.
• Drive Motor: Sebuah mesin motor yang dapat memutarkan disk pada kecepatan 300 hingga 360 rotasi per menit (RPM).
• Stepper Motor: Berfungsi untuk menempatkan heads ke track yang tepat, sesuai yang diinginkan oleh komputer. Head dari read/write akan dirapatkan agar menempati track yang sesuai.
• Mechanical Frame: Sebuah tuas yang dapat membuka sedikit dari protective window pada disket. Agar heads dari read/write bisa menyentuh media disketnya. Tombol luar dari disket mengizinkan pengguna untuk melakukan pengeluaran disket.
• Circuit Board: Mengandung semua perangkat untuk melakukan tugas membaca atau menulis pada disket. Circuit Board (Papan Sirkuit) ini juga mengatur bagaimana pergerakan heads pada media disket.