pemprograman komputer 3

Harddisk


A. Pengertian

Harddisk merupakan salah satu piranti yang tidak terpisahkan dalam sistem komputer masa kini. Mulai dari komputer personal hingga mesin sekelas mainframe dan superkomputer menggunakan piranti harddisk sebagai media penyimpanan datanya.
Dalam tingkatan yang paling sederhana, harddisk tidak seberapa berbeda dengan kaset pada tape. Keduanya sama-sama menggunakan teknik perekaman secara magnetik dan memanfaatkan keunggulan media perekaman tersebut dimana data yang tersimpan didalamnya dapat dirubah atau dihapus sewaktu-waktu. Hard disk memiliki sebuah cakram keras (hard platter) yang mengandung media magnetik, sebagai kebalikan dari lembaran film plastik pada floppy disk dan tape.


B. Sejarah Perkembangan Harddisk

Hard Disk Drive (HDD) pertama kali dibuat dan diproduksi oleh IBM company pada tahun 1956 yang selanjutnya dikenal sebagai HDD generasi pertama. HDD berlabel RAMAC 305 ini mempunyai kapasitas 5 Mega Bits (MB) atau 5.000.000 bits. Artinya RAMAC 305 hanya bisa menyimpan 5 juta informasi. Pada tahun 2004, Toshiba company mengeluarkan hard disk drive berlabel HDD-0.85 inchi. HDD yang berukuran kurang dari 1 inchi ini mempunyai kapasitas 4 Giga Bits (GB) atau 4 milyar bits, dan menjadi HDD terkecil di dunia.

   
   
Perkembangan Harddisk Tahun 1956, 1984, 1990, dan 2004
C. Komponen Penyusun Harddisk

Secara umum, komponen-komponen pokok yang menyusun sebuah hard disk terdiri dari:
• Platter: Piringan, biasanya dibuat dari alumunium yang dilapisi dengan bahan magenetik. Pada permukaan platter inilah data pada hard disk disimpan. Sebuah had disk bisa memiliki beberapa buah platter yang bekerja simultan.
• Lengan pembaca: Komponen ini menyangga head yang berfungsi untuk membaca/menulis pada permukaan platter. Lengan ini dikontrol melalui sebuah mekanisme yang digerakkan oleh sebuah motor-linear. Mekanisme ini bergerak dengan kecepatan dan presisi yang sangat tinggi. Lengan pembaca pada kebanyakan hard disk saat ini mampu bergerak dari pusat hingga pinggir platter, dan kemudian kembali ke pusat sebanyak 50 kali sedetik.
 
Penampang Harddisk

D. Kapasitas Harddisk
Kapasitas hard disk adalah salah satu spesifikasi komputer yang menentukan mahal atau murahnya komputer. Bisanya dalam satu HDD terdapat beberapa lempeng platter atau hard disk yang menunjukkan total kapasitas hard disk komputer. Dalam dunia ilmiah, kapasitas hard disk biasanya ditulis dalam satuan density (kerapatan) kapasitas hard disk yang disingkat BPSI (Bits per square inch) atau jumlah bit tiap 1 inchi persegi. Hal ini untuk memudahkan para penggiat teknologi di bidang hard disk dalam mengidentifikasi perkembangan kapasitas hard disk.
Secara umum perkembangan teknologi pada hard disk ada dua hal, yaitu ukuran yang semakin kecil dan kapasitas hard disk yang semakin besar. Jika dibandingkan dengan yang lainnya, perkembangan teknologi hard disk sangat cepat, salah satu parameternya adalah kapasitasnya yang meningkat secara eksponensial (lihat gambar 4). Pada tahun 2004, kapasitas hard disk di pasaran menembus angka 70 GB/square-inch (D. Weller, IEEE lecture at Nagoya University, 2004). Artinya 140 GB atau 140 milyar informasi bisa disimpan dalam 1 lempeng (platter) hard disk yang mempunyai luas 2 inchi persegi. Dari kapasitas tersebut berhasil diproduksi HDD berkapasitas beberapa ratus GB. Karena biasanya dalam satu HDD terdiri dari beberapa lempeng hard disk. Dan angka tersebut akan terus bertambah seiring dengan perkembangan teknologi di bidang hard disk. Penigkatan kapasitas hard disk berlipat dua setiap dalam rentan 1 tahun. Dengan semakin banyaknya hard disk berkapasitas besar di pasaran, biaya untuk sebuah HDD akan semakin turun.

