BAB II
PEMBAHASAN
PEMBAHASAN
Memori
Internal
Pengertian Memori Semikonduktor
Memori semikonduktor adalah memori komputer yang terbuat dari bahan
semikonduktor, perangkat penyimpanan data elektronik ini biasanya
diimplementasikan ke sebuah semikonduktor berbasis sirkuit terpadu (IC).
Berdasarakan kemampuannya dalam menahan data saat tidak ada teganggan, memori
semikonduktor dibedakan menjadi non-volatile dan volatile. Non-volatile sendiri
adalah kemampuan memori semikonduktor untuk menyimpan data dalam perangkat
bahkan saat komputer sudah tidak dialiri daya atau dengan kata lain komputer sudah
dalam keadaan mati. Sedangkan volatile adalah ketidakmampuan memori menahan
data atau dengan kata lain data akan hilang ketika komputer dimatikan.
Jenis-jenis Memori Semikonduktor
Secara umum memori semikonduktor dibagi dalam beberapa bagian yaitu :
1. Fungsi
a) Memori Baca-Tulis
Memori ini adalah memori utama dalam komputer, tugasnya adalah
menyediakan tempat untuk pengolahan data dalam CPU. Memori Baca-Tulis yang
biasanya digunakan dikenal dengan nama RAM. Tujuan utamanya adalah kecepatan
pengolahan process, data-data yang dieksekusi adalah data sementara yang harus
diolah oleh CPU, bukan untuk menyimpan data secara permanen. Tempat
penyimpanan data di dalam RAM tidak hanya dapat ditulisi dan dibaca sesuai yang
kita inginkan tetapi juga digunakan untuk penyimpan variabel-variabel dan hasil-hasil
sementara dari suatu proses.
b) Memori Hanya Dibaca
ROM (Read Only Memory) adalah memori semikonduktor yang diciptakan dengan isi
yang tidak dapat dirubah. Perubahan program bagian tidak mungkin lagi dilakukan di
dalam memori jenis ini. ROM
7
biasanya juga berisi program yang dapat dipakai secara umum misalnya karakter
Generator, Dekoder atau fungsi – fungsi lain yang lazim dipakai. Jenis memori ini
tidak memungkinkan diisi program oleh pengguna. Keuntungannya data tidak akan
berubah atau hilang meski listrik mati, terkena virus, dan lain-lain.
2. Cara Akses
a) Memori Akses Acak
RAM (Random access memory) adalah sebuah tipe penyimpanan komputer yang
isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap tidak memperdulikan letak data tersebut
dalam memori. RAM biasanya digunakan untuk penyimpanan primer (memori utama)
dalam komputer untuk digunakan dan mengubah informasi secara aktif.
b) Memori Akses Seri
Serial/Sequential Access Memory (SAM) adalah sebuah tipe penyimpanan komputer
yang isinya dapat diakses secara seri atau secara berurutan atau sekuensial. Artinya
jika pada suatu waktu akses berada pada suatu lokasi alamat “n” lalu ingin
melanjutkan
melakukan akses ke lokasi alamat “n+5” maka ia harus melalui akses alamat “n+1”
sampai dengan alamat “n+4” baru masuk ke alamat “n+5”.
3. Jenis Sel Memori
a) Statis RAM
Static Random-Access Memory (SRAM) adalah jenis memori semikonduktor semi
volatile. Kata static menunujukkan bahwa SRAM hanya dapat memegang isinya
selama listrik masih berjalan. SRAM didesain menggunakan transistor tanpa kapasitor
sehingga tidak membutuhkan refresh secara periodic karena adanya kebocoran daya.
SRAM menggunakan ‘bistable flip-flops’ untuk menyimpan data dalam bit. Setelah
ditulis dalam SRAM, data akan disimpan. Waktu akses yang cepat merupakan
karakteristik utama dari SRAM sehingga digunakan sebagai komponen memori utama
di berbagai perangkat elektronik.
b) Dinamis RAM
DRAM (Dynamic random-access memory) merupakan jenis random akses memori
yang menyimpan setiap bit data yang terpisah dalam kapasitor dalam satu sirkuit
terpadu. Dalam strukturnya, DRAM hanya memerlukan satu transistor dan kapasitor
per bit, sehingga memiliki tingkat kepadatan yang tinggi. Karena kapasitornya selalu
bocor, informasi yang tersimpan akhirnya hilang kecuali kapasitor itu disegarkan
secara berkala. Karena kebutuhan dalam penyegaran, hal ini yang membuatnya sangat
8
dinamis. Memori DRAM itu mudah "menguap" karena kehilangan datanya bila
kehilangan aliran listrik.
4. Teknologi
a) Bipolar Memory
Bipolar memory adalah memori komputer yang memakai IC bipolar sebagai
bagian dari memorinya. Dengan menggunakan bipolar memori itu berarti komputer
menggunakan 2 buah multi Emitter Transistor. Memori bipolar hampir tidak
mempunyai penundaan waktu tulis dan waktu baca, tetapi mempunyai kelemahan
karena setiap bit yang tersimpan menimbulkan kerugian daya yang realtif besar,
karena satu diantara dua transistor selalu aktif (ON).
b) MOS Memory
MOS (Metal Oxide Semiconductor) adalah transistor yang banyak digunakan
karena kerapatan (kepadatan) yang tinggi, yang memungkinkan penempatan dari
fungsi yang jauh lebih banyak dalam satu serpihan dengan ukuran tertentu
dibandingkan dengan menggunakan rangkaian bipolar.
Kelebihan Dan Kekurangan Memori Semikonduktor
· Kelebihan memori adalah sebagai berikut:
1. Dapat menyimpan data dengan mudah dan praktis
2. Membuat penyimpanan data tidak memerlukan banyak tempat.
3. Memori seperti flashdisk mudah dibawa kemana-mana.
4. Ukuran memori yang kecil dapat menampung data yang sangat besar sesuai
kapasitas memori.
5. Bentuk, jenis, kapasitas dan ukuran beragam sesuai yang kita butuhkan.
· Kekurangan memori adalah sebagai berikut:
1. Harga memori terlalu mahal menurut golongan masyarakat menengah
kebawah.
2. Memori digunakan hanya oleh golongan tertentu saja. Kurangnya sosialisasi
penggunaan memori sehingga sulit untuk digunakan oleh orang awam.
3. Data dapat hilang bila memori rusak atau terkena virus dan sebagainya.
1. Koreksi Error
Dalam melaksanakan fungsi penyimpanan, memori semikonduktor dimungkinkan
9
mengalami kesalahan. Baik kesalahan berat yang biasanya merupakan kerusakan
fisik memori maupun kesalahan ringan yang berhubungan data yang disimpan.
Kesalahan ringan dapat dikoreksi kembali. Untuk mengadakan koreksi kesalahan
data yang disimpan diperlukan dua mekanisme, yaitu mekanisme pendeteksian
kesalahan dan mekanisme perbaikan kesalahan.
Mekanisme pendeteksian kesalahan dengan menambahkan data word (D) dengan
suatu kode, biasanya bit cek paritas (C). Sehingga data yang disimpan memiliki
panjang D + C. Kesalahan akan diketahui dengan menganalisa data dan bit paritas
tersebut. Mekanisme perbaikan kesalahan yang paling sederhana adalah kode
Hamming. Metode ini diciptakan Richard Hamming di Bell Lab pada tahun 1950.
Perhatikan gambar 4.5, disajikan tiga lingkaran Venn (A, B, C) saling berpotongan
sehingga terdapat 7 ruang. Metode diatas adalah koreksi kesalahan untuk word data 4
bit (D=4). Gambar 4.5a adalah data aslinya. Kemudian setiap lingkaran harus diset bit
logika 1 berjumlah genap sehingga harus ditambah bit – bit paritas pada ruang
yang kosong seperti gambar 4.5b. Apabila ada kesalahan penulisan bit pada data
10
seperti gambar 4.5c akan dapat diketahui karena lingkaran A dan B memiliki logika 1
berjumlah ganjil.
Lalu bagaimana dengan word lebih dari 4 bit ? Ada cara yang mudah yang akan
diterangkan berikut. Sebelumnya perlu diketahui jumlah bit paritas yang harus
ditambahkan
untuk sejumlah bit word. Contoh sebelumnya adalah koreksi kesalahan untuk
kesalahan tunggal yang sering disebut single error correcting (SEC). Jumlah bit
paritas yang harus ditambahkan lain pada double error correcting (DEC).
Tabel 4.5 menyajikan jumlah bit paritas yang harus ditambahkan dalam sistem
kode Hamming.
Contoh koreksi kode Hamming 8 bit data :
Dari tabel 4.5 untuk 8 bit data diperlukan 4 bit tambahan sehingga panjang seluruhnya
adalah 12 bit. Layout bit disajikan dibawah ini :
11
Bit cek paritas ditempatkan dengan perumusan 2N dimana N = 0,1,2, ……, sedangkan
bit data adalah sisanya. Kemudian dengan exclusive-OR dijumlahkan sebagai berikut :
Setiap cek bit (C) beroperasi pada setiap posisi bit data yang nomor posisinya berisi
bilangan 1 pada kolomnya. Sekarang ambil contoh suatu data, misalnya masukkan
data : 00111001 kemudian ganti bit data ke 3 dari 0 menjadi 1 sebagai error-nya.
Bagaimanakah cara mendapatkan bit data ke 3 sebagai bit yang terdapat error?
Sekarang kita lihat posisi bit ke-6 adalah data ke-3.
Mekanisme koreksi kesalahan akan meningkatkan realibitas bagi memori tetapi
resikonya
12
adalah menambah kompleksitas pengolahan data. Disamping itu mekanisme
koreksi kesalahan akan menambah kapasitas memori karena adanya penambahan bit
– bit cek paritas. Jadi ukuran memori akan lebih besar beberapa persen atau dengan
kata lain kapasitas penyimpanan akan berkurang karena beberapa lokasi digunakan
untuk mekanisme koreksi kesalahan.
2. ORGANISASI DRAM TINGKAT LANJUT
1. Bentuk diagram blok dasar memori utama masih berupa keping DRAM.
Keping DRAM tradisional memiliki kendala dalam hal arsitektur internal, olah
interface, dan interface untuk bus memori prosesor.
2. Enhanced DRAM
· Arsitektur DRAM baru yang paling sederhana enhanced DRAM (EDRAM)
Dibuat oleh Ramtron [BOND94]. EDRAM mengintegrasikan cache SRAM
yang kecil pada keping DRAM generik.
