ARSITEKTUR DAN ORGANISASI KOMPUTER MAGNETIC DISK

Oleh :

Paisal Anwar

M. ARI Sutarto

Rizky Adhiatma L.S

1. Pengertian Magnetic Disk

Magnetic disk adalah Direct Access Storage Device (DASD) pertama yang dibuat oleh

industri komputer. Pada magnetic disk kecepatan rata-rata rotasi piringannya sangat tinggi dan

merupakan piranti penyimpanan sekunder yang paling banyak dijumpai pada sistem komputer

modern.

Magnetik disk sendiri terbuah dari piringan bundar yang terbuat dari logam atau plastik

dimana permukaan dari bahan tersebut mempunyai sifat magnetic sehingga nanti bisa

menghasilkan semacam medan magnet yang sangat diperlukan untuk proses baca tulis dari

memory tersebut karena saat proses baca / tulis menggunakan kepala baca yang disebut

dengan head. Secara fisik bentuknya adalah piringan yang bisa memutar sesuai kontrolnya.

Pada awal perkembangannya piringan disk ini mempunyai ukuran diameter 50 cm, namun saat

ini sudah ada yang berukuran 3 cm dan didominasi oleh ukuran 12 cm.

Pada saat disk digunakan, motor drive berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi.

Ada sebuah read-write head yang ditempatkan di atas permukaan piringan tersebut.

Permukaan disk terbagi atas beberapa track yang masih terbagi lagi menjadi beberapa sektor.

Cakram fixed-head memiliki satu head untuk tiap-tiap track, sedangkan cakram moving-head

(atau sering dikenal dengan nama cakram keras ) hanya memiliki satu head yang harus

dipindah-pindahkan untuk mengakses dari satu track ke track yang lainnya. Magnetik Disk

(Piringan Magnetik) terbuat dari satu atau lebih piringan hitam metal atau plastik dan

permukaannya dilapisi lapisan iron-oxide. Perekaman datanya disimpan pada permukaan

tersebut dalam bentuk kode binary.

Piringan magnetik yang terbuat dari plastik dan sebuah piringan disebut dengan floppy

disk (micro disk dan mini disk), sedangkan yang terbuat dari metal dan banyak piringan disebut

hard disk.

Lapisan dasar biasanya berbahan alumunium, alumunium Alloy dan kaca. Bahan kaca

memberikan manfaat antara lain:

1. Meningkatkan reliabilitas disk

2. Mengurangi R/W error

3. Kemampuan untuk mendukung kerapatan tinggi

4. Kekakuan yang lebih baik untuk mengurangi dinamisasi disk

5. Kemampuan menahan goncangan dan kerusakan

2. Head Magnetic Disk

Head disk ini sendiri merupakan sebuah koil induksi yang menggantung diatas

permukaan dan tertahan pada sebuah bantalan udara, kecuali pada flopy disk dimana head

disk menyentuh ke permukaan.

2.1 Jenis Head

a. Movable-Head Disk

Movable-Head Disk adalah lengan head bergerak menuju track yang diinginkan

berdasarkan perintah dari disk drivenya Sistem kerja dari head ini adalah ketika arus +

(positif) ataupun arus – (negatif) melewati head, maka akan menimbulkan sebuah

medan magnet yang nantinya akan menarik dari head tersebut. Head akan bergerak ke

kiri atau kekanan tergantung dari polaritas arus drive tersebut.Untuk membacanya,

ketika head tersebut melewati sebuah daerah magnet maka sebuah arus + dan –

dimunculkan dari head dan ini memungkinkan untuk membaca bit-bit yang telah

disimpan sebelumnya.

b. Fixed - Head Disk

Pada Fixed - Head Disk hanya terdapat sebuah head per track jadi ada

beberapa head per surface. Semua head ditempatkan pada lengan memanjang ke

seluruh track.

Jenis Head Disk

2.2 Mekanisme Head

Head yang menyentuh disk (contact) seperti pada floppy disk, head yang

mempunyai celah utara tetap maupun yang tidak tetap tergantung medan

magnetnya. Celah atau jarak head dengan disk tergantung kepadatan datanya,

semakin padat datanya dibutuhkan jarak head yang semakin dekat, namun semakin

dekat head maka faktor resikonya semakin besar, yaitu terjadinya kesalahan baca.

Teknologi Winchester dari IBM mengantisipasi masalah celah head diatas dengan

model head aerodinamik. Head berbentuk lembaran timah yang berada

dipermukaan disk apabila tidak bergerak, seiring perputaran disk maka disk akan

mengangkat headnya. Istilah Winchester dikenalkan IBM pada model disk 3340-nya.

Model ini merupakan removable disk pack dengan head yang dibungkus di dalam

pack. Sekarang istilah Winchester digunakan oleh sembarang disk drive yang

dibungkus pack dan memakai rancangan head aerodinamis.