E. Penyimpanan Data Harddisk
Data tersimpan di dalam hard disk dalam bentuk file. Sebuah file adalah sebutan untuk sekumpulan byte. File bisa berisi sederetan karakter atau kode ASCII yang membentuk sebuah dokumen, atau bisa juga berupa rangkaian instruksi untuk software aplikasi untuk dijalankan oleh komputer. Ringkasnya, Tidak peduli, apapun isinya, file adalah rangkaian pola-pola byte. Saat sebuah program dijalankan atas perintah komputer, hard disk akan membaca rangkaian byte itu dan mengirimkannya ke CPU.

Pembagian sektor dan track
Permukaan platter menyimpan data dalam sector dan track. Kalau dilukiskan, track membentuk lingkaran-lingkaran kosentris sepanjang permukaan platter. Setiap track akan dibagi lagi menjadi beberapa sektor.
Sector dan track dibentuk melalui proses yang disebut low level format, dimana titik awal dan akhir dari setiap sector dituliskan pada platter. Proses ini mempersiapkan sebuah hard disk untuk menyimpan blok-blok byte. Setelah itu, proses high level format akan menuliskan strutur penyimpanan file, seperti file-allocation table (FAT) pada sector. Proses ini mempersiapkan hard disk untuk menyimpan file.

F. Teknologi Harddisk
Kapasitas hard disk (dalam Bits/inchi-persegi) sangat tergantung pada ukuran bit. Contoh, untuk memproduksi hard disk berkapasitas 250 GB/inchi-persegi, diperlukan bit dengan ukuran kurang lebih 50 nanometer. Artinya, peningkatan kapasitas hard disk bisa didapat dengan memperkecil ukuran bit. 

Prinsip utama sebuah hard disk mirip dengan yang digunakan pada sebuah perekam tape atau video. Sebuah hard disk menyimpan data digital sebagai titik magnetik pada permukaan sebuah disk yang disebut bit. Sebuah bit (dimana data akan dikomposisikan sebagai bit) menyatakan nilai 0 saat disk dimagnetisasi pada satu arah, dan bernilai 1 bila arahnya berlawanan. Jadi perubahan arah magnetic pada setiap bit akan diterjemahkan sebagai kombinasi 0 dan 1. Satu bit akan menyimpan satu informasi dalam bentuk angka biner kombinasi 1 dan 0.

Informasi (kombinasi angka biner 0 atau 1) berasal dari orientasi arah magnetic pada setiap bit. Perubahan (fluktuasi) arah magnetic pada bit akan menimbukan perubahan informasi. Agar informasi yang tersimpan tetap terjaga secara permanen dan hanya bisa berubah kalau dibaca atau dihapus, maka tidak boleh ada fluktuasi arah magnetic (magnetic orientation) pada bit dengan sendirinya. Untuk itu, secara fisika 1 bit harus terdiri dari puluhan bulir magnetic atau magnetic grain, dimana dari beberapa magnetic grain tersebut akan muncul resultant magnetic orientation pada satu arah tertentu. Jadi untuk memperkecil ukuran bit dengan tetap menjaga jumlah magnetic grain dalam satu bit, kapasitas hard disk besar hanya bisa didapat dengan memperkecil ukuran magnetic grain pada material hard disk. 

Hard disk yang beredar di pasaran saat ini terbuat dari material seperti Co-based material, Fe-based material, dan Pt-based material, yang mempunyai magnetic grain berukuran kisaran 20 ﾂｨC 30 nanometer. Untuk mendapatkan hard disk dengan kapasitas 1 TeraBits/inchi-persegi atau 1,000,000,000,000 informasi di setiap 1 inchi-persegi, dibutuhkan bit berukuran kurang dari 20 nanometer. Dan ini hanya bisa diperoleh dari material yang mempunyai magnetic grain berukuran kurang dari 3 nanometer. 

Tapi masalah terbesar adalah menyangkut pada titik yang disebut batas super-paramagnetik, dimana jika ukuran magnetic grain sangat kecil fluktuasi termodinamik pada setiap magnetic grain dapat berakibat berfluktuasinya magnetic orientation pada bit dan menyebabkan data akan berubah atau hilang dengan sendirinya. Meskipun begitu, para penggiat dan pemerhati teknologi hard disk tetap optimis bahwa masa depan industri hard disk tetap cerah. Salah satu pendekatannya adalah dengan menggunakan teknologi nano-material atau nano-disk. Perkembangan nano-teknologi terutama pada industri semiconductor memberikan inspirasi bagi pemerhati hard disk untuk mencari solusi pada permasalahan di atas. Kita tunggu saja.