· Memori akses acak statik (bahasa Inggris: Static Random Access
Memory, SRAM) adalah sejenis memori semikonduktor. Kata "statik"
menandakan bahwa memori memegang isinya selama listrik tetap berjalan,
tidak seperti RAM dinamik (DRAM) yang membutuhkan untuk "disegarkan"
("refreshed") secara periodik. Hal ini dikarenakan SRAM didesain
menggunakan transistor tanpa kapasitor. Tidak adanya kapasitor membuat
tidak ada daya yang bocor sehingga SRAM tidak membutuhkan refresh
periodik. SRAM juga didesain menggunakan desain cluster enam transistor
untuk menyimpan setiap bit informasi. Desain ini membuat SRAM lebih
mahal tapi juga lebih cepat jika dibandingkan dengan DRAM. Secara fisik
chip, biaya pemanufakturan chip SRAM kira kira tiga puluh kali lebih besar
dan lebih mahal daripada DRAM. Tetapi SRAM tidak boleh dibingungkan
dengan memori baca-saja dan memori flash, karena ia merupakan memori
volatil dan memegang data hanya bila listrik terus diberikan. Akses
acak menandakan bahwa lokasi dalam memori dapat diakses, dibaca atau
ditulis dalam waktu yang tetap tidak memperdulikan lokasi alamat data
tersebut dalam memori. Chip SRAM lazimnya digunakan sebagai chace
13
memori , hal ini terutama dikarenakan kecepatannya. Saat ini SRAM dapat
diperoleh dengan waktu akses dua nano detik atau kurang , kira kira mampu
mengimbangi kecepatan processor 500 MHz atau lebih.
· EDRAM mencakup beberapa feature lainnya yang dapat meningkatkan
kinerja.
3. Cache DRAM
· Cache DRAM (CDRAM) dibuat oleh Mitsubishi [HIDA90] = EDRAM.
· CDRAM mencakup cache SRAM cache SRAM yang lebih besar dari
EDRAM (16 vs 2 kb).
4. Synchronous DRAM
· Pendekatan yang berbeda meningkatkan kinerja DRAM synchronous DRAM
(SDRAM)
· SDRAM bertukar data dengan prosesor yang disinkronkan dengan signal
pewaktu eksternal dan bekerja dengan kecepatan penuh bus prosesor/memori
tanpa mengenal keadaan wait.
· Dengan menggunakan akses sinkron. DRAM memindahkan data ke dalam dan
keluar di bawah kontrol waktu sistem.
5. Rambus DRAM
14
· RDRAM menggunakan pendekatan terhadap masalah memory-bandwidt yang
lebih revolusioner.
· Keping-keping RDRAM dikemas secara vertikal dengan seluruh pin-nya di
salah satu sisi.
· Bus DRAM khusus memberikan alamat dan informasi kontrol dengan
menggunakan protokol berorientasi blok yang asinkron.
6. Ram Link
· Perubahan yang paling radikal dari DRAM tradisional produk Ramlink
[GJES92] dibuat IEEE yang disebut Scalable Coherent Interface (SCI).
· RamLink berkonsentrasi pada interface prosesor/memori dibandingkan pada
arsitektur internal keping DRAM.
· RamLink adalah memory interface yang memiliki koneksi point-point yang
disusun dalam bentuk cincin.
15
Memori Eksternal
Memory Eksternal adalah memori yang menyimpan data dalam media fisik berbentuk
kaset atau disk. agar tetap mengaliri transistor sehingga tetap dapat menyimpan data. Oleh
karena penjagaan arus itu harus dilakukan setiap beberapa saat (yang disebut refreshing)
maka proses ini memakan waktu yang lebih banyak daripada kinerja Static RAM.
Memori eksternal biasa disebut juga perangkat keras untuk melakukan operasi
penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar memori utama. Memori eksternal
mempunyai dua tujuan utama yaitu sebagai penyimpan permanen untuk membantu fungsi
RAM dan yang untuk mendapatkan memori murah yang berkapasitas tinggi bagi penggunaan
jangka panjang.
A. Piringan Magnet
1. Pengertian
Magnetic disk adalah Direct Access Storage Device (DASD) pertama yang
dibuat oleh industri komputer Magnetic Disk merupakan piringan bundar yang
terbuat dari bahan tertentu (logam atau plastik) dengan permukaan dilapisi bahan
yang dapat di magnetasi. Mekanisme baca / tulis yang digunakan disebut head
yaitu kumparan pengkonduksi (conducting coil) selama operasi pembacaan dan
penulisan, head bersifat stationer sedangkan piringan bergerak-gerak di bawahnya
biasanya yang menggantung diatas permukaan dan tertahan pada sebuah bantalan
udara, kecuali pada flopy disk dimana head disk menyentuh ke permukaan.
Dalam magnetic disk terdapat dua metode layout data pada disk yaitu
Constant Angular Velocity dan Multiple Soned Recording. Disk diorganisasi
(permukaan dari piringan dibagi) dalam bentuk cincin – cincin konsentris yang
disebut track atau garis yang memisahkan atar track seperti gambar dibawah. tiap
track dipisahkan oleh gap, fungsi gap adalah untuk mencegah atau mengurangi
kesalahan pembacaan atau penulisan yang disebabkan melesetnya head atau
karena interferensi medan magnet.
Blok-blok data disimpan dalam disk berukuran blok yang disebut dengan
sector. Track biasanya terisi beberapa sector, umumnya 10 hingga 100 sector tiap
tracknya, untuk lebih jelas lagi lihat gambar berikut ini :
16
Gambar 1 : Blok data pada magnetic disk
Contoh dari magentic disk adalah Hard disk dan Floppy disk.
2. Karakter Fisik pada Magnetic 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
17
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.
3. Komponen pada Magnetic Disk
Hard disk terdiri atas beberapa komponen penting. Komponen utamanya
adalah pelat (platter) yang berfungsi sebagai penyimpan data. Pelat ini adalah
suatu cakram padat yang berbentuk bulat datar, kedua sisi permukaannya dilapisi
dengan material khusus sehingga memiliki pola-pola magnetis. Pelat ini
ditempatkan dalam suatu poros yang disebut spindle.
Gambar 2 : Komponen pada magnetic disk.
1) Spindle
Hard disk terdiri dari spindle yang menjadi pusat putaran dari kepingkeping cakram magnetik penyimpan data. Spindle ini berputar dengan cepat,
oleh karena itu harus menggunakan high quality bearing.
Dahulu hard disk menggunakan ball bearing namun kini hard disk
sudah menggunakan fluid bearing. Dengan fluid bearing maka gaya friksi dan
tingkat kebisingan dapat diminimalisir. Spindle ini yang menentukan putaran
hard disk. Semakin cepat putaran rpm hard disk maka semakin cepat transfer
datanya.
18
2) Cakram Magnetik (Magnetic Disk)
Pada cakram magnetik inilah dilakukan penyimpanan data pada hard
disk. Cakram magnetik berbentuk plat tipis dengan bentuk seperti CD-R.
Dalam hard disk terdapat beberapa cakram magnetik.
Hard disk yang pertama kali dibuat, terdiri dari 50 piringan cakram
magnetik dengan ukuran 0.6 meter dan berputar dengan kecepatan 1.200 rpm.
Saat ini kecepatan putaran hard disk sudah mencapai 10.000rpm dengan
transfer data mencapai 3.0 Gbps.
3) Read-write Head
Read-write Head adalah pengambil data dari cakram magnetik. Head
ini melayang dengan jarak yang tipis dengan cakram magnetik. Dahulu head
bersentuhan langsung dengan cakram magnetik sehingga mengakibatkan
keausan pada permukaan karena gesekan. Kini antara head dan cakram
magnetik sudah diberi jarak sehingga umur hard disk lebih lama.
Read-write head terbuat bahan yang terus mengalami perkembangan,
mulai dari Ferrite head, MIG (Metal-In-Gap) head, TF (Thin Film) Head,
(Anisotropic) Magnetoresistive (MR/AMR) Heads, GMR (Giant
Magnetoresistive) Heads dan sekarang yang digunakan adalah CMR (Colossal
Magnetoresistive) Heads.
4) Enclosure
Enclosure adalah lapisan luar pembungkus hard disk. Enclosure
berfungsi melindungi semua bagian dalam hard disk agar tidak terkena debu,
kelembaban dan hal lain yang dapat mengakibatkan kerusakan data.
Dalam enclosure terdapat breath filter yang membuat hard disk tidak
kedap udara, hal ini bertujuan untuk membuang panas yang ada didalam hard
disk karena proses putaran spindle dan pembacaan Read-write head.
5) Interfacing Module
Interfacing modul berupa seperangkat rangkaian elektronik yang
mengendalikan kerja bagian dalam hard disk, memproses data dari head dan
19
menghasilkan data yang siap dibaca oleh proses selanjutnya. Interfacing
modul yang dahulu banyak dipakai adalah sistem IDE (Integrated Drive
Electronics) dengan sistem ATA yang mempunyai koneksi 40 pin.
4. 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 :
a) 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.
b) 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
20
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.
Keterangan :
a) ST / Seek Time (pemindahan arm ke cylinder), adalah waktu yang
dibutuhkan untuk menggerakkan read / write head pada disk ke posisi
silinder yang tepat.
b) HAT / Head Activational Time (peralihan track), adalah waktu yang
dibutuhkan untuk menggerakkan read / write head pada disk ke posisi track
yang tepat.
c) RD / Rotational Delay (pemilihan record), adalah waktu yang dibutuhkan
untuk perputaran piringan sampai posisi record yang tepat.
ACCESS TIME = ST + HAT + RD + TT
21
d) TT / 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.
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).
5. Kelebihan dan Kekurangan Magnetic Disk
1) Keunggulan :
a) Penyimpanan data pada media ini bersifat nonvolatile, artinya data yang
telah disimpan tidak akan hilang ketika komputer dimatikan.
b) Data pada media ini dapat dibaca, dihapus dan ditulis ulang.
c) Media ini mudah digunakan.
2) Kelemahan :
a) 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.
b) Media magnetik ini ialah bentuknya yang bergaris-garis (track, sector),
sehingga kecepatan dan kapasitas simpannya termasuk rendah jika
dibanding dengan media optik.
22
B. Raid
1. Pengertian
RAID, singkatan dari Redundant Array of Independent Disk merujuk
kepada sebuah teknologi di dalam penyimpanan data komputer yang digunakan
untuk mengimplementasikan fitur toleransi kesalahan pada media penyimpanan
komputer (terutama hard disk) dengan menggunakan cara redundansi
(penumpukan) data, baik itu dengan menggunakan perangkat lunak, maupun unit
perangkat keras RAID terpisah.
Kata “RAID” juga memiliki beberapa singkatan Redundant Array of
Inexpensive Disks, Redundant Array of Independent Drives, dan juga Redundant
Array of Inexpensive Drives. Teknologi ini membagi atau mereplikasi data ke
dalam beberapa hard disk terpisah. RAID didesain untuk meningkatkan keandalan
data dan meningkatkan kinerja I/O dari hard disk.
RAID merupakan organisasi disk memori yang mampu menangani
beberapa disk dengan sistem akses paralel dan redudansi ditambahkan untuk
meningkatkan reliabilitas. Kerja paralel ini menghasilkan resultan kecepatan disk
yang lebih cepat.
