Teknologi Penyimpanan Komputer

6.1 Pendahuluan
Pada bab sebelumnya telah dibahas perangkat keras dan perangkat
lunak komputer. Beberapa perangkat keras tambahan bisa disebutkan
disini antara lain media penyimpan (storage) untuk menyimpan data
yang akan diproses oleh processor.
Gambar 6.1 Perangkat Penyimpanan (Storage)
6.2 Perangkat Penyimpanan
Dalam banyak kasus informasi yang telah diproses disimpan dalam
format yang terbaca oleh mesin, sehingga mungkin saja diakses pada
suatu waktu dikemudian hari oleh komputer. Data ini disimpan
dalam format biner 'bit'.
132 Pengenalan Teknologi Komputer dan Informasi
Sehingga kita perlu suatu media yang dapat menyimpan data tersebut.
Dibawah ini akan dibahas beberapa perangkat penyimpanan yang
sering digunakan.
6.3 Harddisk
Harddisk memiliki prinsip kerja yang sama dengan Floppy Disk dan
juga memiliki fungsi sebagai penyimpan data. Yang membedakan
antara Harddisk dan Floppy Disk adalah bentuk fisik dan kapasitas
penyimpanan data serta kecepatan aksesnya. Sesuai dengan namanya
(Hard yang berarti keras), media penyimpanan data dalam harddisk
menggunakan media logam dan dapat terdiri dari beberapa plat
sehingga mampu menyimpan data yang lebih banyak. Kapasitas
penyimpanan hard disk sekarang ini rata-rata 40 GByte sampai
dengan 120 Gbyte.
Tabel 6.1 Kapasitas penyimpanan
Nama Kapasitas
Byte (B) 1
Kilobyte (KB) 1,024 byte
Megabyte (MB) 1,024 Kilobyte
Gigabyte (GB) 1,024 Megabyte
Terabyte (TB) 1,024 Gigabyte
Petabyte (PB) 1,024 Terabyte
Exabyte (EB) 1,024 Petabyte
Zettabyte (ZB) 1,024 Exabyte
Yottabyte (YB) 1,024 Zettabyte
Bab 6 Teknologi Penyimpanan Komputer 133
Komponen-komponen dari harddisk:

 Piringan logam hitam (platter) yang berfungsi sebagai tempat
penyimpanan data. Jumlah piringan ini beragam, mulai 1, 2, 3
atau lebih. Piringan ini diberi lapisan bahan magnetis yang
sangat tipis (ketebalan dalam orde persejuta inci). Pada saat ini
digunakan teknologi thin film (seperti pada prosesor) untuk
membuat lapisan tersebut.

 Head berupa kumparan. Head pada harddisk berbeda dengan
head pada tape. Pada tape proses baca tulis (rekam)
menggunakan dua head yang berbeda, sedangkan pada
haraddisk proses baca dan tulis menggunakan head yang
sama. Harddisk biasanya mempunyai head untuk setiap sisisisi
platter, untuk harddisk dengan dua platter dan dapat
memiliki 4 head, harddisk dengan tiga platter dapat memiliki
sampai enam platter. Tetapi tidak berarti harddisk dengan 16
head harus memiliki 8 platter. Dan ini dikenal dengan istilah
translasi.
