SISTEM BERKAS

BAB I

PENDAHULUAN

1.1               Latar Belakang

Perkembangan teknologi yang semakin cepat sehubungan dengan era globalisasi.

Dimasa sekarang ini diperlukan untuk pengetahuan di bidang IPTEK.

                Dalam persaingan yang sangat pesat seiring dengan perkembangan zaman ,maka disini kami menjabarkan sedikit tentang harddisk.

Adapun kekurangan didalam makalah ini kami mohon kepada pihak pembaca untuk memakluminya sebagai mahasiswa yang  masih dalam tahap atau proses pembelajaran.

Untuk itu kami memerlukan saran dan kritik dari pembaca demi kelengkapan makalah ini.

Atas partisipasinya kami hanturkan terimakasih.

BAB II

SEJARAH PERKEMBANGAN HARDDISK

2.1       Sejarah Perkembangan Harddisk

Harddisk pada awal perkembangannya didominasi oleh perusahaan raksasa yang menjadi standard komputer yaitu IBM. Ditahun-tahun berikutnya muncul perusahaan-perusahaan lain antara lain Seagate, Quantum, Conner sampai dengan Hewlet Packard’s di tahun 1992. Pada awalnya teknologi yang digunakan untuk baca/tulis, antara head baca/tulisnya dan piringan metal penyimpannya saling menyentuh.

Tetapi pada saat ini hal ini dihindari, dikarenakan kecepatan putar harddisk saat ini yang tinggi, sentuhan pada piringan metal penyimpan justru akan merusak fisik dari piringan tersebut.

1.      Gambar 1 : Evolusi Teknologi Hardisk Menurut IBM

Dari gambar tersebut dapat dilihat dari tahun 1984 sampai dengan 2006 mendatang, perkembangan teknologi penyimpanan data berkembang cepat. Mulai dari ukuran mikro untuk penggunaan laptop sampai ukuran normal untuk penggunaan PC Desktop.
Trend Perkembangan HardDisk

2.2       Kerapatan Data/Teknologi Bahan

Merupakan ukuran teknologi bahan yang digunakan seberapa besar bit data yang mampu disimpan dalam satu satuan persegi. Dalam hal kerapatan data dari awal sampai sekarang terjadi evolusi yang sangat kontras. Pada awal perkembangannya kerapannya sekitar 0.004 Gbits/in2 tetapi pada tahun 1999 labortorium IBM sudah ada sekitar 35.3 Gbits/in2.Tetapi menurut www.bizspaceinfotech.com akan diperkenalkan apa yang dinamakan TerraBit density. Harddisk pada awal perkembangannya, bahan yang digunakan sebagai media penyimpan adalah iron oxide. Tetapi sekarang banyak digunakan media thin film. Media ini merupakan media yang lebih banyak menyimpan data dari pada iron oxide pada luasan yang sama dan juga sifatnya yang lebih awet.

2.3       Struktur head baca/tulis

Head baca/tulis merupakan perantara antara media fisik dengan data elektronik. Lewat head ini data ditulis ke medium fisik atau dibaca dari medium fisik. Head akan mengubah data bit menjadi pulsa magnetik dan menuliskannya ke medium fisik. Pada proses pembacaan data prosesnya merupakan kebalikannya.

Gambar 2 Desain karakteristik kebanyakan head baca/tulis

Proses baca tulis data merupakan hal yang sangat penting, oleh karena itu mekanismenya juga perlu diperhatikan. Dalam pendahuluan sebelumnya terdapat perbedaan letak fisik head dalam operasinya. Dulu head bersentuhan fisik dengan metal penyimpan.

Kini antara head dan metal penyimpan sudah diberi jarak. Bila head bersentuhan dengan metal penyimpan, hal ini akan menyebabkan kerusakan permanen fisik, head yang aus, tentu saja panas akibat gesekan. Apalagi teknologi sekarang kecepatan putar harddisk sudah sangat cepat.

Selain itu teknologi head harddiskpun juga mengalami evolusi. Evolusi head baca/tulis harddisk :

Ferrite head, Metal-In-Gap (MIG) head, Thin Film (TF) Head, (Anisotropic) Magnetoresistive (MR/AMR) Heads, Giant Magnetoresistive (GMR) Heads dan sekarang yang digunakan adalah Colossal Magnetoresistive (CMR) Heads.