2. Konsep
Sejak pertama kali diperkenalkan, RAID dibagi ke dalam beberapa skema,
yang disebut dengan “RAID Level“. Pada awalnya, ada lima buah RAID level
yang pertama kali dikonsepkan, tetapi seiring dengan waktu, level-level tersebut
berevolusi, yakni dengan menggabungkan beberapa level yang berbeda dan juga
mengimplementasikan beberapa level proprietary yang tidak menjadi standar
RAID.
RAID menggabungkan beberapa hard disk fisik ke dalam sebuah unit logis
penyimpanan, dengan menggunakan perangkat lunak atau perangkat keras khusus.
Solusi perangkat keras umumnya didesain untuk mendukung penggunaan
beberapa hard disk secara sekaligus, dan sistem operasi tidak perlu mengetahui
bagaimana cara kerja skema RAID tersebut. Sementara itu, solusi perangkat lunak
umumnya diimplementasikan di dalam level sistem operasi, dan tentu saja
menjadikan beberapa hard disk menjadi sebuah kesatuan logis yang digunakan
untuk melakukan penyimpanan.
23
Ada beberapa konsep kunci di dalam RAID: mirroring (penyalinan data ke
lebih dari satu buah hard disk), striping (pemecahan data ke beberapa hard disk)
dan juga koreksi kesalahan, di mana redundansi data disimpan untuk mengizinkan
kesalahan dan masalah untuk dapat dideteksi dan mungkin dikoreksi (lebih umum
disebut sebagai teknik fault tolerance/toleransi kesalahan).
Level-level RAID yang berbeda tersebut menggunakan salah satu atau
beberapa teknik yang disebutkan di atas, tergantung dari kebutuhan sistem. Tujuan
utama penggunaan RAID adalah untuk meningkatkan keandalan/reliabilitas yang
sangat penting untuk melindungi informasi yang sangat kritis untuk beberapa
lahan bisnis, seperti halnya basis data, atau bahkan meningkatkan kinerja, yang
sangat penting untuk beberapa pekerjaan, seperti halnya untuk menyajikan video
on demand ke banyak penonton secara sekaligus.
Konfigurasi RAID yang berbeda-beda akan memiliki pengaruh yang
berbeda pula pada keandalan dan juga kinerja. Masalah yang mungkin terjadi saat
menggunakan banyak disk adalah salah satunya akan mengalami kesalahan, tapi
dengan menggunakan teknik pengecekan kesalahan, sistem komputer secara
keseluruhan dibuat lebih andal dengan melakukan reparasi terhadap kesalahan
tersebut dan akhirnya “selamat” dari kerusakan yang fatal.
Teknik mirroring dapat meningkatkan proses pembacaan data mengingat
sebuah sistem yang menggunakannya mampu membaca data dari dua disk atau
lebih, tapi saat untuk menulis kinerjanya akan lebih buruk, karena memang data
yang sama akan dituliskan pada beberapa hard disk yang tergabung ke dalam larik
tersebut.
Teknik striping, bisa meningkatkan performa, yang mengizinkan
sekumpulan data dibaca dari beberapa hard disk secara sekaligus pada satu waktu,
akan tetapi bila satu hard disk mengalami kegagalan, maka keseluruhan hard disk
akan mengalami inkonsistensi.
Teknik pengecekan kesalahan / koreksi kesalahan juga pada umumnya
akan menurunkan kinerja sistem, karena data harus dibaca dari beberapa tempat
dan juga harus dibandingkan dengan checksum yang ada. Maka, desain sistem
RAID harus mempertimbangkan kebutuhan sistem secara keseluruhan, sehingga
perencanaan dan pengetahuan yang baik dari seorang administrator jaringan
sangatlah dibutuhkan. Larik-larik RAID modern umumnya menyediakan fasilitas
24
bagi para penggunanya untuk memilih konfigurasi yang diinginkan dan tentunya
sesuai dengan kebutuhan.
Beberapa sistem RAID dapat didesain untuk terus berjalan, meskipun
terjadi kegagalan. Beberapa hard disk yang mengalami kegagalan tersebut dapat
diganti saat sistem menyala (hot-swap) dan data dapat diperbaiki secara otomatis.
Sistem lainnya mungkin mengharuskan shutdown ketika data sedang diperbaiki.
Karenanya, RAID sering digunakan dalam sistem-sistem yang harus selalu online, yang selalu tersedia (highly available), dengan waktu down-time yang, sebisa
mungkin, hanya beberapa saat saja.
3. Struktur
Disk memiliki resiko untuk mengalami kerusakan. Kerusakan ini dapat
berakibat turunnya kinerja atau pun hilangnya data. Meski pun terdapat backup
data, tetap saja ada kemungkinan data yang hilang karena adanya perubahan
setelah terakhir kali data di-backup. Karenanya reliabilitas dari suatu disk harus
dapat terus ditingkatkan.
Berbagai macam cara dilakukan untuk meningkatkan kinerja dan juga
reliabilitas dari disk. Biasanya untuk meningkatkan kinerja, dilibatkan banyak
disk sebagai satu unit penyimpanan. Tiap-tiap blok data dipecah ke dalam
beberapa subblok, dan dibagi-bagi ke dalam disk-disk tersebut. Ketika mengirim
data disk-disk tersebut bekerja secara paralel, sehingga dapat meningkatkan
kecepatan transfer dalam membaca atau menulis data. Ditambah dengan
sinkronisasi pada rotasi masing-masing disk, maka kinerja dari disk dapat
ditingkatkan. Cara ini dikenal sebagai RAID. Selain masalah kinerja RAID juga
dapat meningkatkan realibilitas dari disk dengan jalan melakukan redundansi data.
Tiga karakteristik umum dari RAID ini, yaitu :
a) RAID adalah sekumpulan disk drive yang dianggap sebagai sistem tunggal
disk.
b) Data didistribusikan ke drive fisik array.
c) Kapasitas redunant disk digunakan untuk menyimpan informasi paritas, yang
menjamin recoveribility data ketika terjadi masalah atau kegagalan disk.
25
Jadi, RAID merupakan salah satu jawaban masalah kesenjangan kecepatan
disk memori dengan CPU dengan cara menggantikan disk berkapasitas besar
dengan sejumlah disk-disk berkapasitas kecil dan mendistribusikan data pada
disk-disk tersebut sedemikian rupa sehingga nantinya dapat dibaca kembali.
4. Level
RAID dapat dibagi menjadi 8 level yang berbeda, yaitu level 0, level 1,
level 2, level 3, level 4, level 5, level 6, level 0+1 dan 1+0. Setiap level tersebut
memiliki kelebihan dan kekurangannya.
a) RAID Level 0
RAID level 0 menggunakan kumpulan disk dengan striping pada level
blok, tanpa redundansi. Jadi hanya menyimpan melakukan striping blok data
ke dalam beberapa disk. Level ini sebenarnya tidak termasuk ke dalam
kelompok RAID karena tidak menggunakan redundansi untuk peningkatan
kinerjanya.
Gambar 3 : Struktur RAID Level 0
b) RAID Level 1
RAID level 1 ini merupakan disk mirroring, menduplikat setiap disk.
Cara ini dapat meningkatkan kinerja disk, tetapi jumlah disk yang dibutuhkan
menjadi dua kali lipat, sehingga biayanya menjadi sangat mahal. Pada level 1
(disk duplexing dan disk mirroring) data pada suatu partisi hard disk disalin ke
sebuah partisi di hard disk yang lain sehingga bila salah satu rusak , masih
tersedia salinannya di partisi mirror.
26
Gambar 4 : RAID Level 1
c) RAID Level 2
RAID level 2 ini merupakan pengorganisasian dengan errorcorrecting-code (ECC). Seperti pada memori di mana pendeteksian terjadinya
error menggunakan paritas bit. Setiap byte data mempunyai sebuah paritas bit
yang bersesuaian yang merepresentasikan jumlah bit di dalam byte data
tersebut di mana paritas bit=0 jika jumlah bit genap atau paritas=1 jika ganjil.
Jadi, jika salah satu bit pada data berubah, paritas berubah dan tidak sesuai
dengan paritas bit yang tersimpan. Dengan demikian, apabila terjadi kegagalan
pada salah satu disk, data dapat dibentuk kembali dengan membaca errorcorrection bit pada disk lain.
Gambar 5 : RAID Level 2
d) RAID Level 3
RAID level 3 merupakan pengorganisasian dengan paritas bit
interleaved. Pengorganisasian ini hampir sama dengan RAID level 2,
perbedaannya adalah RAID level 3 ini hanya memerlukan sebuah disk
redundan, berapapun jumlah kumpulan disk-nya. Jadi tidak menggunakan
27
ECC, melainkan hanya menggunakan sebuah bit paritas untuk sekumpulan bit
yang mempunyai posisi yang sama pada setiap disk yang berisi data. Selain itu
juga menggunakan data striping dan mengakses disk-disk secara paralel.
Gambar 6 : RAID Level 3
e) RAID Level 4
RAID level 4 merupakan pengorganisasian dengan paritas blok
interleaved, yaitu menggunakan striping data pada level blok, menyimpan
sebuah paritas blok pada sebuah disk yang terpisah untuk setiap blok data pada
disk-disk lain yang bersesuaian. Jika sebuah disk gagal, blok paritas tersebut
dapat digunakan untuk membentuk kembali blok-blok data pada disk yang
gagal tadi. Kecepatan transfer untuk membaca data tinggi, karena setiap diskdisk data dapat diakses secara paralel. Demikian juga dengan penulisan,
karena disk data dan paritas dapat ditulis secara paralel.
Gambar 7 : RAID Level 4
f) RAID Level 5
28
RAID level 5 merupakan pengorganisasian dengan paritas blok
interleaved tersebar. Data dan paritas disebar pada semua disk termasuk
sebuah disk tambahan. Pada setiap blok, salah satu dari disk menyimpan
paritas dan disk yang lainnya menyimpan data. Sebagai contoh, jika terdapat
kumpulan dari 5 disk, paritas blok ke n akan disimpan pada disk (n mod 5) +
1; blok ke n dari empat disk yang lain menyimpan data yang sebenarnya dari
blok tersebut. Sebuah paritas blok tidak menyimpan paritas untuk blok data
pada disk yang sama, karena kegagalan sebuah disk akan menyebabkan data
hilang bersama dengan paritasnya dan data tersebut tidak dapat diperbaiki.
Penyebaran paritas pada setiap disk ini menghindari penggunaan berlebihan
dari sebuah paritas disk seperti pada RAID level 4.