Gambar 6.2 Harddisk
134 Pengenalan Teknologi Komputer dan Informasi
Tabel 6.2 Contoh dari karakteristik Harddisk
Advertised capacity 120 GB
Platters 3
Read/write heads 6
Cylinders 16,383
Bytes per second 512
Sectors per track 63
Sectors per drive 234,441,648
Revolutions per minute 7,200
Transfer rate 133 MB per second
Gambar 6.3 Karakteristik Harddisk

Bab 6 Teknologi Penyimpanan Komputer 135
6.3.1 Kinerja Harddisk
Kinerja harddisk berhubungan dengan kecepatannya dalam proses
transfer data. Berikut ini beberapa parameter yang menentukan kinerja
harddisk:
1. Kecepatan Putar (RPM)
Untuk harddisk dikenal beberapa sistem yang ukuran RPM-nya
sebagai berikut:
Tabel 6.3 Ukuran RPM
3600 RPM (Pre-IDE)
5200 RPM (IDE)
5400 RPM (IDE/SCSI)
7200 RPM (IDE/SCSI)
10000 RPM (SCSI)
2. Seek Time
Seek time adalah jumlah waktu yang diperlukan oleh lengan
penggerak (actuator arm) untuk menggerakkan head baca/ tulis
dari dari track ke track lain. Nilai yang diambil adalah nilai rataratanya
yang dikenal dengan average seek time, karena pergerakan
head dapat hanya berupa pergerakan dari satu track ke track
sebelahnya atau mungkin juga gerakan dari track terluar menuju
ke track terdalam. Seek time dinyatakan dalam satuan millisecond
(ms). Nilai seek time dari track yang bersebelahan sekitar 2 ms,
sedang seek time dari ujung ke ujung bisa mencpai 20 ms. Average
seek time umumnya berkisar antara 8 sampai 14 ms.
3. Head Switch Time
Telah disebutkan sebelumnya, seluruh head bergerak secara
bersamaan, tetapi hanya ada satu head saja yang dapat membaca
pada saat yang sama. Head switch time dinyatakan dalam satuan
136 Pengenalan Teknologi Komputer dan Informasi
ms, mempresentasikan berapa lama rata-rata waktu yang
diperlukan untuk mengaktifkan suatu head setelah menggunakan
head yang lain.
4. Cylender Switch Time
Mirip dengan head switch time, cylinder switch time berlaku
untuk pergerakan silinder dan track.
a. Rotational latency
Setelah head digerakkan ke suatu track yang diminta, head
akan menunggu piringan berputar sampai sector yang
akan dibaca berada tepat di bawah head. Waktu tunggu
inilah yang dikenal dengan rotational latency. Harddisk
dengan putaran piringan yang semakin cepat akan
memperkecil rotational latency, tapi makin cepat piringan
berutar akan menyebabkan harddisk akan lebih cepat
panas.
Tabel 6.4 Hubungan kecepatan putar dengan Rotational Latency
Kecepatan Putaran
(rpm)
Rotational Latency
(ms)
3,600 8.3
4,500 6.7
5,400 5.7
6,300 4.8
7,200 4.2
b. Data Access Time
Didefinisikan sebagai waktu yang diperlukan untuk
menggerakkan head dan menemukan sector yang
dimaksud. Ini merupakan gabungan dari seek time, head
Bab 6 Teknologi Penyimpanan Komputer 137
switch time dan rotational latency. Data access time
dinyatakan dalam satuan ms.
c. Transfer Rate
Didefinisikan sebagai kecepatan transfer data antara
harddisk dengan CPU. Makin tinggi kecepatan transfer
maka proses pembacaan atau penulisan akan berlangsung
lebih cepat. Transfer rate dinyatakan dalam Megabyte per
detik (MB/s).
Transfer rate ditentukan juga dengan sistem pemetaan
yang digunakan di harddisk. Ada tiga macam tipe
pemetaan, yang pertama adalah vertical, kedua adalah
horizontal sedangkan yang ketiga adalah campuran. Pada
sistem pemetaan vertikal, penempatan data akan
dilakukan dengan menghabiskan kapasitas satu silinder
terlebih dahulu baru kemudian bergerak ke silinder
berikutnya. Pada sistem pemetaan horisontal pemetaan
data dilakukan berdasarkan head, sedangkan pada sistem
pemetaan campuran digunakan kombinasi silinder dan
head.
