Bab 10

Pengelolaan Alat Masukan-Keluaran 4

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Bab 10

PENGELOLAAN ALAT MASUKAN-KELUARAN 4

A. Penyimpan Magnetik (Magnetic Storage)

1. Fungsi

• Menyimpan informasi dari komputer (biasanya berbentuk berkas) secara magnetik

• Terdapat beberapa bentuk

Pita magnetik

Disk (hard disk)

Disket (floppy disk)

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

2. Pita Magnetik

• Pita plastik yang dilapisi dengan bahan magnetik dalam ukuran yang tipis sekali

• Pita digulung pada dua roda, baik secara terpisah maupun dalam satu rumah (catridge, kaset)

• Informasi disimpan dengan mengubah-ubah keadaan magnet di pita itu

• Penyimpanan berlangsung serial sehingga pembacaan kembali harus dilakukan dengan memutar roda untuk mencari tempat simpan

• •

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

3. Hard disk dan Floppy disk

(a) Bentuk

• Hard disk dan floppy disk sama bentuknya yakni berupa piring; hard disk keras dan floppy disk lunak

• Biasanya hard disk terbuat dari satu atau beberapa piring aluminium yang dilapisi bahan magnetik

• Kalau hard disk terdiri atas beberapa piring, maka piring itu berputar pada satu sumbu bersama

• Floppy disk terbuat dari satu piring plastik yang dilapisi bahan magnetik

• Karena serupa, mereka dapat disebut disk saja

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

(b) Penulisan dan pembacaan

• Penulisan dan pembacaan dilakukan melalui hulu tulis baca yang dapat bergerak

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Setiap permukaan disk dibaca oleh satu hulu tulis baca

Semua hulu terikat pada satu sumbu sehingga bergerak bersama ketika menulis ke dan membaca dari permukaan disk

Pada disk dengan banyak piring, biasanya permukaan terluar tidak digunakan untuk menyimpan

•

Gerakan hulu

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

(c) Lintas, sektor, blok, dan silinder

• Lintas

Penyimpanan pada disk dilakukan pada lintas berbentuk lingkaran konsentrik di permukaan disk

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Sektor

• Setiap lintas dibagi lagi menjadi sejumlah sektor yang sama panjang

• Penyimpanan informasi terjadi pada sektor dan setiap sektor dapat menyimpan sejumlah bait (misalnya 512 bait)

Blok

• Satu blok terdiri atas satu atau lebih sektor, bergantung kepada sistem operasi

• Proses penyimpanan berlangsung secara blok demi blok

Silinder

• Semua lintas sama letak pada semua piring disebut silinder

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

(d) Waktu Akses

• Lintas diberi nomor urut sesuai dengan letak lintas di disk

• Ada lintas di tepi piring dan ada lintas di tengah piring

• Hulu baca bergerak bolak-balik dari tepi piring ke tengah piring melewati lintas

• Waktu akses a meliputi waktu untuk

Menemukan lintas (waktu cari t)

Menstabilkan hulu (waktu mantap s)

Menemukan sektor (waktu latensi l)

Menulis atau membaca d

a = t + s + l + d

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Waktu mantap

• Hulu harus bergerak cepat dan langsung berhenti. Ketika berhenti hulu bergetar. Diperlukan waktu mantap s untuk hulu menjadi mantap

Waktu cari

• Waktu yang diperlukan hulu untuk mencapai lintas yang dituju. Jika mecapai satu lintas memerlukan waktu b, maka

t(1) = b

• Untuk melewati n lintas, diperlukan waktu cari sebesar

t(n) = nb

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

• Waktu cari dan waktu mantap

Cari sampai mantap diperlukan waktu

t(n) = nb + s

Gerak hulu

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Rerata waktu cari

• Jika disk memiliki w lintas, maka waktu cari merupakan deret hitung dari 1 sampai w

• Melalui deret hitung, jumlah semua waktu cari dapat dihitung

• Jika jumlah semua waktu cari dibagi dengan banyaknya lintas, maka diperoleh rerata waktu cari

s

wb

w

wtrer 3

11 )(

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Waktu latensi

Waktu latensi adalah waktu untuk menemukan sektor bergantung kepada

• Waktu rotasi = r

• Sektor per lintas = m

Waktu latensi untuk 1 sektor

Rerata waktu latensi

m

rl )(1

m

rr

m

m

m

rlrer

22

1210

)...(

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Waktu akses

Jika waktu tulis dan baca adalah masing-masing

dt = waktu tulis

db = waktu baca

maka waktu akses untuk tulis dan baca adalah masing-masing

Tulis at = t + s + l + dt

Baca ab = t + s + l + db

Biasanya waktu tulis lebih lama dari waktu baca

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

(e) Pengendali disk

Untuk satu perangkat disk

• EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics)