Ferrite head, merupakan teknologi head yang paling kuno, terbuat dari inti besi yang berbentuk huruf U dan dibungkus oleh lilitan elektromagnetis. Teknologi ini diimplementasikan pada pertengahan tahun 1980 pada harddisk Seagate ST-251.

Kebanyakan terdapat pada harddisk yang ukurannya kurang dari 50MB. Metal-In-Gap (MIG), merupakan penyempurnaan dari head Ferrite. Biasanya digunakan pada harddisk yang ukurannya 50MB sampai dengan 100MB. Thin Film (TF) heads, berbeda jauh dengan jenis head sebelumnya.

Head ini dibuat dengan proses photolothografi seperti yang digunakan pada pembuatan prosessor. (Anisotropic) Magnetoresistive (MR/AMR) Heads, head ini digunakan untuk membaca saja. Untuk penulisannya digunakan head jenis Thin Film.

Diimplementasikan pada harddisk ukuran 1GB sampai dengan 30GB. Giant Magnetoresistive (GMR) Heads, merupakan penemuan dari peneliti Eropa Peter Gruenberg and Albert Fert. Digunakan pada harddisk ukuran besar seperti 75GB dan kerapatan tinggi sekitar 10 Gbits/in2 sampai dengan 15 Gbits/in2.

Karena teknologi Giant Magnetoresistive (GMR) mulai ditarik dari pasaran, sebagai penggantinya adalah Colossal Magnetoresistive (CMR).

BAB III

KINERJA HARDDISK

        3.1          Kecepatan Putar Disk

Kecepatan putar pada jaman awal sekitar 3600RPM. Dengan semakin berkembangnya teknologi, kecepatan putar ditingkatkan menjadi 4500RPM dan 5400RPM. Karena kebutuhan media penyimpan yang mempunyai kemampuan tinggi dibuatlah dengan kecepatan 7200RPM yang digunakan pada harddisk SCSI.

Berikut tabel kecepatan harddisk yang diaplikasikan pada berbagai jenis interface yang berbeda!

Kapasitas harddisk pada saat ini sudah mencapai orde ratusan GB. Hal ini dikarenakan teknologi bahan yang semakin baik, kerapatan data yang semakin tinggi. Teknologi dari Western Digital saat ini telah mampu membuat harddisk 200GB dengan kecepatan 7200RPM.

Sedangkan Maxtor dengan Maxtor MaxLine II-nya yaitu harddisk berukuran 300GB dengan kecepatan 5400RPM. Beriringan dengan transisi ke ukuran harddisk yang lebih kecil dan kapasitas yang semakin besar terjadi penurunan dramatik dalam harga per megabyte penyimpanan, membuat hardisk kapasitas besar tercapai harganya oleh para pemakai komputer biasa.

3.2       Mekanisme Kerja Hard Disk

Proses baca tulis dilakukan oleh lengan hd dengan media Fisik magnetikHead hardisk melakukan konversi bits ke pulse magnetik dan menyimpannya ke dalam platters, dan mengembalikan data jika proses pembacaan dilakukan Hard disk memiliki “Hard platter” yang berfungsi untuk menyimpan medan magnet.

Pada dasarnya cara kerja hard disk adalah dengan menggunakan teknik perekaman medan magnet. Cara kerja teknik magnet tersebut memanfaatkan Iron oxide (FeO) atau karat dari besi, Ferric oxide (Fe2O3) atau oxida lain dari besi. 2 oxida tersebut adalah zat yang bersifat ferromagnetic , yaitu jika didekatkan ke medan magnet maka akan ditarik secara permanen oleh zat tersebut.

Struktur dari sebuah cakram penyimpanan data:
(A) track
(B) sektor geometris
(C) track sector
(D) cluster

Cluster, atau allocation unit (unit alokasi) dalam beberapa sistem berkas (file system) dan pengorganisasian disk, seperti File Allocation Table dalam sistem operasi MS-DOS dan NTFS dalam Windows NT merujuk kepada kumpulan sektor media penyimpanan yang digunakan oleh sistem operasi sebagai sebuah kesatuan, yang dapat digunakan untuk menyimpan informasi di dalam berkas atau direktori. Cluster dimaksudkan untuk mengurangi keborosan dalam melakukan manajemen terhadap struktur data di dalam hard disk, sehingga sistem berkas tidak akan mengalokasikan sektor disk fisik, tetapi sekumpulan sektor yang saling bedekatan.