Gambar 8 : RAID Level 5
g) RAID Level 6
RAID level 6 disebut juga redundansi P+Q, seperti RAID level 5,
tetapi menyimpan informasi redundan tambahan untuk mengantisipasi
kegagalan dari beberapa disk sekaligus. RAID level 6 melakukan dua
perhitungan paritas yang berbeda, kemudian disimpan di dalam blok-blok
yang terpisah pada disk-disk yang berbeda. Jadi, jika disk data yang digunakan
sebanyak n buah disk, maka jumlah disk yang dibutuhkan untuk RAID level 6
ini adalah n+2 disk. Keuntungan dari RAID level 6 ini adalah kehandalan data
yang sangat tinggi, karena untuk menyebabkan data hilang, kegagalan harus
terjadi pada tiga buah disk dalam interval rata-rata untuk perbaikan data
(Mean Time To Repair atau MTTR). Kerugiannya yaitu penalti waktu pada
saat penulisan data, karena setiap penulisan yang dilakukan akan
mempengaruhi dua buah paritas blok.
29
Gambar 9 : RAID Level 6
h) RAID Level 0+1 dan 1+0
RAID level 0+1 dan 1+0 ini merupakan kombinasi dari RAID level 0
dan 1. RAID level 0 memiliki kinerja yang baik, sedangkan RAID level 1
memiliki kehandalan. Namun, dalam kenyataannya kedua hal ini sama
pentingnya. Dalam RAID 0+1, sekumpulan disk di-strip, kemudian strip
tersebut di-mirror ke disk-disk yang lain, menghasilkan strip-strip data yang
sama.
Kombinasi lainnya yaitu RAID 1+0, di mana disk-disk di-mirror
secara berpasangan, dan kemudian hasil pasangan mirrornya di-strip. RAID
1+0 ini mempunyai keuntungan lebih dibandingkan dengan RAID 0+1.
Sebagai contoh, jika sebuah disk gagal pada RAID 0+1, seluruh strip-nya
tidak dapat diakses, hanya sebagian strip saja yang dap at diakses, sedangkan
pada RAID 1+0, disk yang gagal tersebut tidak dapat diakses, tetapi pasangan
mirror-nya masih dapat diakses, yaitu disk-disk selain dari disk yang gagal.
Gambar 10 & Gambar 11 : RAID Level 0+1 dan RAID Level 1+0
30
C. Memori Optikal
1. Pengertian
Media Memori Optik (penyimpanan optik) adalah media penyimpanan
data yang menyimpan data sebagai pola titik-titik yang dapat dibaca dengan
menggunakan cahaya laser. Data yang disimpan dalam medium penyimpanan
optik dibaca dengan memantulkan sinar laser terhadap permukaan medium
penyimpanan data. Bila memang sinar tersebut mengenai titik di mana data
disimpan, maka sinar tersebut akan dipantulkan kembali secara berbeda, untuk
memberitahukan bahwa di sana ada titik yang berisi data.
Gambar 12 : Contoh dari memori optikal
Ciri-Ciri dari memori optikal :
a) Menggunakan laser untuk menulis dan membaca data.
b) Dapat digunakan untuk menyimpan data yang volumenya sangat besar
c) Dapat membaca cepat
2. Jenis-Jenis
Media penyimpanan optikal dapat dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :
a) Phase-change disk
Disk ini dilapisi oleh bahan yang dapat mengkristal (beku) menjadi
crystalline (serpihan-serpihan kristal) atau menjadi amorphous state (bagian
yang tak berbentuk). Bagian crytalline ini lebih transparan, karenanya
tembakan laser yang mengenainya akan lebih terang melintasi bahan dan
memantul dari lapisan pemantul. Drive Phase-change disk ini menggunakan
sinar laser dengan kekuatan yang berbeda. Sinar laser dengan kekuatan tinggi
31
digunakan melelehkan disknya kedalam amorphous state, sehingga dapat
digunakan untuk menulis data lagi. sinar laser dengan kekuatan sedang dipakai
untuk menghapus data denga cara melelehkan permukaan disknya dan
membekukannya kembali ke dalam keadaan crytalline, sedangakan sinar laser
dengan kekuatan lemah digunakan untuk membaca data yang telah disimpan.
b) Dye-Polimer disk
Dye-polimer merekam data dengan membuat bump(gelombang) disk
dilapisi dengan bahan yang dapat enyerap sinar laser. sinar laser ini membakar
spot hingga spot ini memuai dan membentuk bump(gelombang). bump ini
dapat dihilangakan atau didatarkan kembali dengan cara dipanasi lagi dengan
sinar laser.
Titik-titik tersebut dapat dibuat dengan menggunakan sinar laser pula,
untuk semua media penyimpanan optik yang mampu ditulisi, seperti halnya
Compact Disk Recordable (CD-R). Sinar ini umumnya menggunakan daya
yang tinggi agar dapat memberikan titik-titik data dalam medium yang hendak
ditulisi. Orang-orang menyebut proses ini sebagai proses “burning”, karena
memang kita sedang “membakar” medium dengan laser.
Medium penyimpanan optik biasanya berbentuk cakram, sehingga
banyak berbentuk piringan. Berikut ini adalah beberapa media penyimpanan
optik:
1) Compact Disk (CD)
2) Digital Versatile Disk (DVD)
3) BluRay Disk (BDD)
4) High Density Digital Versatile Disk (HD-DVD).
3. Jenis
Ada beberapa Jenis Optical disk saat ini, dimulai dari CD, DVD, Blu Ray,
hingga saat ini ada yang terbaru dari optical disk yaitu FM DISK. Berikut
penjelasan jenis-jenis Optical Disk.
a) CD (Compact Disk)
CD merupakan jenis piringan optic yang pertama kali muncul.
Pembacaan dan penulisan data pada piringan melalui laser. CD berbentuk
lingkaran dengan diameter 120 mm serta memiliki libang ditengahnya yang
32
berdiameter 15 mm. kapasitas penyimpanan CD dapat mencapai 870 Mb yang
dapat menyimpan data hingga 99 menit.
Gambar 13 : keping CD
Contohnya :
1) CD-Rom (Compact Disk read only memory) adalah jenis piringan optic
yang mempunyai sifat hanya bisa dibaca. Kapasitas sebuah CD Rom yang
berukuran 4,72 inch dapat menampung hingga 640 Mb atau kira-kira
300.000 halamat text.
2) CD-R (CD Recordable) merupakan jenis CD yang dapat menyimpan data
seperti halnya disket, namun isinya tidak dapat diubah lagi.
3) CD-RW (CD Writetable) merupakan jenis CD yang dapat menyimpan data
namun isinya dapat dihapus dan dapat diganti dengan data yang baru.
b) DVD (Digital Video Disk / Digital Versatile Disk)
Gambar 14 : keping DVD
DVD adalah merupakan pengembangan dari CD. DVD memiliki
kapasitas yang jauh lebih besar dari pada CD biasa, yaitu sekitar 4,7 – 17 GB.
Kemampuan DVD dapat dilihat dari jenisnya, yaitu :
1) Single-side, single layer kapasitas 4,7 GB
33
2) Double-side, single layer kapasitas 8,5 GB
3) Single-sided, double layer kapasitas 9,4 GB
4) Double-sided, double layer kapasitas 17 GB
c) Blu Ray
Teknologi Blu-ray adalah merupakan format disc optic, yang
merupakan perkembangan dari CD dan DVD. Keunggulan dari blu-ray yaitu
pada kapasitas lapisan-sided Blu-ray disc, dimana lebih besar 35 kali dari CD
dan lebih besar lima kali dari DVD. Kapasitas Blu-Ray disc dual layer
memiliki kemampuan menyimpan data sampai dengan 50 Gb per keping.
Selain itu, spesifikasi Blu-ray dalam kecepatan membaca tiga kali lipat
lebih cepat dibandingkan DVD. Ini mengarah ke video kualitas tinggi dan
audio jernih, Khusus yang penting dalam applikasi HDTV.
Gambar 15 : Keping Blu Ray
34
.
Teknologi Multi-layering telah disesuaikan dengan kemampuan double
Blu-ray disc dalam aplikasi standar, dan ada versi eksperimental ditampilkan
sampai dengan sepuluh kali lipat peningkatan dalam ruang penyimpanan.
Manfaat tambahan Blu-ray player melalui pemutar DVD termasuk Internet
konektivitas untuk men-download subtitles dan update fitur built-in Java
virtual machine.
Blu-ray disc menggunakan ultra-short dengan panjang gelombang laser
405 nanometer, dimana lebih kecil dari pada DVD yang mencapai 650
nanometer. Dengan begitu, maka bisa menyorot objek dengan presisi lebih
tinggi. Hasilnya, data bisa diikat dengan lebih ketat dan disimpan di ruang
yang lebih kecil. Inilah yang membuat BD mampu menyimpan lebih banyak
data meskipun ukuran disknya sama dengan CD atau DVD.
Blu-ray disc juga memiliki lapisan permukaan yang lebih tipis hanya
0,1mm dibandingkan HD-DVD yang tebalnya 0,6mm. Dengan begitu, laser
bisa menembakkan data dengan lebih fokus. Untuk read atau write, kecepatan
minimal Blu-ray adalah 1x atau sekitar 36Mbps, jauh dari DVD yang
kecepatannya hanya 10Mbps. Dan kabarnya, kecepatan tersebut masih akan
digeber hingga 8x atau 288Mbps.
d) FM Disk (Fluorescent Multiplayer Disk)
Gambar 16 : keping FM Disk
Fluorescent Multilayer Disc (FM Disc) adalah jenis optical disk yang
mampu menampung sampai 140 GB data sekaligus, dengan kecepatan baca
data sampai 1 GB per detik.
35
FM Disc berbeda dengan kepingan yang beredar saat ini. Warnanya
tidak keperakan atau keemasan, melainkan bening seperti sebuah plastik
transparan biasa.
D. Pita Magnet
Sistem pita magnetik menggunakan teknik pembacaan dan penulisan yang
identik dengan sistem disk magnetik. Medium pita magnetik berbentuk track – track
paralel, sistem pita lama berjumlah 9 buah track sehingga memungkinkan
penyimpanan satu byte sekali simpan dengan satu bit paritas pada track sisanya.
Sistem pita baru menggunakan 18 atau 36 track sebagai penyesuaian terhadap lebar
word dalam format digital. Seperti pada disk, pita magnetik dibaca dan ditulisi dalam
bentuk blok – blok yang bersambungan (kontinyu) yang disebut physical record. Blok
– blok tersebut dipisahkan oleh gap yang disebut inter-record gap. Gambar 5.9
menyajikan format fisik pita magnetik.
Gambar 17 : Format fisik pita magnetik
Head pita magnetik merupakan perangkat sequential access. Head harus
menyesuaikan letak record yang akan dibaca ataupun akan ditulisi. Apabila head
berada di tempat lebih atas dari record yang diinginkan maka pita perlu dimundurkan
dahulu, baru dilakukan pembacaan dengan arah maju. Hal ini sangat berbeda pada
teknologi disk yang menggunakan teknik direct access. Kecepatan putaran pita
magnetik adalah rendah sehingga transfer data menjadi lambat, saat ini pita magnetik
mulai ditinggalkan digantikan oleh jenis – jenis produk CD
Pengertian Memori Semikonduktor
Memori semikonduktor adalah memori komputer yang terbuat dari bahan
semikonduktor, perangkat penyimpanan data elektronik ini biasanya
diimplementasikan ke sebuah semikonduktor berbasis sirkuit terpadu (IC).