Tabel 6.5 Transfer rate berbagai Interface Harddisk
Interface Transfer Rate
(MBps)
Standard IDE / PIO 0 3,3
Standard IDE / PIO 1 5,4
Standard IDE / PIO 2 8,6
Fast ATA / PIO 3 13,3
Fast ATA-2 / PIO 4 / EIDE 16,6
Ultra ATA / UDMA 33 33
138 Pengenalan Teknologi Komputer dan Informasi
Ultra ATA-2/ UDMA 66 66
SCSI 5
Fast SCSI 10
Ultra SCSI 20
Fast Wide SCSI 20
Ultra Wide SCSI 1 40
Ultra Wide SCSI 2 80
Ultra Wide SCSI 3 160
d. Data Throughput Rate
Parameter ini merupakan kombinasi dari data access time
dan transfer rate. Di definisikan sebagai banyaknya data
yang dapat diakses oleh CPU dalam satuan waktu
tertentu. Data throughput rate tidak hanya dipengaruhi
oleh harddisk, tetapi juga oleh CPU dan komponenkomponen
lain.
Gambar 6.4 Kinerja Harddisk
Bab 6 Teknologi Penyimpanan Komputer 139
6.3.2 Teknologi Interface Harddisk
1. Integrated Drive Electronics (IDE)
Standar konsumen untuk interface kalah jauh dengan SCSI, tapi
jauh lebih murah. Interface IDE sekarang ini memiliki dua channel
yang memungkinkan dua device tiap channel apakah itu harddisk,
CD-ROM, atau storage lain. IDE yang asli dahulu hanya
mendukung satu harddisk dalam channel, dan transfer rate ratarata
2-3 MS/s. Kebanyakan papan IDE hanya punya satu channel,
hanya mendukung dua drive. Drive CD-ROM ketika
menggunakan interface yang mirip floppy disk, dihubungkan
pada sound card.
Gambar 6.5 Dua IDE device dihubungkan ke Motherboad
2. AT Attachment (ATA)
Untuk mendalami ATA kita perlu memahami tentang dasar-dasar
teknologi harddisk. Pada prinsipnya ketika suatu sistem operasi
akan melakukan operasi baca/ tulis ke harddisk, perintah ini
diberikan pada BIOS lalu BIOS yang meneruskannya ke harddisk.
Sistem operasi lain yang memiliki I/O subsistem sendiri adalah
Windows 95, Windows NT dan UNIX, kode-kode pada BIOS
dibuat sendiri dalam I/O subsistem tanpa melalui BIOS.
Pengaksesan harddisk dilakukan dengan menggunakan register140
Pengenalan Teknologi Komputer dan Informasi
register yang dilanjutkan dengan menggunakan sinyal-sinyal.
Pembentukan sinyal-sinyal ini dikontrol oleh BIOS, tapi
pengaturan waktu (timing) ditentukan oleh interface hardware.
Spesifikasi ATA menentukan seberapa cepat sinyal-sinyal ini
dikirim dan diterima.
Gambar 6.6 Subsistem Harddisk menggunakan Kabel data serial ATA
Saat ini ada beberapa mode PIO (Programmed Input/ Output) dan
beberapa mode DMA (Direct Memory Access). Mode-mode ini
menentukan seberapa cepat transfer rate yang dihasilkan.
Spesifikasinya menentukan seberapa cepat I/O dapat membaca
atau menulis
3. Mode PIO
Mode PIO menentukan seberapa cepat data ditransfer dari dan ke
harddisk. Dalam mode PIO yang paling terendah yaitu PIO 0,
cycle time yang digunakan untuk transfer rate sekitar 600
nanosecond (ns). Dalam tiap cycle, data sebanyak 16 bit (2 byte)
ditransfer dari atau ke harddisk. Kecepatan transfer maksimum
yang dihasilkan dapat dihitung sebagai berikut :
2 byte/ cycle x 1 cycle/ 600 ns = 3,3 MB/s
Bab 6 Teknologi Penyimpanan Komputer 141
Jadi, dalam PIO mode 0 kecepatan transfer maksimum adalah 3,3
MB/s. Namun nilai ini adalah nilai maksimum, sedangkan pada
kenyataannya kecepatan rata-rata jauh dibawahnya.