Ukuran cluster bervariasi, tergantung format sistem berkas yang digunakan dan juga kapasitas media penyimpanan (atau kapasitas partisi). Umumnya, sebuah cluster terdiri dari 1 sektor hingga 128 sektor. Untuk sebuah cakram yang menggunakan sektor dengan ukuran 512 bytes, sebuah cluster berukuran 512 byte akan memakan satu buah sektor, sementara cluster 4 kilobyte akan memakan 8 sektor.

Semakin besar ukuran cluster, maka semakin cepat proses transfer data yang dapat dilakukan, dan berlaku sebaliknya, karena memang sistem operasi menganggap sektor sebanyak itu sebagai satu kesatuan (daripada menggunakan sektor-sektor yang kecil). Meskipun demikian, semakin besar ukuran cluster dapat menyebabkan fragmentasi internal dan banyaknya ruangan yang terbuang (khususnya jika digunakan untuk menyimpan berkas-berkas yang kecil dalam jumlah yang besar), jika dibandingkan dengan ukuran cluster yang kecil; ruangan yang terbuang tersebut dinamakan juga dengan slack space. Semakin kecil ukuran cluster, maka semakin efisien penggunaan ruangan media penyimpanan, persentase fragmentasi yang lebih rendah, meski mengakibatkan dengan kinerja yang kurang begitu bagus.

Beberapa desain sistem berkas dengan ukuran cluster yang kecil (seperti halnya NTFS dari keluarga sistem operasi Windows NT) menggunakan memori cache tambahan yang dapat meningkatkan kinerja sistem berkas tersebut, dengan tetap mempertahankan ukuran cluster yang relatif kecil. Sistem berkas NTFS, dengan hanya menggunakan ukuran cluster 4 KB (8 sektor), dapat mengalamati hingga 16 Terabyte; bandingkan dengan FAT32, yang menggunakan ukuran cluster 32 KB (64 sektor), hanya dapat mengalamati hingga 2 Terabyte saja.

Penentuan ukuran cluster dapat dilakukan saat pemformatan dilakukan, meski hal ini kurang disarankan (sistem operasi akan menentukan ukuran cluster secara otomatis berdasarkan kapasitas media penyimpanan). Dalam keluarga sistem operasi Windows NT, utilitas command-line format atau snap-in MMC Disk Management (pada Windows 2000 ke atas) dapat melakukannya.

Gambar 3 Sistem kontrol head Pada tiap piringan penyimpan terdapat satu head.

Untuk menjangkau tengah pinggir piringan digunakan sliders sebagai perantaTeknologi

BAB IV

STRUKTUR HARDDISK

4.1          BAGIAN-BAGIAN DISK

TRACK

Satu dari berbagai daerah penyimpanan data yang berbentuk melingkar secara konsentris pada floppy disk atau hard disk, seperti bentuk spiral pada CD dan berbentuk garis parallel pada magnetic tape

 

Track terdiri dari sector-sektor yang direkam pada disk oleh system operasi

Jumlah Sektor tiap track berbeda, track yang terluar akan mempunyai jumlah sector paling banyak dibandingkan dengan track yang terdalam

SECTOR

Sektor adalah unit penyimpanan fisik terkecil pada disk dan besarnya tetap (biasanya masing-masing dapat menyimpan informasi 512 byte)

Sektor 0 berada pada track yang terluar dari cylinder yang paling luar, kemudian sektor berikutnya pada track yang sama, kemudian sektor pada track berikutnya(pada cylinder yang sama), jika semua sector pada semua track telah dibaca maka berpindah ke silinder berikutnya.

