DATA STORAGE TECHNOLOGY

Transkripsi

1 SYSTEMS ARCHITECTURE DATA STORAGE TECHNOLOGY OLEH : M.C. JEANNY MARDIANA PROGRAM MAGISTER TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS INDONESIA 2005

2 Note : Paper ini dibuat dalam rangka memenuhi tugas mata kuliah Pengantar Sistem Komputer & Sistem Operasi, Semester Gasal, Materi diambil dari beberapa buku referensi dan sumber yang relevan. 2

3 DAFTAR ISI Halaman I. Pendahuluan 4 II. Pembahasan 5 Memori Utama (Primary Storage) 5 Read Only Memoryt (ROM) 8 Random Access Memory (RAM) 9 Memori Asosiatif 11 Cache Memory 11 Memori Ekstensi 12 Direct Access Memory (DMA) 12 Memori Tersier 12 Virtual Memory 12 Proteksi Memori 14 Ruang Alamat Logika & Fisik 15 Memori Sekunder (Secondary Storage) 17 Format Disk 17 Boot Block 18 Bad Block 18 Jenis-jenis Memori Sekunder 19 Magnetik Tape 19 Floppy Disk 21 Zip Drive 21 Flash Disk 22 Hard Disk 23 Optical Disk 31 Hirarki Storage Management 38 III. Kesimpulan 39 IV. Referensi 40 3

4 PENDAHULUAN Salah satu alat yang penting dalam Central Processing Unit (CPU) adalah data storage (media menyimpan data). Data storage adalah suatu alat dimana data - data disimpan. Pada kesempatan ini, penulis mencoba membahas bagian penting dari komputer ini beroperasi. Memiliki memori besar baik untuk mendukung eksekusi program dan menangani jumlah data yang sangat besar. Idealnya memang memori adalah cepat, mempunyai kapasitas besar dan harganya terjangkau. Sayangnya untuk saat ini belum mungkin memenuhi tiga kriteria tersebut. Untuk memecahkan masalah seperti itu, maka dilakukan banyak usaha pengembangan struktur memori, sehingga dapat meningkatkan kecepatan tetapi tetap mempertahankan biaya yang terjangkau. Data storage dibagi menjadi dua kategori: memori utama (primary storage) dan memori sekunder (secondary storage), yang terdiri dari berbagai jenis. Untuk itu penulis mencoba membahas satu persatu jenis memori tersebut. Penulis 4

5 PEMBAHASAN Seperti yang telah diuraikan pada bab pendahuluan, bahwa data storage (penyimpanan data) adalah salah satu alat terpenting dalam rangkaian alat yang berada di suatu komputer. Storage atau biasa juga disebut memory adalah suatu tempat penyimpanan atau penampung data dan program. Dapat juga dikatakan sebagai Electronic Filing Cabinet pada sistem komputer. Pada bab pembahasan ini, akan dijelaskan parameter-parameter terpenting dalam sebuah sistem memori atau data storage, seperti : Kapasitas (capacity), yaitu jumlah maksimum unit data yang dapat disimpannya. Waktu pengaksesan (access time), yaitu waktu yang diperlukan untuk mengakses data. Kecepatan transfer data (data transfer rate), yaitu jumlah bit per detik data yang dapat dibaca. Waktu siklus (cycle time), yaitu ukuran seberapa sering memori dapat diakses Biaya (cost), yaitu biasa diekspresikan dalam bentuk rupiah per bit. Selain itu juga akan dibahas tentang pembagian kategorinya, perbedaan dan jenisnya. Serta sedikit membahas teknologi yang ada pada saat ini, apakah ada kemajuan teknologinya dan sebagainya. Secara umum data storage dibedakan menjadi dua bagian, yaitu: 1. Memori Utama (Primary storage), contohnya ROM (Read Only Memory) dan RAM (Random Access Memory) 2. Memori Sekunder (Secondary storage), contohnya Magnetik Disk, Magnetik Tape dan CD / DVD ROM 1. Memory Utama (Primary Storage) Manajemen Memori Utama Memori utama atau lebih dikenal sebagai memori adalah sebuah array yang besar dari word atau byte, yang ukurannya mencapai ratusan, ribuan, atau bahkan jutaan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas - aktivitas yang berkaitan dengan manajemen memori seperti: Menjaga track dari memori yang sedang digunakan dan siapa yang menggunakannya. Memilih program yang akan di-load ke memori. 5