Berdasarakan kemampuannya dalam menahan data saat tidak ada teganggan, memori
semikonduktor dibedakan menjadi non-volatile dan volatile. Non-volatile sendiri
adalah kemampuan memori semikonduktor untuk menyimpan data dalam perangkat
bahkan saat komputer sudah tidak dialiri daya atau dengan kata lain komputer sudah
dalam keadaan mati. Sedangkan volatile adalah ketidakmampuan memori menahan
data atau dengan kata lain data akan hilang ketika komputer dimatikan.
Jenis-jenis Memori Semikonduktor
Secara umum memori semikonduktor dibagi dalam beberapa bagian yaitu :
1. Fungsi
a) Memori Baca-Tulis
Memori ini adalah memori utama dalam komputer, tugasnya adalah
menyediakan tempat untuk pengolahan data dalam CPU. Memori Baca-Tulis yang
biasanya digunakan dikenal dengan nama RAM. Tujuan utamanya adalah kecepatan
pengolahan process, data-data yang dieksekusi adalah data sementara yang harus
diolah oleh CPU, bukan untuk menyimpan data secara permanen. Tempat
penyimpanan data di dalam RAM tidak hanya dapat ditulisi dan dibaca sesuai yang
kita inginkan tetapi juga digunakan untuk penyimpan variabel-variabel dan hasil-hasil
sementara dari suatu proses.
b) Memori Hanya Dibaca
ROM (Read Only Memory) adalah memori semikonduktor yang diciptakan dengan isi
yang tidak dapat dirubah. Perubahan program bagian tidak mungkin lagi dilakukan di
dalam memori jenis ini. ROM
7
biasanya juga berisi program yang dapat dipakai secara umum misalnya karakter
Generator, Dekoder atau fungsi – fungsi lain yang lazim dipakai. Jenis memori ini
tidak memungkinkan diisi program oleh pengguna. Keuntungannya data tidak akan
berubah atau hilang meski listrik mati, terkena virus, dan lain-lain.
2. Cara Akses
a) Memori Akses Acak
RAM (Random access memory) adalah sebuah tipe penyimpanan komputer yang
isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap tidak memperdulikan letak data tersebut
dalam memori. RAM biasanya digunakan untuk penyimpanan primer (memori utama)
dalam komputer untuk digunakan dan mengubah informasi secara aktif.
b) Memori Akses Seri
Serial/Sequential Access Memory (SAM) adalah sebuah tipe penyimpanan komputer
yang isinya dapat diakses secara seri atau secara berurutan atau sekuensial. Artinya
jika pada suatu waktu akses berada pada suatu lokasi alamat “n” lalu ingin
melanjutkan
melakukan akses ke lokasi alamat “n+5” maka ia harus melalui akses alamat “n+1”
sampai dengan alamat “n+4” baru masuk ke alamat “n+5”.
3. Jenis Sel Memori
a) Statis RAM
Static Random-Access Memory (SRAM) adalah jenis memori semikonduktor semi
volatile. Kata static menunujukkan bahwa SRAM hanya dapat memegang isinya
selama listrik masih berjalan. SRAM didesain menggunakan transistor tanpa kapasitor
sehingga tidak membutuhkan refresh secara periodic karena adanya kebocoran daya.
SRAM menggunakan ‘bistable flip-flops’ untuk menyimpan data dalam bit. Setelah
ditulis dalam SRAM, data akan disimpan. Waktu akses yang cepat merupakan
karakteristik utama dari SRAM sehingga digunakan sebagai komponen memori utama
di berbagai perangkat elektronik.
b) Dinamis RAM
DRAM (Dynamic random-access memory) merupakan jenis random akses memori
yang menyimpan setiap bit data yang terpisah dalam kapasitor dalam satu sirkuit
terpadu. Dalam strukturnya, DRAM hanya memerlukan satu transistor dan kapasitor
per bit, sehingga memiliki tingkat kepadatan yang tinggi. Karena kapasitornya selalu
bocor, informasi yang tersimpan akhirnya hilang kecuali kapasitor itu disegarkan
secara berkala. Karena kebutuhan dalam penyegaran, hal ini yang membuatnya sangat
8
dinamis. Memori DRAM itu mudah "menguap" karena kehilangan datanya bila
kehilangan aliran listrik.
4. Teknologi
a) Bipolar Memory
Bipolar memory adalah memori komputer yang memakai IC bipolar sebagai
bagian dari memorinya. Dengan menggunakan bipolar memori itu berarti komputer
menggunakan 2 buah multi Emitter Transistor. Memori bipolar hampir tidak
mempunyai penundaan waktu tulis dan waktu baca, tetapi mempunyai kelemahan
karena setiap bit yang tersimpan menimbulkan kerugian daya yang realtif besar,
karena satu diantara dua transistor selalu aktif (ON).
b) MOS Memory
MOS (Metal Oxide Semiconductor) adalah transistor yang banyak digunakan
karena kerapatan (kepadatan) yang tinggi, yang memungkinkan penempatan dari
fungsi yang jauh lebih banyak dalam satu serpihan dengan ukuran tertentu
dibandingkan dengan menggunakan rangkaian bipolar.
Kelebihan Dan Kekurangan Memori Semikonduktor
· Kelebihan memori adalah sebagai berikut:
1. Dapat menyimpan data dengan mudah dan praktis
2. Membuat penyimpanan data tidak memerlukan banyak tempat.
3. Memori seperti flashdisk mudah dibawa kemana-mana.
4. Ukuran memori yang kecil dapat menampung data yang sangat besar sesuai
kapasitas memori.
5. Bentuk, jenis, kapasitas dan ukuran beragam sesuai yang kita butuhkan.
· Kekurangan memori adalah sebagai berikut:
1. Harga memori terlalu mahal menurut golongan masyarakat menengah
kebawah.
2. Memori digunakan hanya oleh golongan tertentu saja. Kurangnya sosialisasi
penggunaan memori sehingga sulit untuk digunakan oleh orang awam.
3. Data dapat hilang bila memori rusak atau terkena virus dan sebagainya.
1. Koreksi Error
Dalam melaksanakan fungsi penyimpanan, memori semikonduktor dimungkinkan
9
mengalami kesalahan. Baik kesalahan berat yang biasanya merupakan kerusakan
fisik memori maupun kesalahan ringan yang berhubungan data yang disimpan.
Kesalahan ringan dapat dikoreksi kembali. Untuk mengadakan koreksi kesalahan
data yang disimpan diperlukan dua mekanisme, yaitu mekanisme pendeteksian
kesalahan dan mekanisme perbaikan kesalahan.
Mekanisme pendeteksian kesalahan dengan menambahkan data word (D) dengan
suatu kode, biasanya bit cek paritas (C). Sehingga data yang disimpan memiliki
panjang D + C. Kesalahan akan diketahui dengan menganalisa data dan bit paritas
tersebut. Mekanisme perbaikan kesalahan yang paling sederhana adalah kode
Hamming. Metode ini diciptakan Richard Hamming di Bell Lab pada tahun 1950.
Perhatikan gambar 4.5, disajikan tiga lingkaran Venn (A, B, C) saling berpotongan
sehingga terdapat 7 ruang. Metode diatas adalah koreksi kesalahan untuk word data 4
bit (D=4). Gambar 4.5a adalah data aslinya. Kemudian setiap lingkaran harus diset bit
logika 1 berjumlah genap sehingga harus ditambah bit – bit paritas pada ruang
yang kosong seperti gambar 4.5b. Apabila ada kesalahan penulisan bit pada data
10
seperti gambar 4.5c akan dapat diketahui karena lingkaran A dan B memiliki logika 1
berjumlah ganjil.
Lalu bagaimana dengan word lebih dari 4 bit ? Ada cara yang mudah yang akan
diterangkan berikut. Sebelumnya perlu diketahui jumlah bit paritas yang harus
ditambahkan
untuk sejumlah bit word. Contoh sebelumnya adalah koreksi kesalahan untuk
kesalahan tunggal yang sering disebut single error correcting (SEC). Jumlah bit
paritas yang harus ditambahkan lain pada double error correcting (DEC).
Tabel 4.5 menyajikan jumlah bit paritas yang harus ditambahkan dalam sistem
kode Hamming.
Contoh koreksi kode Hamming 8 bit data :
Dari tabel 4.5 untuk 8 bit data diperlukan 4 bit tambahan sehingga panjang seluruhnya
adalah 12 bit. Layout bit disajikan dibawah ini :
11
Bit cek paritas ditempatkan dengan perumusan 2N dimana N = 0,1,2, ……, sedangkan
bit data adalah sisanya. Kemudian dengan exclusive-OR dijumlahkan sebagai berikut :
Setiap cek bit (C) beroperasi pada setiap posisi bit data yang nomor posisinya berisi
bilangan 1 pada kolomnya. Sekarang ambil contoh suatu data, misalnya masukkan
data : 00111001 kemudian ganti bit data ke 3 dari 0 menjadi 1 sebagai error-nya.
Bagaimanakah cara mendapatkan bit data ke 3 sebagai bit yang terdapat error?
Sekarang kita lihat posisi bit ke-6 adalah data ke-3.
Mekanisme koreksi kesalahan akan meningkatkan realibitas bagi memori tetapi
resikonya
12
adalah menambah kompleksitas pengolahan data. Disamping itu mekanisme
koreksi kesalahan akan menambah kapasitas memori karena adanya penambahan bit
– bit cek paritas. Jadi ukuran memori akan lebih besar beberapa persen atau dengan
kata lain kapasitas penyimpanan akan berkurang karena beberapa lokasi digunakan
untuk mekanisme koreksi kesalahan.
2. ORGANISASI DRAM TINGKAT LANJUT
1. Bentuk diagram blok dasar memori utama masih berupa keping DRAM.
Keping DRAM tradisional memiliki kendala dalam hal arsitektur internal, olah
interface, dan interface untuk bus memori prosesor.
2. Enhanced DRAM
· Arsitektur DRAM baru yang paling sederhana enhanced DRAM (EDRAM)
Dibuat oleh Ramtron [BOND94]. EDRAM mengintegrasikan cache SRAM
yang kecil pada keping DRAM generik.