Mengengali sampai 4 disk

Tiap disk sampai kapasitas 137 GB

Kecepatan transfer sampai 66 MB/detik

• SCSI (Small Computer System Interface)

Kecepatan transfer sampai 160 MB/detik

Untuk beberapa perangkat disk

• RAID (Redundant Array of Independent Disk)

• Mengatur beberapa perangkat disk

• Level 1 mirroring: ada back up

• Striping: Memecah data, instruksi, informasi ke beberapa disk

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

B. Algoritma Pengakses Lintas pada Disk

1. Fungsi

• Komputer dengan banyak pemakai perlu mengelola banyak permintaan akses disk

• Terjadi antrian permintaan akses lintas pada disk, misalnya, hulu ada di lintas 50, dan antrian adalah sebagai berikut

13 46 65 27 95 82 9 17 52 53 17 1 82 2 17 98 7

• Ada sejumlah algoritma untuk melayani permintaan akses lintas

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

• Cara akses lintas disk mirip dengan gerak lift

liftdisk

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

2. Algoritma Pertama Tiba Pertama Dilayani (PTPD)

First Come First Served

Contoh

Antrian: 13 46 65 27 95 82 9 17 52 53 17 1 82 2 17 98 7

Letak hulu : 50

0 11 2 7 9 13 17 27 46

50

52 53 65 82 95 98

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Banyaknya lintas yang dilalui

50 – 13 : 37 lintas

13 – 46 : 33 lintas

46 – 65 : 19 lintas

65 – 27 : 38 lintas

27 – 95 : 68 lintas total : 725 lintas

95 – 82 : 13 lintas

82 - 9 : 73 lintas

9 – 17 : 8 lintas

17 – 52 : 35 lintas

52 – 53 : 1 lintas

53 – 17 : 36 lintas

17 - 1 : 16 lintas

1 – 82 : 81 lintas

82 - 2 : 81 lintas

2 – 17 : 15 lintas

17 – 98 : 81 lintas

98 - 7 : 91 lintas

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

3. Algoritma Pungut

Pick up

Contoh

Antrian: 13 46 65 27 95 82 9 17 52 53 17 1 82 2 17 98 7

Letak hulu : 50

0 11 2 7 9 13 17 27 46

50

52 53 65 82 95 98

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Banyaknya lintas yang dilalui

50 ke 13 pungut 46 27 17 13 37 lintas

13 ke 65 pungut 52 53 65 52 lintas

65 ke 95 pungut 82 95 30 lintas

95 ke 2 pungut 9 84 lintas

9 ke 1 pungut 7 2 1 8 lintas

1 ke 98 pungut 98 97 lintas

-----------------

310 lintas

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

4. Algoritma Waktu Cari Terpendek Dipertamakan (WCTD)

Shortest Seek Time First (SSTF)

Contoh

Antrian: 13 46 65 27 95 82 9 17 52 53 17 1 82 2 17 98 7

Letak hulu : 50

0 11 2 7 9 13 17 27 46

50

52 53 65 82 95 98

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Banyaknya lintas yang dilalui

Di antara Terpendek

50 – 52 / 50 – 46 50 – 52 2 lintas

52 – 53 / 52 – 46 52 – 53 1 lintas

53 – 65 / 53 – 46 53 – 46 7 lintas

46 – 65 / 46 – 27 46 – 27 19 lintas

27 – 65 / 27 – 17 27 – 17 10 lintas

17 – 65 / 17 – 13 17 – 13 4 lintas

13 – 65 / 13 - 9 13 – 9 4 lintas

9 – 65 / 9 – 7 9 – 7 2 lintas

7 – 65 / 7 – 2 7 – 2 5 lintas

2 – 65 / 2 – 1 2 – 1 1 lintas

1 – 65 / 1 – 82 1 – 65 64 lintas

65 – 82 / 65 – 95 65 – 82 17 lintas

82 – 95 / 82 – 98 82 – 95 13 lintas

98 – 98 95 – 98 3 lintas

----------------

152 lintas

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

5. Algoritma Lift Singkat

LOOK (sampai permintaan teratas dan terbawah, tidak sampai ujung

Contoh

Antrian: 13 46 65 27 95 82 9 17 52 53 17 1 82 2 17 98 7

Letak hulu : 50

50 ke 98 lewat 52 63 65 82 95 98 48 lintas

98 ke 1 lewat 46 27 17 13 9 7 2 1 97 lintas

total 145 lintas

0 11 2 7 9 13 17 27 46

50

52 53 65 82 95 98

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

6. Algoritma Lift Singkat Searah

C - LOOK (sampai permintaan teratas dan terbawah, tidak sampai ujung, hanya dari bawah ke atas)