Tabel 6.6 Transfer mode PIO
PIO
Mode
Cycle Time
(ns)
Transfer Rate
(MB/s)
Spesifikasi
0 600 3.3 ATA
1 383 5.2 ATA
2 240 8.3 ATA
3 180 11.1 ATA-2 + IORDY
4 120 16.6 ATA-2 + IORDY
5 30 22.2 Belum ada
PIO mode 1 dan 2 digunakan oleh harddisk model lama yang
menggunakan ATA standar, sedangkan PIO mode 3 dan 4 hanya
digunakan oleh ATA-2 dan menggunakan IORDY yang berarti
harddisk dapat menggunakan IORDY untuk memperlambat
interface ketika diperlukan. Mengapa perlu diperlambat? Karena
interface tanpa IORDY dapat menimbulkan hilangnya data dalam
mode-mode PIO yang cepat.
Sekarang ini BIOS mendukung penggunaan PIO 0 sampai PIO 4,
biasanya BIOS secara otomatis mendeteksi mode PIO mana yang
masih aman untuk digunakan oleh harddisk. Jika Anda
memaksakan suatu mode PIO yang terlalu tinggi kemungkinan
besar akan ada masalah dalam mengakses harddisk Anda. ATAPI
CDROM biasanya menggunakan PIO 3 atau PIO 4. PIO 3
digunakan pada CDROM berkecepatan rendah sedangkan PIO 4
digunakan pada CDROM berkecepatan tinggi.
142 Pengenalan Teknologi Komputer dan Informasi
4. Mode DMA
Direct Memory Access (DMA) berarti data ditransfer langsung
antara harddisk dengan memori tanpa menggunakan CPU. Cara
ini berlawanan dengan PIO yang menggunakan CPU.
Keuntungan menggunakan mode DMA amat terasa pada sistem
operasi multitasking seperti UNIX, karena transfer data dengan
mode DMA akan menghemat resource CPU sehingga CPU dapat
mengerjakan pekerjaan yang lain. Pada sistem operasi
singletasking seperti DOS, CPU harus menunggu harddisk
menyelesaikan transfer data terlebih dahulu sebelum melanjutkan
pekerjaannya.
Ada dua tipe DMA, yaitu third-party DMA dan first-party DMA
(bus mastering DMA). Third-party DMA menggunakan DMA
controller yang ada pada motherboard untuk melakukan operasi
transfer data, sedangkan pada first-party DMA semua pekerjaan
ini dikerjakan oleh bagian logic di interface card.
DMA controller yang ada pada sistem ISA memiliki kecepatan
yang sangat rendah sehingga sangat riskan untuk digunakan
bersama harddisk keluaran baru, sedangkan DMA controller pada
VLBUS hanya mendukung bus mastering DMA. Pada EISA
dikenal DMA transfer 4 MB/s sedangkan pada PCI dikenal DMA
transfer tipe ‘F’ yang memiliki kecapatan antara 6 sampai 8 MB/s.
Saat ini, chipset-chipset motherboard yang terbaru sudah
mendukung bus mastering DMA
Tabel 6.7 Mode DMA
Mode DMA Cycel Time
(ns)
Transfer Rate
(MB/s)
Spesifikasi
Singleword
0 960 2.1 ATA
1 480 4.2 ATA
Bab 6 Teknologi Penyimpanan Komputer 143
2 240 8.3 ATA
Motherboarad
0 480 4.2 ATA
1 150 13.3 ATA
2 120 16.6 ATA
DMA/16 120 16.6 Ultra-ATA
DMA/33 60 33.3 Ultra-ATA
5. Block Mode
Anda tentunya pernah mendengar tentang block mode. Block
mode biasanya dapat Anda aktifkan melalui setup BIOS. Block
mode adalah salah satu cara untuk mempercepat transfer data.
Cara yang digunakan adalah memungkinkan pemberian beberapa
perintah baca atau tulis secara bersamaan.