· Memori akses acak statik (bahasa Inggris: Static Random Access
Memory, SRAM) adalah sejenis memori semikonduktor. Kata "statik"
menandakan bahwa memori memegang isinya selama listrik tetap berjalan,
tidak seperti RAM dinamik (DRAM) yang membutuhkan untuk "disegarkan"
("refreshed") secara periodik. Hal ini dikarenakan SRAM didesain
menggunakan transistor tanpa kapasitor. Tidak adanya kapasitor membuat
tidak ada daya yang bocor sehingga SRAM tidak membutuhkan refresh
periodik. SRAM juga didesain menggunakan desain cluster enam transistor
untuk menyimpan setiap bit informasi. Desain ini membuat SRAM lebih
mahal tapi juga lebih cepat jika dibandingkan dengan DRAM. Secara fisik
chip, biaya pemanufakturan chip SRAM kira kira tiga puluh kali lebih besar
dan lebih mahal daripada DRAM. Tetapi SRAM tidak boleh dibingungkan
dengan memori baca-saja dan memori flash, karena ia merupakan memori
volatil dan memegang data hanya bila listrik terus diberikan. Akses
acak menandakan bahwa lokasi dalam memori dapat diakses, dibaca atau
ditulis dalam waktu yang tetap tidak memperdulikan lokasi alamat data
tersebut dalam memori. Chip SRAM lazimnya digunakan sebagai chace
13
memori , hal ini terutama dikarenakan kecepatannya. Saat ini SRAM dapat
diperoleh dengan waktu akses dua nano detik atau kurang , kira kira mampu
mengimbangi kecepatan processor 500 MHz atau lebih.
· EDRAM mencakup beberapa feature lainnya yang dapat meningkatkan
kinerja.
3. Cache DRAM
· Cache DRAM (CDRAM) dibuat oleh Mitsubishi [HIDA90] = EDRAM.
· CDRAM mencakup cache SRAM cache SRAM yang lebih besar dari
EDRAM (16 vs 2 kb).
4. Synchronous DRAM
· Pendekatan yang berbeda meningkatkan kinerja DRAM synchronous DRAM
(SDRAM)
· SDRAM bertukar data dengan prosesor yang disinkronkan dengan signal
pewaktu eksternal dan bekerja dengan kecepatan penuh bus prosesor/memori
tanpa mengenal keadaan wait.
· Dengan menggunakan akses sinkron. DRAM memindahkan data ke dalam dan
keluar di bawah kontrol waktu sistem.
5. Rambus DRAM
14
· RDRAM menggunakan pendekatan terhadap masalah memory-bandwidt yang
lebih revolusioner.
· Keping-keping RDRAM dikemas secara vertikal dengan seluruh pin-nya di
salah satu sisi.
· Bus DRAM khusus memberikan alamat dan informasi kontrol dengan
menggunakan protokol berorientasi blok yang asinkron.
6. Ram Link
· Perubahan yang paling radikal dari DRAM tradisional produk Ramlink
[GJES92] dibuat IEEE yang disebut Scalable Coherent Interface (SCI).
· RamLink berkonsentrasi pada interface prosesor/memori dibandingkan pada
arsitektur internal keping DRAM.
· RamLink adalah memory interface yang memiliki koneksi point-point yang
disusun dalam bentuk cincin.
15
Memori Eksternal
Memory Eksternal adalah memori yang menyimpan data dalam media fisik berbentuk
kaset atau disk. agar tetap mengaliri transistor sehingga tetap dapat menyimpan data. Oleh
karena penjagaan arus itu harus dilakukan setiap beberapa saat (yang disebut refreshing)
maka proses ini memakan waktu yang lebih banyak daripada kinerja Static RAM.
Memori eksternal biasa disebut juga perangkat keras untuk melakukan operasi
penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar memori utama. Memori eksternal
mempunyai dua tujuan utama yaitu sebagai penyimpan permanen untuk membantu fungsi
RAM dan yang untuk mendapatkan memori murah yang berkapasitas tinggi bagi penggunaan
jangka panjang.
A. Piringan Magnet
1. Pengertian
Magnetic disk adalah Direct Access Storage Device (DASD) pertama yang
dibuat oleh industri komputer Magnetic Disk merupakan piringan bundar yang
terbuat dari bahan tertentu (logam atau plastik) dengan permukaan dilapisi bahan
yang dapat di magnetasi. Mekanisme baca / tulis yang digunakan disebut head
yaitu kumparan pengkonduksi (conducting coil) selama operasi pembacaan dan
penulisan, head bersifat stationer sedangkan piringan bergerak-gerak di bawahnya
biasanya yang menggantung diatas permukaan dan tertahan pada sebuah bantalan
udara, kecuali pada flopy disk dimana head disk menyentuh ke permukaan.
Dalam magnetic disk terdapat dua metode layout data pada disk yaitu
Constant Angular Velocity dan Multiple Soned Recording. Disk diorganisasi
(permukaan dari piringan dibagi) dalam bentuk cincin – cincin konsentris yang
disebut track atau garis yang memisahkan atar track seperti gambar dibawah. tiap
track dipisahkan oleh gap, fungsi gap adalah untuk mencegah atau mengurangi
kesalahan pembacaan atau penulisan yang disebabkan melesetnya head atau
karena interferensi medan magnet.
Blok-blok data disimpan dalam disk berukuran blok yang disebut dengan
sector. Track biasanya terisi beberapa sector, umumnya 10 hingga 100 sector tiap
tracknya, untuk lebih jelas lagi lihat gambar berikut ini :
16
Gambar 1 : Blok data pada magnetic disk
Contoh dari magentic disk adalah Hard disk dan Floppy disk.
2. Karakter Fisik pada Magnetic 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
17
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.
3. Komponen pada Magnetic Disk
Hard disk terdiri atas beberapa komponen penting. Komponen utamanya
adalah pelat (platter) yang berfungsi sebagai penyimpan data. Pelat ini adalah
suatu cakram padat yang berbentuk bulat datar, kedua sisi permukaannya dilapisi
dengan material khusus sehingga memiliki pola-pola magnetis. Pelat ini
ditempatkan dalam suatu poros yang disebut spindle.
Gambar 2 : Komponen pada magnetic disk.
1) Spindle
Hard disk terdiri dari spindle yang menjadi pusat putaran dari kepingkeping cakram magnetik penyimpan data. Spindle ini berputar dengan cepat,
oleh karena itu harus menggunakan high quality bearing.
Dahulu hard disk menggunakan ball bearing namun kini hard disk
sudah menggunakan fluid bearing. Dengan fluid bearing maka gaya friksi dan
tingkat kebisingan dapat diminimalisir. Spindle ini yang menentukan putaran
hard disk. Semakin cepat putaran rpm hard disk maka semakin cepat transfer
datanya.
18
2) Cakram Magnetik (Magnetic Disk)
Pada cakram magnetik inilah dilakukan penyimpanan data pada hard
disk. Cakram magnetik berbentuk plat tipis dengan bentuk seperti CD-R.
Dalam hard disk terdapat beberapa cakram magnetik.
Hard disk yang pertama kali dibuat, terdiri dari 50 piringan cakram
magnetik dengan ukuran 0.6 meter dan berputar dengan kecepatan 1.200 rpm.
Saat ini kecepatan putaran hard disk sudah mencapai 10.000rpm dengan
transfer data mencapai 3.0 Gbps.
3) Read-write Head
Read-write Head adalah pengambil data dari cakram magnetik. Head
ini melayang dengan jarak yang tipis dengan cakram magnetik. Dahulu head
bersentuhan langsung dengan cakram magnetik sehingga mengakibatkan
keausan pada permukaan karena gesekan. Kini antara head dan cakram
magnetik sudah diberi jarak sehingga umur hard disk lebih lama.
Read-write head terbuat bahan yang terus mengalami perkembangan,
mulai dari Ferrite head, MIG (Metal-In-Gap) head, TF (Thin Film) Head,
(Anisotropic) Magnetoresistive (MR/AMR) Heads, GMR (Giant
Magnetoresistive) Heads dan sekarang yang digunakan adalah CMR (Colossal
Magnetoresistive) Heads.
4) Enclosure
Enclosure adalah lapisan luar pembungkus hard disk. Enclosure
berfungsi melindungi semua bagian dalam hard disk agar tidak terkena debu,
kelembaban dan hal lain yang dapat mengakibatkan kerusakan data.
Dalam enclosure terdapat breath filter yang membuat hard disk tidak
kedap udara, hal ini bertujuan untuk membuang panas yang ada didalam hard
disk karena proses putaran spindle dan pembacaan Read-write head.
5) Interfacing Module
Interfacing modul berupa seperangkat rangkaian elektronik yang
mengendalikan kerja bagian dalam hard disk, memproses data dari head dan
19
menghasilkan data yang siap dibaca oleh proses selanjutnya. Interfacing
modul yang dahulu banyak dipakai adalah sistem IDE (Integrated Drive
Electronics) dengan sistem ATA yang mempunyai koneksi 40 pin.
4. 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 :
a) 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.
b) 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
20
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.
Keterangan :
a) ST / Seek Time (pemindahan arm ke cylinder), adalah waktu yang
dibutuhkan untuk menggerakkan read / write head pada disk ke posisi
silinder yang tepat.
b) HAT / Head Activational Time (peralihan track), adalah waktu yang
dibutuhkan untuk menggerakkan read / write head pada disk ke posisi track
yang tepat.
c) RD / Rotational Delay (pemilihan record), adalah waktu yang dibutuhkan
untuk perputaran piringan sampai posisi record yang tepat.
ACCESS TIME = ST + HAT + RD + TT
21
d) TT / 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.
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).
5. Kelebihan dan Kekurangan Magnetic Disk
1) Keunggulan :
a) Penyimpanan data pada media ini bersifat nonvolatile, artinya data yang
telah disimpan tidak akan hilang ketika komputer dimatikan.
b) Data pada media ini dapat dibaca, dihapus dan ditulis ulang.
c) Media ini mudah digunakan.
2) Kelemahan :
a) 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.
b) Media magnetik ini ialah bentuknya yang bergaris-garis (track, sector),
sehingga kecepatan dan kapasitas simpannya termasuk rendah jika
dibanding dengan media optik.
22
B. Raid
1. Pengertian
RAID, singkatan dari Redundant Array of Independent Disk merujuk
kepada sebuah teknologi di dalam penyimpanan data komputer yang digunakan
untuk mengimplementasikan fitur toleransi kesalahan pada media penyimpanan
komputer (terutama hard disk) dengan menggunakan cara redundansi
(penumpukan) data, baik itu dengan menggunakan perangkat lunak, maupun unit
perangkat keras RAID terpisah.
Kata “RAID” juga memiliki beberapa singkatan Redundant Array of
Inexpensive Disks, Redundant Array of Independent Drives, dan juga Redundant
Array of Inexpensive Drives. Teknologi ini membagi atau mereplikasi data ke
dalam beberapa hard disk terpisah. RAID didesain untuk meningkatkan keandalan
data dan meningkatkan kinerja I/O dari hard disk.
RAID merupakan organisasi disk memori yang mampu menangani
beberapa disk dengan sistem akses paralel dan redudansi ditambahkan untuk
meningkatkan reliabilitas. Kerja paralel ini menghasilkan resultan kecepatan disk
yang lebih cepat.