Dalam sector ini bit per bit data disimpan

Sektor adalah unit penyimpanan fisik terkecil pada disk dan besarnya tetap (biasanya masing-masing dapat menyimpan informasi 512 byte)

Sektor 0 berada pada track yang terluar dari cylinder yang paling luar, kemudian sektor berikutnya pada track yang sama, kemudian sektor pada track berikutnya(pada cylinder yang sama), jika semua sector pada semua track telah dibaca maka berpindah ke silinder berikutnya.

Dalam sector ini bit per bit data disimpan

Figure : MBR (first sector) layout

Gambar Partisi Primer

Gambar : Hard Disk dengan 2 partisi primer

Gambar : Hard Disk dengan 1 partisi primer dan partisi sekunder dengan 2 partisi logika

CLUSTER

—  adalah sebuah unit penyimpanan disk yang berisi sejumlah sector yang digunakan Sistem Operasi untuk membaca atau menulis intruksi.

R – W HEAD

Mekanisme proses READ dan WRITE dijalankan oleh HEAD R/W yang merupakan bagian dari disk drive.

 Sebelum data diakses, maka bagian permukaan disk dari data yang akan dibaca/ ditulis akan berputar sampai berada dibawah R-W HEAD.  

Waktu yang dibutuhkan data untuk berputar dari suatu posisi ke posisi yang berdekatan dengan R-W HEAD disebut Latency Time.  

Untuk Hard disk yang terdiri dari beberapa platter, maka akan terdapat beberapa head (tiap sisi satu head) dan dihubungkan oleh lengan-lengan mekanik. Semua lengan mekanik dihubungkan oleh actuator yang digerakkan oleh sebuah motor.  

Disk Drive memutar disket atau hard disk dengan kecepatan tetap.Khusus pada disket, disk drive berputar jika ada perintah READ atau WRITE dan segera berhenti jika data telah tertransfer.

Kalau pada Hard disk semakin cepat piringan hard disk berputar, semakin cepat data diantarkan ke sistem memori.Kecepatan putar hard disk ada yang 5400 rpm(putaran per menit), 7200 rpm.

Cara Kerja R-W Head :

Ketika R-W HEAD sudah tepat terarah pada suatu track tertentu dan blok dengan address yang dikehendaki berputar tepat dibawah R-W Head, maka komponen elektronik dari head diaktifkan untuk mentransfer data

Untuk READ :

R-W Head mengartikan sifat kemagnitan dari bit-bit yang tersimpan dalam permukaan disk dan mentransfernya ke buffer dalam memori utama

Untuk WRITE :

Data dari buffer ditransfer ke piranti I/O dan signal elektrik dialirkan ke R-W HEAD untuk membentuk sifat kemagnitan dari bit-bit yang ditransfer pada permukaan disk

Waktu yang diperlukan untuk membaca dan menulis disk dipengaruhi oleh beberapa hal :

Seek Time

Latency Time (Rotational Latency Time)

Random Acces Time

SEEK TIME

Seek adalah proses untuk memindahkan R-W Head pada disk drive ke tempat yang tepat

Seek Time adalah waktu yang diperlukan untuk memindahkan R-W Head ke posisi track yang dituju dengan rumus :

Dimana :

Sc : waktu penyalaan awal (initial startup time)

d : waktu yang bergerak antar track

I : jarak yang ditempuh (dalam ukuran ruang antar track)

Seek Time diukur dalam milidetik (ms)

Seek Time tidak mencerminkan seluruh kinerja drive, tetapi meru­pa­kan bagian dari operasi drive yang acak, yang tidak melibatkan sequential read time

LATENCY TIME

Latency Time adalah waktu yang dibutuhkan oleh head untuk menunggu perputaran disk, sehingga data/ blok data yang dituju tepat di depan head

Setelah ditemukan track/ silinder yang tepat, maka perlu waktu untuk mencapai blok yang diinginkan. Untuk menemukan blok yang tepat, maka head akan menunggu sampai blok yang dituju tepat dibawah head. Waktu tunggu inilah yang disebut Latency Time

Rumus untuk mendapatkan r adalah :

r = ½ * ( 60 * 1000 )

                                                         RPM

Dimana :  RPM = jumlah putaran per menit

Latency Time diukur dalam milidetik(ms), Latency Time sangat tergantung pada rpm suatu drive

Contoh :