Contoh

Antrian: 13 46 65 27 95 82 9 17 52 53 17 1 82 2 17 98 7

Letak hulu : 50

50 ke 98 lewat 52 63 65 82 95 98 48 lintas

98 ke 1 tidak mengakses 97 lintas

1 ke 46 lewat 1 2 7 9 13 27 46 45 lintas

total 190 lintas

0 11 2 7 9 13 17 27 46

50

52 53 65 82 95 98

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

7. Algoritma Lift Lengkap

SCAN (sampai ujung terbawah dan teratas)

Contoh

Antrian: 13 46 65 27 95 82 9 17 52 53 17 1 82 2 17 98 7

Letak hulu : 50

50 ke 100 lewat 52 63 65 82 95 98 100 50 lintas

100 ke 1 lewat 46 27 17 13 9 7 2 1 0 99 lintas

total 149 lintas

0 11 2 7 9 13 17 27 46

50

52 53 65 82 95 98

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

8. Algoritma Lift Lengkap Searah

C - SCAN (sampai ujung terbawah dan teratas, hanya dari bawah ke atas)

Contoh

Antrian: 13 46 65 27 95 82 9 17 52 53 17 1 82 2 17 98 7

Letak hulu : 50

50 ke 100 lewat 52 63 65 82 95 98 100 48 lintas

100 ke 0 tidak mengakses 100 lintas

0 ke 46 lewat 0 1 2 7 9 13 27 46 46 lintas

total 196 lintas

0 11 2 7 9 13 17 27 46

50

52 53 65 82 95 98

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Perbandingan di antara algoritma

Algoritma Lintas

PTPD 725

Pungut 310

WCTD 152

LS 145

LSS 190

LL 149

LLS 196

PTPD Pertama Tiba Pertama Dilayani

WCTD Waktu Cari Terpendek Dipertamakan

LS Lift Singkat

LSS Lift Singkat Searah

LL Lift Lengkap

LLS Lift Lengkap Searah

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

C. Penyimpan Optik (Optical Storage)

1. Fungsi dan Jenis

• Menyimpan informasi dari komputer dan kemudian dapat dimuat kembali ke komputer

• Bekerja secara optik melalui perbedaan pantulan cahaya

• Biasanya terdiri atas

CD (Compact disk)

DVD (Digital video disk)

Ada yang hanya dapat dibaca

Ada juga yang dapat ditulis dan dibaca

• Prinsip kerja CD dan DVD adalah serupa

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

2. CD (Compact disk) dan DVD

Terdiri atas keping piringan yang dapat diputar dengan menggunakan sumbu

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Jalur penyimpan CD-ROM

• Berbentuk spiral dari bagian dalam ke bagian luar (hanya dapat dibaca)

• Pada jalur terdapat tonjolan dan lekukan

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Lekukan dan Tonjolan pada CD-ROM

Menyandikan bit 0 dan bit 1; satu bait menggunakan 8 bit

Satu CD dapat menyimpan banyak bait, misalnya

783.216.000 bait

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Penyimpanan informasi

• Informasi disimpan melalui lekukan (0) disebut juga pit dan tonjolan (1) disebut juga land

• Pada lekuk (pit) tiada pantulan, menjadi 0, dan pada tonjolan (land) ada pantulan, menjadi 1

• Cahaya yang digunakan adalah laser

0 1

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Kecepatan trasfer data

• Pertama kali dibuat, 150 kB per detik

• Kecepatan ini dijadikan satuan, sehingga sekarang kecepatan transfer menjadi

Sekian kali 150 kB per detik

Misalnhya 48 x, 75 x

48 X = 48 x 150 kB/s = 7200 kB/s

Kapasitas

• Kapasitas 650 MB sampai 1 GB

• Kecepatan 48 x dan 75 x

CD RW (RW = rewritable)