2. Konsep
Sejak pertama kali diperkenalkan, RAID dibagi ke dalam beberapa skema,
yang disebut dengan “RAID Level“. Pada awalnya, ada lima buah RAID level
yang pertama kali dikonsepkan, tetapi seiring dengan waktu, level-level tersebut
berevolusi, yakni dengan menggabungkan beberapa level yang berbeda dan juga
mengimplementasikan beberapa level proprietary yang tidak menjadi standar
RAID.
RAID menggabungkan beberapa hard disk fisik ke dalam sebuah unit logis
penyimpanan, dengan menggunakan perangkat lunak atau perangkat keras khusus.
Solusi perangkat keras umumnya didesain untuk mendukung penggunaan
beberapa hard disk secara sekaligus, dan sistem operasi tidak perlu mengetahui
bagaimana cara kerja skema RAID tersebut. Sementara itu, solusi perangkat lunak
umumnya diimplementasikan di dalam level sistem operasi, dan tentu saja
menjadikan beberapa hard disk menjadi sebuah kesatuan logis yang digunakan
untuk melakukan penyimpanan.
23
Ada beberapa konsep kunci di dalam RAID: mirroring (penyalinan data ke
lebih dari satu buah hard disk), striping (pemecahan data ke beberapa hard disk)
dan juga koreksi kesalahan, di mana redundansi data disimpan untuk mengizinkan
kesalahan dan masalah untuk dapat dideteksi dan mungkin dikoreksi (lebih umum
disebut sebagai teknik fault tolerance/toleransi kesalahan).
Level-level RAID yang berbeda tersebut menggunakan salah satu atau
beberapa teknik yang disebutkan di atas, tergantung dari kebutuhan sistem. Tujuan
utama penggunaan RAID adalah untuk meningkatkan keandalan/reliabilitas yang
sangat penting untuk melindungi informasi yang sangat kritis untuk beberapa
lahan bisnis, seperti halnya basis data, atau bahkan meningkatkan kinerja, yang
sangat penting untuk beberapa pekerjaan, seperti halnya untuk menyajikan video
on demand ke banyak penonton secara sekaligus.
Konfigurasi RAID yang berbeda-beda akan memiliki pengaruh yang
berbeda pula pada keandalan dan juga kinerja. Masalah yang mungkin terjadi saat
menggunakan banyak disk adalah salah satunya akan mengalami kesalahan, tapi
dengan menggunakan teknik pengecekan kesalahan, sistem komputer secara
keseluruhan dibuat lebih andal dengan melakukan reparasi terhadap kesalahan
tersebut dan akhirnya “selamat” dari kerusakan yang fatal.
Teknik mirroring dapat meningkatkan proses pembacaan data mengingat
sebuah sistem yang menggunakannya mampu membaca data dari dua disk atau
lebih, tapi saat untuk menulis kinerjanya akan lebih buruk, karena memang data
yang sama akan dituliskan pada beberapa hard disk yang tergabung ke dalam larik
tersebut.
Teknik striping, bisa meningkatkan performa, yang mengizinkan
sekumpulan data dibaca dari beberapa hard disk secara sekaligus pada satu waktu,
akan tetapi bila satu hard disk mengalami kegagalan, maka keseluruhan hard disk
akan mengalami inkonsistensi.
Teknik pengecekan kesalahan / koreksi kesalahan juga pada umumnya
akan menurunkan kinerja sistem, karena data harus dibaca dari beberapa tempat
dan juga harus dibandingkan dengan checksum yang ada. Maka, desain sistem
RAID harus mempertimbangkan kebutuhan sistem secara keseluruhan, sehingga
perencanaan dan pengetahuan yang baik dari seorang administrator jaringan
sangatlah dibutuhkan. Larik-larik RAID modern umumnya menyediakan fasilitas
24
bagi para penggunanya untuk memilih konfigurasi yang diinginkan dan tentunya
sesuai dengan kebutuhan.
Beberapa sistem RAID dapat didesain untuk terus berjalan, meskipun
terjadi kegagalan. Beberapa hard disk yang mengalami kegagalan tersebut dapat
diganti saat sistem menyala (hot-swap) dan data dapat diperbaiki secara otomatis.
Sistem lainnya mungkin mengharuskan shutdown ketika data sedang diperbaiki.
Karenanya, RAID sering digunakan dalam sistem-sistem yang harus selalu online, yang selalu tersedia (highly available), dengan waktu down-time yang, sebisa
mungkin, hanya beberapa saat saja.
3. Struktur
Disk memiliki resiko untuk mengalami kerusakan. Kerusakan ini dapat
berakibat turunnya kinerja atau pun hilangnya data. Meski pun terdapat backup
data, tetap saja ada kemungkinan data yang hilang karena adanya perubahan
setelah terakhir kali data di-backup. Karenanya reliabilitas dari suatu disk harus
dapat terus ditingkatkan.
Berbagai macam cara dilakukan untuk meningkatkan kinerja dan juga
reliabilitas dari disk. Biasanya untuk meningkatkan kinerja, dilibatkan banyak
disk sebagai satu unit penyimpanan. Tiap-tiap blok data dipecah ke dalam
beberapa subblok, dan dibagi-bagi ke dalam disk-disk tersebut. Ketika mengirim
data disk-disk tersebut bekerja secara paralel, sehingga dapat meningkatkan
kecepatan transfer dalam membaca atau menulis data. Ditambah dengan
sinkronisasi pada rotasi masing-masing disk, maka kinerja dari disk dapat
ditingkatkan. Cara ini dikenal sebagai RAID. Selain masalah kinerja RAID juga
dapat meningkatkan realibilitas dari disk dengan jalan melakukan redundansi data.
Tiga karakteristik umum dari RAID ini, yaitu :
a) RAID adalah sekumpulan disk drive yang dianggap sebagai sistem tunggal
disk.
b) Data didistribusikan ke drive fisik array.
c) Kapasitas redunant disk digunakan untuk menyimpan informasi paritas, yang
menjamin recoveribility data ketika terjadi masalah atau kegagalan disk.
25
Jadi, RAID merupakan salah satu jawaban masalah kesenjangan kecepatan
disk memori dengan CPU dengan cara menggantikan disk berkapasitas besar
dengan sejumlah disk-disk berkapasitas kecil dan mendistribusikan data pada
disk-disk tersebut sedemikian rupa sehingga nantinya dapat dibaca kembali.
4. Level
RAID dapat dibagi menjadi 8 level yang berbeda, yaitu level 0, level 1,
level 2, level 3, level 4, level 5, level 6, level 0+1 dan 1+0. Setiap level tersebut
memiliki kelebihan dan kekurangannya.
a) RAID Level 0
RAID level 0 menggunakan kumpulan disk dengan striping pada level
blok, tanpa redundansi. Jadi hanya menyimpan melakukan striping blok data
ke dalam beberapa disk. Level ini sebenarnya tidak termasuk ke dalam
kelompok RAID karena tidak menggunakan redundansi untuk peningkatan
kinerjanya.
Gambar 3 : Struktur RAID Level 0
b) RAID Level 1
RAID level 1 ini merupakan disk mirroring, menduplikat setiap disk.
Cara ini dapat meningkatkan kinerja disk, tetapi jumlah disk yang dibutuhkan
menjadi dua kali lipat, sehingga biayanya menjadi sangat mahal. Pada level 1
(disk duplexing dan disk mirroring) data pada suatu partisi hard disk disalin ke
sebuah partisi di hard disk yang lain sehingga bila salah satu rusak , masih
tersedia salinannya di partisi mirror.
26
Gambar 4 : RAID Level 1
c) RAID Level 2
RAID level 2 ini merupakan pengorganisasian dengan errorcorrecting-code (ECC). Seperti pada memori di mana pendeteksian terjadinya
error menggunakan paritas bit. Setiap byte data mempunyai sebuah paritas bit
yang bersesuaian yang merepresentasikan jumlah bit di dalam byte data
tersebut di mana paritas bit=0 jika jumlah bit genap atau paritas=1 jika ganjil.
Jadi, jika salah satu bit pada data berubah, paritas berubah dan tidak sesuai
dengan paritas bit yang tersimpan. Dengan demikian, apabila terjadi kegagalan
pada salah satu disk, data dapat dibentuk kembali dengan membaca errorcorrection bit pada disk lain.
Gambar 5 : RAID Level 2
d) RAID Level 3
RAID level 3 merupakan pengorganisasian dengan paritas bit
interleaved. Pengorganisasian ini hampir sama dengan RAID level 2,
perbedaannya adalah RAID level 3 ini hanya memerlukan sebuah disk
redundan, berapapun jumlah kumpulan disk-nya. Jadi tidak menggunakan
27
ECC, melainkan hanya menggunakan sebuah bit paritas untuk sekumpulan bit
yang mempunyai posisi yang sama pada setiap disk yang berisi data. Selain itu
juga menggunakan data striping dan mengakses disk-disk secara paralel.
Gambar 6 : RAID Level 3
e) RAID Level 4
RAID level 4 merupakan pengorganisasian dengan paritas blok
interleaved, yaitu menggunakan striping data pada level blok, menyimpan
sebuah paritas blok pada sebuah disk yang terpisah untuk setiap blok data pada
disk-disk lain yang bersesuaian. Jika sebuah disk gagal, blok paritas tersebut
dapat digunakan untuk membentuk kembali blok-blok data pada disk yang
gagal tadi. Kecepatan transfer untuk membaca data tinggi, karena setiap diskdisk data dapat diakses secara paralel. Demikian juga dengan penulisan,
karena disk data dan paritas dapat ditulis secara paralel.
Gambar 7 : RAID Level 4
f) RAID Level 5
28
RAID level 5 merupakan pengorganisasian dengan paritas blok
interleaved tersebar. Data dan paritas disebar pada semua disk termasuk
sebuah disk tambahan. Pada setiap blok, salah satu dari disk menyimpan
paritas dan disk yang lainnya menyimpan data. Sebagai contoh, jika terdapat
kumpulan dari 5 disk, paritas blok ke n akan disimpan pada disk (n mod 5) +
1; blok ke n dari empat disk yang lain menyimpan data yang sebenarnya dari
blok tersebut. Sebuah paritas blok tidak menyimpan paritas untuk blok data
pada disk yang sama, karena kegagalan sebuah disk akan menyebabkan data
hilang bersama dengan paritasnya dan data tersebut tidak dapat diperbaiki.
Penyebaran paritas pada setiap disk ini menghindari penggunaan berlebihan
dari sebuah paritas disk seperti pada RAID level 4.
Gambar 8 : RAID Level 5
g) RAID Level 6
RAID level 6 disebut juga redundansi P+Q, seperti RAID level 5,
tetapi menyimpan informasi redundan tambahan untuk mengantisipasi
kegagalan dari beberapa disk sekaligus. RAID level 6 melakukan dua
perhitungan paritas yang berbeda, kemudian disimpan di dalam blok-blok
yang terpisah pada disk-disk yang berbeda. Jadi, jika disk data yang digunakan
sebanyak n buah disk, maka jumlah disk yang dibutuhkan untuk RAID level 6
ini adalah n+2 disk. Keuntungan dari RAID level 6 ini adalah kehandalan data
yang sangat tinggi, karena untuk menyebabkan data hilang, kegagalan harus
terjadi pada tiga buah disk dalam interval rata-rata untuk perbaikan data
(Mean Time To Repair atau MTTR). Kerugiannya yaitu penalti waktu pada
saat penulisan data, karena setiap penulisan yang dilakukan akan
mempengaruhi dua buah paritas blok.