Setiap ada perintah membaca atau menulis, maka IRQ akan
dibangkitkan sehingga CPU akan melakukan proses switching,
memeriksa device dan melakukan setup untuk transfer data. Jika
setiap ada perintah CPU melakukan ini tentu menghabiskan
waktu. Dengan block mode CPU dapat memberikan beberapa
perintah sekaligus ke harddisk sehingga proses-proses tadi hanya
sekali dilaksanakan. Dengan block mode, dalam setiap aksesnya
harddisk akan memproses beberapa sektor sekaligus tanpa
membangkitkan interrupt melalui IRQ. Itulah sebabnya cara ini
disebut block mode.
6.4 Magnetic Tape
Suatu media perekam terdiri dari tape yang tipis dengan lapisan
bahan magnetis yang bagus, digunakan untuk merekam data analog
144 Pengenalan Teknologi Komputer dan Informasi
atau data digital. Data disimpan dalam frame. Frame dikelompokkan
ke dalam blok atau record terpisah.
Gambar 6.7 Mekanisme penyimpanan Magnetic tape
Magnetic tape adalah suatu media akses serial, serupa untuk kaset
audio, dan juga data (seperti nyanyian pada tape musik) tidak bisa
ditempatkan dengan cepat.
6.5 Floppy Disk
Floppy disk yang menjadi standar pemakaian terdiri dari 2 ukuran
yaitu ukuran 5,25 inci dan 3,50 inci yang masing-masing ukuran
memiliki 2 tipe kapasitas yaitu kapasitas Double Density (DD) dan
High Density (HD).
Gambar 6.8 Floppy Disk
Bab 6 Teknologi Penyimpanan Komputer 145
Tabel 6.8 Karakteristik Floppy Disk 5,25 inci
Karakateristik Double Density High Density
Lebar track 0,330 mm 0,160 mm
Track per inci 48 96
Koersivitas 300 oersted 600 oersted
Byte per sector 512 512
Sector per track 9 15
Track per side 40 50
Side 2 2
Kapasitas 360 Kbyte 1,2 Mbyte
Disket diputar pada kecepatan 300 (double density) atau 360 rpm (high
density). Sewaktu disk berputar, head dapat bergerak keluar atau ke
dalam sekitar 1 inci, menulis sekitar 40 atau 80 track. Head merekam
dengan menggunakan metoda tunnel erasure, yaitu track akan diisi dan
sisi track yang bersebelahan akan dihapus untuk mencegah
pencampuran.
Tabel 6.9 Karakteristik Floppy Disk 3,50 inci
Karakateristik Double Density High Density
Lebar track 0,115 mm 0,115 mm
Track per inci 135 135
Koersivitas 300 oersted 600 oersted
Byte per sector 512 512
Sector per track 9 18
146 Pengenalan Teknologi Komputer dan Informasi
Track per side 80 80
Side 2 2
Kapasitas 720 Kbyte 1,44 Mbyte
Gambar 6.9 Floppy disk 3 ½ high-density menunjukkan Track dan Sector
6.6 Zip Drives
Zip drive adalah salah satu media penyimpanan yang menggantikan
floppy disk untuk kebutuhan akan kapasitas penyimpanan yang lebih
besar.
ZIP drive memiliki kapasitas penyimpanan yang tinggi, bersifat
dapat dihapus (removable) dan dapat menyimpan 100 MB data. Akan
tetapi Zip drive ini tidak bisa membaca/menulis tipe floppy disk
sebelumnya (5 ¼ inch dan 3 ½ inch).
Bab 6 Teknologi Penyimpanan Komputer 147
Gambar 6.10 Zip Drives
6.7 Optical Disk
Mulai tahun 1983 sistem penyimpanan data optical disk mulai
diperkenalkan dengan diluncurkannya Digital Audio Compatc Disk.
Setelah itu mulai berkembanglah teknologi penyimpanan pada optical
disk ini.