Istilah Winchester dikenalkan IBM pada model disk 3340-nya. Model ini merupakan

removable disk pack dengan head yang dibungkus di dalam pack. Sekarang istilah

Winchester digunakan oleh sembarang disk drive yang dibungkus pack dan

memakai rancangan head aerodinamis

3. Layout Disk

a. Track

Track adalah urutan melingkar bit-bit yang ditulis ketika disk melakukan suatu

putaran penuh. Setiap track dibagi dalam sektor-sektor yang memilik panjang tetap dan

berisi 512 byte data. Namun didahului dengan proses sinkronisasi head sebelum

menulis dan membaca. Semakin banyak data yang ditulis atau dibaca maka putarannya

juga akan semakin rapat. Namun dengan kondisi seperti itu maka peluang error

bacanya juga semakin tinggi. Disk mempunyai 200-800 track per permukaan

(banyaknya track pada piringan adalah tetap).sedangkan pada Track biasanya terisi

beberapa sector, umumnya 10 hingga 100 sector tiap tracknya.

b. Sector

sector merupakan Blok-blok data yang dikirim dan disimpan ke memori ini dalam

bentuk blok, umumnya blok lebih kecil kapasitasnya daripada track.

c. Inter-Track Gaps

Semua disk mempunyai lengan yang mampu bergerak keluar masuk pada

kumparan dan piringan yang berputar sehingga terbentuk jarak-jarak (gap) radial yang

berbeda. Fungsi gap itu sendiri untuk mencegah atau mengurangi kesalahan

pembacaan maupun penulisan yang disebabkan melesetnya head atau karena

interferensi medan magnet.

Disk Layout

3.1 Metode Layout Disk

Metode pengalamatan dalam magnetic disk ( hardisk ) ada 2 yaitu :

a. Metode silinder

Metode silinder merupakan 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 atau dari 1 – 20. Pengalamatan dari nomor record

menunjukkan dimana record terletak pada track yang ditunjukkan dengan nomor

silinder dan nomor permukaan.

b. Metode sektor

Metode sektor, Setiap track dari pack dibagi kedalam sektor-sektor. Setiap

sektor adalah storage area untuk banyaknya karakter yang tetap. Pengalamatan

recordnya berdasarkan nomor sektor, nomor track, 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 dari pendekatan

keseragaman kapasitas adalah file dapat ditempatkan pada disk tanpa merubah

lokasi nomor sector (track atau cylinder) pada file.

Metode Layout data disk

4. Metode Pengaksesan Disk

Head harus bisa mengidentifikasi titik awal atau posisi-posisi sector maupun track.

Caranya data yang disimpan akan diberi header data tambahan yang menginformasikan letak

sector dan track suatu data. Tambahan header data ini hanya digunakan oleh sistem disk drive

saja tanpa bisa diakses oleh pengguna.

Format data pada track disk

Field ID merupakan header data yang digunakan disk drive menemukan letak sector

dan tracknya. Byte SYNCH adalah pola bit yang menandakan awal field data.

Waktu Akses adalah waktu yang diperlukan oleh kepala baca untuk menulis atau

membaca isi sektor. Terdiri dari 4 komponen waktu :

a. Seek Time, Adalah waktu yang dibutuhkan untuk menggerakkan read / write head

pada disk ke posisi silinder yang tepat.

b. Head Activational Time, Adalah waktu yang dibutuhkan untuk menggerakkan read /

write head pada disk ke posisi track yang tepat.

c. Rotational Delay (Lateney), Adalah waktu yang dibutuhkan untuk perputaran piringan

sampai posisi record yang tepat.

d. Transfer Time, Adalah waktu yang menunjukkan kecepatan perputaran dan

banyaknya data yang ditransfer.

5. Karakteristik Magnetik Disk

Karakteristik Macam

Gerakan head 1. Fixed head (satu per track)

2. Movable head (satu per surface)

Portabilitas disk 1. Nonremovable disk

2. Removable disk

Sides 1. Single-sided

2. Double-sided

Platters 1. Single-platter

2. Multiple-platter

Mekanisme head 1. Contact (floppy)

2. Fixed gap

3. Aerodynamic gap (Winchester)

Karakteristik Magnetik Disk

Karakteristik disk berdasar portabilitasnya dibagi menjadi disk yang tetap (nonremovable

disk) dan disk yang dapat dipindah (removable disk). Keuntungan disk yang dapat dipindah

atau diganti-ganti adalah tidak terbatas dengan kapasitas disk dan lebih fleksibel.

Karakteristik lainnya berdasar sides atau muka sisinya adalah satu sisi disk (single sides)

dan dua muka disk (double sides).

Kemudian berdasarkan jumlah piringannya (platters), dibagi menjadi satu piringan (single

platter) dan banyak piringan (multiple platter).

Multiple platter

6. Memory yang Tergolong dalam Magnetic Disk

Beberapa memori yang tergolong pada magnetic disk ini sendiri adalah :

1. Floppy Disk (Disket)

Disket floppy merupakan media penyimpan data yang paling banyak dipakai

pada mikrokomputer. Menurut ukurannya, disket floppy terdiri atas disket yang

berukuran 5,25 dan 3,5 inci. Akan tetapi yang umum dipakai dewasa ini ialah disket

floppy yang berukuran 3,5 inci. Disket floppy berukuran 3,5 inci ada yang

berkapasitas 720 KB (low density), ada yang berkapasitas 1, 44 MB (high density).