29
Gambar 9 : RAID Level 6
h) RAID Level 0+1 dan 1+0
RAID level 0+1 dan 1+0 ini merupakan kombinasi dari RAID level 0
dan 1. RAID level 0 memiliki kinerja yang baik, sedangkan RAID level 1
memiliki kehandalan. Namun, dalam kenyataannya kedua hal ini sama
pentingnya. Dalam RAID 0+1, sekumpulan disk di-strip, kemudian strip
tersebut di-mirror ke disk-disk yang lain, menghasilkan strip-strip data yang
sama.
Kombinasi lainnya yaitu RAID 1+0, di mana disk-disk di-mirror
secara berpasangan, dan kemudian hasil pasangan mirrornya di-strip. RAID
1+0 ini mempunyai keuntungan lebih dibandingkan dengan RAID 0+1.
Sebagai contoh, jika sebuah disk gagal pada RAID 0+1, seluruh strip-nya
tidak dapat diakses, hanya sebagian strip saja yang dap at diakses, sedangkan
pada RAID 1+0, disk yang gagal tersebut tidak dapat diakses, tetapi pasangan
mirror-nya masih dapat diakses, yaitu disk-disk selain dari disk yang gagal.
Gambar 10 & Gambar 11 : RAID Level 0+1 dan RAID Level 1+0
30
C. Memori Optikal
1. Pengertian
Media Memori Optik (penyimpanan optik) adalah media penyimpanan
data yang menyimpan data sebagai pola titik-titik yang dapat dibaca dengan
menggunakan cahaya laser. Data yang disimpan dalam medium penyimpanan
optik dibaca dengan memantulkan sinar laser terhadap permukaan medium
penyimpanan data. Bila memang sinar tersebut mengenai titik di mana data
disimpan, maka sinar tersebut akan dipantulkan kembali secara berbeda, untuk
memberitahukan bahwa di sana ada titik yang berisi data.
Gambar 12 : Contoh dari memori optikal
Ciri-Ciri dari memori optikal :
a) Menggunakan laser untuk menulis dan membaca data.
b) Dapat digunakan untuk menyimpan data yang volumenya sangat besar
c) Dapat membaca cepat
2. Jenis-Jenis
Media penyimpanan optikal dapat dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :
a) Phase-change disk
Disk ini dilapisi oleh bahan yang dapat mengkristal (beku) menjadi
crystalline (serpihan-serpihan kristal) atau menjadi amorphous state (bagian
yang tak berbentuk). Bagian crytalline ini lebih transparan, karenanya
tembakan laser yang mengenainya akan lebih terang melintasi bahan dan
memantul dari lapisan pemantul. Drive Phase-change disk ini menggunakan
sinar laser dengan kekuatan yang berbeda. Sinar laser dengan kekuatan tinggi
31
digunakan melelehkan disknya kedalam amorphous state, sehingga dapat
digunakan untuk menulis data lagi. sinar laser dengan kekuatan sedang dipakai
untuk menghapus data denga cara melelehkan permukaan disknya dan
membekukannya kembali ke dalam keadaan crytalline, sedangakan sinar laser
dengan kekuatan lemah digunakan untuk membaca data yang telah disimpan.
b) Dye-Polimer disk
Dye-polimer merekam data dengan membuat bump(gelombang) disk
dilapisi dengan bahan yang dapat enyerap sinar laser. sinar laser ini membakar
spot hingga spot ini memuai dan membentuk bump(gelombang). bump ini
dapat dihilangakan atau didatarkan kembali dengan cara dipanasi lagi dengan
sinar laser.
Titik-titik tersebut dapat dibuat dengan menggunakan sinar laser pula,
untuk semua media penyimpanan optik yang mampu ditulisi, seperti halnya
Compact Disk Recordable (CD-R). Sinar ini umumnya menggunakan daya
yang tinggi agar dapat memberikan titik-titik data dalam medium yang hendak
ditulisi. Orang-orang menyebut proses ini sebagai proses “burning”, karena
memang kita sedang “membakar” medium dengan laser.
Medium penyimpanan optik biasanya berbentuk cakram, sehingga
banyak berbentuk piringan. Berikut ini adalah beberapa media penyimpanan
optik:
1) Compact Disk (CD)
2) Digital Versatile Disk (DVD)
3) BluRay Disk (BDD)
4) High Density Digital Versatile Disk (HD-DVD).
3. Jenis
Ada beberapa Jenis Optical disk saat ini, dimulai dari CD, DVD, Blu Ray,
hingga saat ini ada yang terbaru dari optical disk yaitu FM DISK. Berikut
penjelasan jenis-jenis Optical Disk.
a) CD (Compact Disk)
CD merupakan jenis piringan optic yang pertama kali muncul.
Pembacaan dan penulisan data pada piringan melalui laser. CD berbentuk
lingkaran dengan diameter 120 mm serta memiliki libang ditengahnya yang
32
berdiameter 15 mm. kapasitas penyimpanan CD dapat mencapai 870 Mb yang
dapat menyimpan data hingga 99 menit.
Gambar 13 : keping CD
Contohnya :
1) CD-Rom (Compact Disk read only memory) adalah jenis piringan optic
yang mempunyai sifat hanya bisa dibaca. Kapasitas sebuah CD Rom yang
berukuran 4,72 inch dapat menampung hingga 640 Mb atau kira-kira
300.000 halamat text.
2) CD-R (CD Recordable) merupakan jenis CD yang dapat menyimpan data
seperti halnya disket, namun isinya tidak dapat diubah lagi.
3) CD-RW (CD Writetable) merupakan jenis CD yang dapat menyimpan data
namun isinya dapat dihapus dan dapat diganti dengan data yang baru.
b) DVD (Digital Video Disk / Digital Versatile Disk)
Gambar 14 : keping DVD
DVD adalah merupakan pengembangan dari CD. DVD memiliki
kapasitas yang jauh lebih besar dari pada CD biasa, yaitu sekitar 4,7 – 17 GB.
Kemampuan DVD dapat dilihat dari jenisnya, yaitu :
1) Single-side, single layer kapasitas 4,7 GB
33
2) Double-side, single layer kapasitas 8,5 GB
3) Single-sided, double layer kapasitas 9,4 GB
4) Double-sided, double layer kapasitas 17 GB
c) Blu Ray
Teknologi Blu-ray adalah merupakan format disc optic, yang
merupakan perkembangan dari CD dan DVD. Keunggulan dari blu-ray yaitu
pada kapasitas lapisan-sided Blu-ray disc, dimana lebih besar 35 kali dari CD
dan lebih besar lima kali dari DVD. Kapasitas Blu-Ray disc dual layer
memiliki kemampuan menyimpan data sampai dengan 50 Gb per keping.
Selain itu, spesifikasi Blu-ray dalam kecepatan membaca tiga kali lipat
lebih cepat dibandingkan DVD. Ini mengarah ke video kualitas tinggi dan
audio jernih, Khusus yang penting dalam applikasi HDTV.
Gambar 15 : Keping Blu Ray
34
.
Teknologi Multi-layering telah disesuaikan dengan kemampuan double
Blu-ray disc dalam aplikasi standar, dan ada versi eksperimental ditampilkan
sampai dengan sepuluh kali lipat peningkatan dalam ruang penyimpanan.
Manfaat tambahan Blu-ray player melalui pemutar DVD termasuk Internet
konektivitas untuk men-download subtitles dan update fitur built-in Java
virtual machine.
Blu-ray disc menggunakan ultra-short dengan panjang gelombang laser
405 nanometer, dimana lebih kecil dari pada DVD yang mencapai 650
nanometer. Dengan begitu, maka bisa menyorot objek dengan presisi lebih
tinggi. Hasilnya, data bisa diikat dengan lebih ketat dan disimpan di ruang
yang lebih kecil. Inilah yang membuat BD mampu menyimpan lebih banyak
data meskipun ukuran disknya sama dengan CD atau DVD.
Blu-ray disc juga memiliki lapisan permukaan yang lebih tipis hanya
0,1mm dibandingkan HD-DVD yang tebalnya 0,6mm. Dengan begitu, laser
bisa menembakkan data dengan lebih fokus. Untuk read atau write, kecepatan
minimal Blu-ray adalah 1x atau sekitar 36Mbps, jauh dari DVD yang
kecepatannya hanya 10Mbps. Dan kabarnya, kecepatan tersebut masih akan
digeber hingga 8x atau 288Mbps.
d) FM Disk (Fluorescent Multiplayer Disk)
Gambar 16 : keping FM Disk
Fluorescent Multilayer Disc (FM Disc) adalah jenis optical disk yang
mampu menampung sampai 140 GB data sekaligus, dengan kecepatan baca
data sampai 1 GB per detik.
35
FM Disc berbeda dengan kepingan yang beredar saat ini. Warnanya
tidak keperakan atau keemasan, melainkan bening seperti sebuah plastik
transparan biasa.
D. Pita Magnet
Sistem pita magnetik menggunakan teknik pembacaan dan penulisan yang
identik dengan sistem disk magnetik. Medium pita magnetik berbentuk track – track
paralel, sistem pita lama berjumlah 9 buah track sehingga memungkinkan
penyimpanan satu byte sekali simpan dengan satu bit paritas pada track sisanya.
Sistem pita baru menggunakan 18 atau 36 track sebagai penyesuaian terhadap lebar
word dalam format digital. Seperti pada disk, pita magnetik dibaca dan ditulisi dalam
bentuk blok – blok yang bersambungan (kontinyu) yang disebut physical record. Blok
– blok tersebut dipisahkan oleh gap yang disebut inter-record gap. Gambar 5.9
menyajikan format fisik pita magnetik.
Gambar 17 : Format fisik pita magnetik
Head pita magnetik merupakan perangkat sequential access. Head harus
menyesuaikan letak record yang akan dibaca ataupun akan ditulisi. Apabila head
berada di tempat lebih atas dari record yang diinginkan maka pita perlu dimundurkan
dahulu, baru dilakukan pembacaan dengan arah maju. Hal ini sangat berbeda pada
teknologi disk yang menggunakan teknik direct access. Kecepatan putaran pita
magnetik adalah rendah sehingga transfer data menjadi lambat, saat ini pita magnetik
mulai ditinggalkan digantikan oleh jenis – jenis produk CD
About Unknown
Hi, My Name is Hafeez. I am a webdesigner, blogspot developer and UI designer. I am a certified Themeforest top contributor and popular at JavaScript engineers. We have a team of professinal programmers, developers work together and make unique blogger templates.
0 komentar:
Posting Komentar