Gambar 6.11 Compact Disk
148 Pengenalan Teknologi Komputer dan Informasi
Gambar 6.12 Perekaman CD-ROM
Proses tulis dan Baca
Baik CD-Audio maupun CD-ROM memakai teknologi yang sama,
yaitu sama terbuat dari resin (polycarbonate), dan dilapisi oleh
permukaan yang sangat reflektif seperti alumunium. Informsi direkam
secara digital sebagai lubang-lubang mikroskopik pada permukaan
yang reflektif. Proses ini dilakukan dengan menggunakan laser yang
berintensitas tinggi. Permukaan yang berlubang mikroskopik ini
kemudian dilapisi oleh lapisan bening. Informasi dibaca dengan
menggunakan laser berintensitas rendah yang menyinari lapisan
bening tersebut sementara motor memutar disk. Intensitas laser
tersebut berubah setelah mengenai lubang-lubang tersebut kemudian
terefleksikan dan dideteksi oleh fotosensor yang kemudian
dikonversikan menjadi data digital.
6.8 DVD-ROM
DVD-ROM (digital versatile disc-ROM atau digital video disc-ROM)
adalah disk yang berkapasitas tinggi mampu menyimpan 4.7 GB
sampai 17 GB, harus mempunyai drive DVD-ROM atau DVD player
Bab 6 Teknologi Penyimpanan Komputer 149
untuk membaca DVD-ROM dan menyimpan basisdata, musik,
perangkat lunak kompleks, dan gambar hidup.
Gambar 6.13 PC dan DVD-ROM
Tabel 6.10 Kapasitas penyimpanan DVD-ROM
Side Lapisan Kapasistas
1 1 4.7 GB
1 2 8.5 GB
2 1 9.4 GB
2 2 17 GB
150 Pengenalan Teknologi Komputer dan Informasi
Gambar 6.14 Bagian-bagian yang termasuk dalam perangkat Drive DVD
Tabel 6.11 DVD Device
DVD Device Keterangan
DVD-ROM Read-only device. Drive DVDROM
juga dapat membaca CDROM.
DVD-R DVD recordable. Menggunakan
teknologi seperti untuk drive CDR.
DVD-RAM Dapat direkam (recordable) atau
dapat dihapus (erasable).
Multifungsi DVD device yaitu
dapat membaca DVD-RAM,
DVD-R, DVD-ROM, dan disk
CD-R.
DVD-R/RW atau DVD-ER DVD device yang dapat ditulis
ulang (rewriteable), juga yang
dikenal seperti erasable,
Bab 6 Teknologi Penyimpanan Komputer 151
recordable device. Media dapat
dibaca oleh kebanyakan DVDROM
drive.
DVD+R/RW Sebuah teknologi yang sekarang
lagi berkompetisi dengan DVDRW
dapat membaca disk DVDROM,
CD-ROM tapi tidak
kompatibel dengan disk DVDRAM.
6.9 USB Flash Drive
Plugs dalam port USB pada suatu komputer atau mobile
device.
 Kapasitas penyimpanan sampai 4 GB.
Membuat floppy disk menjadi usang karena banyak beralih ke
USB mengingat kapasitasnya yang besar dan harganya relatif
terjangkau.
Gambar 6.15 USB Flash Drive
152 Pengenalan Teknologi Komputer dan Informasi
Gambar 6.16 Port USB
6.10 Punched Cards & Paper Tape
Ini adalah media yang populer di masa lalu tetapi penggunaannya
memerlukan ruang penyimpanan yang besar dan memakan waktu
(time-consuming).
Dengan pengembangan harddisk dan storage devices lain
penggunaannya telah menghilang.
Gambar 6.17 Potongan pita kertas
6.11 Kesimpulan
Penyimpanan dapat berupa pengkodean secara magnetis pada
permukaan alat penyimpanan, seperti disk atau disket. Peyimpanan
Bab 6 Teknologi Penyimpanan Komputer 153
biasanya digunakan untuk memelihara data dan program yang tidak
sedang digunakan oleh prosesor.
Ada beberapa jenis media untuk penyimpanan komputer, dan
masing-masing memiliki karakteristik. Walaupun jenis media antara
komputer besar dengan komputer kecil, jenis-jenis tersebut memiliki
karakteristik serupa.
Kapasitas penyimpanan seringkali diukur dengan dalam satuan
kilobyte (KB), megabyte (MB), atau terabyte (TB).