Sekarang sudah dikeluarkan pula disket berukuran 3,5 yang mempunyai kapasitas

2,0 MB. Disket floppy mempunyai notch (tekukan atau lubang) yang berfungsi untuk

mencegah penulisan ke disket, atau untuk melindungi data.

Perlindungan data dalam disket floppy dinamai write protection. Disket yang

dilindungi dengan write protection ini tidak dapat ditulis oleh komputer, sehingga data

yang ada di dalam terhindar dari perubahan, terutama perubahan akan kesalahan

atau ketidak sengajaan. Write protection ini sangat diperlukan untuk pengamanan

data di dalam disket pada saat mau menjalankan disket floppy tersebut.

Untuk menjalankan disket floppy ini, komputer harus dilengkapi dengan disk-

drive (penggerak disket). Penggerak disket biasanya dipasang di bagian depan

kotak komputer. Ukuran penggerak disket ini disesuaikan dengan ukuran disket.

Dengan demikian, disket floppy ini tidak bersifat tetap di dalam komputer, artinya

disket tersebut harus dikeluar-masukkan pada saat mengoperasikannya.

Floppy Disk

Karekteristik berbagai macam disket

2. Hard Disk

Hard disk adalah jenis disk yang bersifat tetap, tidak perlu dikeluar-masukkan

sebagaimana disket floppy. Umumnya terbuat dari bahan logam padu yang

berbentuk piringan atau pelat. Sebuah hard disk biasanya terdiri dari lebih satu

piringan atau lempengan yang dilapisi dengan oksida besi. Cara penyimpanan

datanya hampir sama dengan disket floppy. Bahan hard disk yang keras dan

kapasitas simpannya yang lebih besar, juga membedakannya dari disket floppy yang

bahannya relatif elastis.

Kapasitas simpan atau rekam data pada hard disk jauh lebih tinggi dari pada

disket floppy. Pada mulanya, ukuran minimum adalah 10 MB, akan tetapi hard disk

yang dipakai sekarang umumnya kapasitas simpannya sangat besar, dengan ukuran

GigaByte. Selain kapasitas simpan yang besar, hard disk juga mempunyai kecepatan

atau pencarian data (seek and accses time) yang jauh lebih tinggi dari pada disket

floppy. Sebagai contoh, hard disk dengan ukuran 1 GigaByte (1 GB Magnetic Hard

Disk) mempunyai kecepatan akses 10 ms (millisecond = seperseribu detik).

Sedangkan kapasitas simpannya ialah dapat menyimpan sampai 512.000 halam

teks, 180 menit (3 jam) lama putar digital audio, 136 menit (sekitar 2 jam) digital

MPEC video, juga dapat menyimpan gambar sampai 35 full color JPEG hi-res

picture, dan 34.000 scanned images atau sekitar 12 laci file cabinet.

Hard Disk

7. Keuntungan dan Keterbatasan Magnetic Disk

a. Keuntungan magnetic disk

- Penyimpanan data pada media ini bersifat nonvolatile, artinya data yang telah

disimpan tidak akan hilang ketika komputer dimatikan.

- Data pada media ini dapat dibaca, dihapus dan ditulis ulang.

- Waktu yang dibutuhkan untuk mengakses suatu record lebih cepat.

- mampu menampung data dalam jumlah yang sangat besar serta memiliki

kecepatan pada saat memanggil kembali data yang tersimpan.

- Mudah dipelihara.

- Digunakan untuk penyimpanan data dengan organisasi file langsung.

b. Keterbatasan Magnetic Disk

- Harga lebih mahal.

- Musuh utama dari media magnetik seperti disket floppy dan hard disk ialah jamur

dan karat. Karena jamur dan karat ini, maka daya tahan atau umur media ini

menjadi pendek.

8. Kesimpulan

1. Magnetic disk merupakan salah satu penyimpan sekunder, berbentuk bundar dengan

dua permukaan magnetik.

2. Penggerak disk berupa Motor drive menggerakkan disk dengan kecepatan tinggi

(kurang-lebih dari 60 putaran perdetik).

3. Kegiatan baca-tulis dilakukan Read-write head, yang diletakkan diatas piringan. Kepala

baca-tulis sangat sensitif terhadap guncangan yang dapat menyebabkan disk rusak (bad

sector).

4. Ruang Rekam terbagi atas beberapa track/lintasan dan tiap lintasan dibagi lagi dalam

beberapa sector.

5. Beberapa memory yang tergolong pada magnetic disk ini sendiri adalah Flopy Disk, IDE

Disk, dan SCSI Disk.

6. Keuntungan Penggunaan Magnetic Disk yaitu Akses terhadap suatu record dapat

dilakukan secara sequential atau direct, Waktu yang dibutuhkan untuk mengakses suatu

record lebih cepat, Respon time cepat.

7. Keterbatasan Penggunaan Magnetic Disk adalah harga lebih mahal dibandingkan

dengan secondary memori yang lain.