• Tulis sampai 20 kali, tulis ulang sampai 10 kali

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

CD dan DVD

Kapasitas simpan DVD setara dengan sekitar 7 kali kapasitas simpan CD

DVD mengenal penyimpanan 1 sisi dan 2 sisi serta 1 lapisan dan 2 lapisan

Kapasitas DVD 4,7 GB sampai 17 GB

Sisi Lapisan Kapasitas

----------------------------------------

1 1 4,7 GB

1 2 8,5 GB

2 1 9,4 GB

2 2 17 GB

-----------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

3. CD Rekam dan Baca

CD-R (Recordable)

• Informasi dapat direkam ke CD tetapi tidak dapat dihapus

• Piring rekaman dilaburi zat warna peka cahaya

• Zat warna itu tembus cahaya sehingga disandikan sebagai 1

• Jika dipanasi melalui cahaya dengan frekuensi dan intensitas tertentu, zat warna itu menjadi butak (tidak tembus cahaya) sehingga disandikan sebagai 0

• Dengan cara ini, informasi dapat direkam ke dalam CD

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

CD-RW (Rewritable)

• CD ini dapat ditulis kembali sehingga isinya dapat dihapus

• Piringan dilaburi semacam bahan yang terbuat dari campuran perak, antimoni, tellurium, dan indium

• Bahan ini dapat berbentuk kristal (tembus cahaya, disandikan 1) dan dapat berbentuk amorf (tidak tembus cahaya, disandikan 0)

• Jika dipanasi pada temperatur tertentu, bahan ini lebur. Ketika dingin bahan menjadi berbentuk amorf (disandikan 0)

• Tetapi jika setelah lebur, bahan itu didinginkan secara perlahan maka bahan ini menjadi berbentuk kristal (dihapus dengan cara ini)

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Perekaman

• Dengan sifat ini, rekaman dapat dilakukan melalui pendinginan biasa

• Titik-titik melalui pendinginan biasa ini menjadi tidak tembus cahaya dan disandikan sebagai 0

• Titik-titik yang tidak dipanasi tetap tembus cahaya dan disandikan sebagai 1

Penghapusan

• Penghapusan dilakukan dengan pendinginan lambat sehingga bahan di seluruh permukaan piring kembali menjadi kristal yakni tembus cahaya

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

D. Penyimpan Solid-State (Solid-State Storage)

1. Fungsi dan Jenis

• Penyimpan solid-state menyimpan informasi dari komputer dan kemudian dapat dimuat kembali ke komputer

• Penyimpanan berlangsung secara elektronik pada rangkaian listik yang kecil

• Ada beberapa jenis penyimpan solid-state, mencakup

Smart card

Compact flash

Memory stick

• Semuanya menggunakan flash memory

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

• Smart card, compact flash, dan memory stick

Smart card

Memory stick

Compact flash

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

2. Flash Memory

Penyimpanan solid-state terjadi berdasarkan flash memory

Flash memory terdiri atas rangkaian transistor yang berukuran sangat kecil

- - - -

Word line

Bit line

drain source

Control gate

Floating gate

Thin oxide layer

Current flow

- - - - Negatively charged electron

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Transistor control gate dan transistor floating gate dipisahkan oleh thin oxide layer

Hubungan floating gate ke word line harus melalui thin oxide layer

Pemutusan hubungan melalui tunneling

Tunneling:

• Bit line diberikan potensial 10 sampai 13 volt

• Floating gate mengeluarkan elektron

• Elektron terperangkap di thin oxide layer

• Hubungan floating gate ke word line terputus

• Disandikan sebagai 0

Hubungan floating gate ke word line

Terhubung 1

Terputus 0

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Penghubungan kembali

• Hubungan floating gate ke word line dipulihkan dengan menghapus elektron di thin oxide layer

• Penghapusan dilakukan dengan memberikan tegangan lebih tinggi pada floating gate sehingga arus tembus ke word line

• Penghapusan terjadi untuk semua bit

Sel Sensor

• Untuk membedakan terhubung (1) dan terputus (0) digunakan sel sensor

• Jika saluran dari floating gate ke word line lebih dari 50% diartikan terhubung

• Jika kurang dari 50% diartikan terputus

------------------------------------------------------------------------------Bab 10

------------------------------------------------------------------------------

Jenis flash memory

• Jenis flash memory ditentukan oleh jenis transistor yang digunakan

• Ada NOR flash memory dan ada NAND flash memory

Ukuran

• Ukuran flash memory sangat kecil, sehingga penyimpan yang menggunakan flash memory dapat berukuran sangat kecil