Hitung r bila kecepatan putar disk :

3600rpm                  c. 5400rpm

6300rpm                  d. 7200rpm

RANDOM ACCESS TIME

Access Time adalah waktu yang dibutuhkan untuk menempatkan R-W head diatas track tertentu dan menemukan sektor-sektor di dalam track yang akan dibaca atau ditulisi

 Random Access Time adalah waktu rata-rata yang diperlukan head untuk mencapai (menemukan) posisi dari item data yang diinginkan (secara acak)

 Random Access Time meliputi : seek time, latency time, transfer time

Random Access Time = S + r + T

TRANSFER RATE

Setelah memposisikan R-W Head, maka drive siap untuk membaca data dari disk dan menuliskan data ke disk. Dalam hal ini diperlukan transfer data antara disk dan CPU. Semakin cepat data ditransfer, semakin pendek waktu untuk menunggu program beroperasi

Transfer Rate adalah waktu untuk melakukan pembacaan/ penulisan

Transfer Rate tergantung :

Ukuran bLok

Data transfer rate perangkat penyimpan

Satuan Transfer Rate : byte/detik , KByte/detik , MByte/detik

Terdapat 2 pengukuran utama transfer rate, yaitu :

Record Transfer Time (Tr). Waktu untuk transfer record dengan panjang R

Tr = R/T

Block Transfer Time (btt). Waktu untuk transfer 1 blok data

btt = B/t

dimana :

btt = blok transfer time

B = ukuran blok (byte)

T = laju transfer

Waktu rata-rata total untuk menentukan tempat dan mentransfer sebuah blok yang addressnya ditentukan diestimasikan sebesar

Total Time(tt) = s + r + btt

Jika akan mentransfer sejumlah K Blok, maka :

Total Time(tt) = s + r + (k*btt)

Waktu transfer per blok awal tetap terhitung dengan rumus tt

Waktu transfer per blok berikutnya akan tereduksi untuk transfer blok yang berurutan pada track atau silinder yang sama (tidak perlu seek time dan latency)

BAB V

KESIMPULAN DAN PENUTUP

5.1          KESIMPULAN

Harddisk

Harddisk dimasa mendatang salah satunya dititik beratkan pada kecepatan akses dan kapasitasnya. Hal ini dapat dilakukan dengan mereduksi komponen mekanis dari fisik harddisknya. Komponen mekanis yang tidak mampu bekerja pada frekuensi tinggi digeser dengan komponen yang bersifat elektris yang mampu bekerja dalam orde MHz bahkan GHz.

Dapat dilihat saat ini sudah dirilis berbagai macam media penyimpan elektronis dalam bentuk kecil. Misalnya USB Drive dan MultiMedia Card. Bila nantinya teknologi ini diterapkan dan dapat harganya terjangkau, kemampuan komputer dari sisi kecepatan akses baca/tulis media penyimpan akan meningkat pesat. Otomatis kemampuan PC Server untuk melayani request dari client akan meningkat.

5.2       PENUTUP

            Demikian penyampaian makalah kami.Mengingat pentingnya ilmu pengetahuan teknologi dan informasi seputar HARDDISK, maka kami mengharapkan agar pembaca benar-benar mengindahkan  makalah ini.

Segala kekurangan dan kesalahan dalam pembuatan makalah ini,dan layaknya manusia biasa yang tak luput dari kesalahan dan kekurangan,kami mohon ampun kepada ALLAH SWT,dan mohon ma’af kepada pembaca semua.

Akhirnya team penyusun makalah seputar HARDDISK  mengucapkan selamat belajar dan tetap semangat!!!!!!!!!!!!!!!

         

                                                                                       18 januari 2011

                                                                                       An.team penyusun:

                                                                                       TRI  AGUS  ADE  PUTRA

                                                                                                                    ANTON   HASTONO

                                                                                                                    TRI   MULYONO

MAKALAH

SYSTEM BERKAS

“KINERJA HARDDISK & STRUKTUR HARDDISK”

D

I

S

U

S

U

N

OLEH

TRI AGUS ADE PUTRA

ANTON HASTONO

TRI MULYONO

D.C.C CANDRA KENCANA

TULANG BAWANG BARAT

2010