6 Memori Utama bisa juga disebut dengan internal storage, merupakan pusat sumber daya sebuah sistem komputer yang secara dinamis harus dialokasikan bagi para pemakai, program dan proses. Memori ini menyimpan data dan program sebelum diproses melalui input devices yang akan dijalankan oleh Central Processing Unit (CPU) dan karenanya mempunyai ciri dapat diakses kumpulan instruksi CPU secara langsung (dapat diraih langsung oleh CPU). Kemudian data dan program dianalisa dibagian control unit selanjutnya diproses di arithmatic logical unit (ALU). Setelah selesai proses, hasilnya dikembalikan lagi ke primary storage. Instruksi program dan data harus ditransfer ke CPU untuk dijalankan, maka waktu pelaksanaan setiap program tergantung pada kecepatan siklus transfer memori. Teknologi utama yang digunakan oleh komputer modern untuk menerapkan memori utama adalah sirkuit terpadu semi konduktor (IC atau integrated circuit). Umumnya memori semi konduktor bersifat volatile (menguap), yaitu jika tenaga listriknya hilang, maka seluruh isi memori akan hilang. Idealnya memori adalah cepat, besar dan murah, karena semakin cepat memori utama, maka semakin cepat komputer tersebut. Tapi sayangnya tidak mungkin untuk memenuhi ketiga persyaratan tersebut secara simultan. Peningkatan kecepatan dan ukuran dicapai bersama peningkatan biaya Untuk memenuhi permintaan akses cepat, dilakukan banyak usaha mengembangkan struktur cerdas yang meningkatkan kecepatan dan ukuran suatu memori dengan tetap menjaga biaya yang masuk akal. Salah satu cara meningkatkan kecepatan memori adalah dengan menggunakan cache. Jika memori utama besar, pemrosesan informasi dapat lebih cepat, karena kebanyakan informasi yang dibutuhkan telah ada, kebalikan danan sekunder memori yang lebih lambat. Namun penting untuk diketahui bahwa memori besar jauh lebih lambat daripada memori yang kecil, karena itu kecepatan memori utama biasanya memberikan batasan kecepatan (bottleneck) pemrosesan pada komputer. Memori biasanya didesain untuk menyimpan data dan mengambil data dalam kuantitas word length. Sebenarnya jumlah bit yang disimpan atau diambil dalam satu akses memori adalah definisi word length komputer yang paling umum. Sebagai contoh misalnya komputer byte-addressable yang instruksinya menghasilkan alamat 32-bit. Pada saat alamat 32-bit dikirim dari prosesor ke unit memori, high order 30-bit menentukan word mana yang akan diakses. Jika kuantitas byte ditentukan, maka low order 2-bit alamat tersebut menentukan lokasi byte mana yang terlibat. Dalam operasi Read, byte lain dapat diambil dari memori, tetapi diabaikan prosesor. Akan tetapi jika operasi byte tersebut adalah Write, maka sirkuit kontrol memori harus memastikan bahwa isi byte lain pada word yang sama tidak berubah. 6

7 Transfer data antara memori dan prosesor berlangsung dengan menggunakan dua register prosesor, biasanya disebut MAR (memory address register) dan MDR (memory data register). Jika panjang MAR adalah k bit dan MDR adalah n bit, maka unit memori dapat berisi hingga 2 k lokasi addressable. Selama siklus memori, n bit data ditransfer antara memori dan prosesor. Transfer ini berlangsung melalui bus prosesor, yang memiliki k jalur alamat dan n jalur data. Bus juga menyertakan jalur kontrol Read / Write (R / W) dan Memory Function Completed (MFC) untuk mengkoordinasi transfer data. Jalur kontrol lain dapat ditambahkan untuk menunjukkan jumlah byte yang ditransfer. Prosesor membaca data dari memori dengan me-load alamat lokasi memori yang diperlukan ke register MAR dan men-set jalur Read / Write ke 1. Memori merespon dengan menempatkan data dari lokasi yang dituju ke jalur data, dan mengkonfirmasikan aksi ini dengan menyatakan sinyal MFC. Setelah menerima sinyal MFC, prosedor me-load data pada jalur data ke dalam register MDR. Prosesor menulis data ke dalam lokasi memori dengan me-load alamat lokasi ini ke dalam MAR dan me-load data ke dalam MDR. Hal ini mengindikasikan bahwa operasi tulis terlibat dengan men-set jalur Read / Write ke 0. Jika operasi read atau write melibatkan lokasi alamat yang berurutan dalam memori utama, maka operasi transfer blok dapat dilakukan dimana satu-satunya alamat yang dikirim ke memori adalah yang mengidentifikasikan lokasi pertama. Akses memori dapat disinkronisasi menggunakan clock, atau dikontrol menggunakan sinyal khusus yang mengontrol transfer pada bus, menggunakan skema signaling. Operasi read atau write memori masing - masing dikontrol sebagai transfer bus input dan output. Ukuran kecepatan unit memori yang penting adalah lama waktu antara inisiasi operasi dan penyelesaian operasi, misalnya waktu antara read dan sinyal MFC. Waktu ini disebut memory access time (waktu akses memori). Ukuran lain yang penting adalah memory cycle time (waktu siklus memori), yang merupakan jeda waktu minimum yang diperlukan antara inisiasi dua operasi memori yang berurutan, misalnya waktu antara dua operasi read yang berurutan. Waktu siklus biasanya agak lebih lama dari waktu akses, tergantung pada detil implementasi unit memori. Memori Utama (Primary storage) dibagi menjadi dua tipe, yaitu: Read Only Memory (ROM), Memory yang hanya dapat dibaca saja tanpa ditulisi Random Access Memory (RAM) atau Content Addressable Memory (CAM), Memory yang dapat dibaca dan ditulisi Agar lebih jelasnya primary storage ini, akan dibahas satu persatu mengenai ROM dan RAM. 7

8 Read Only Memory (ROM) ROM adalah memory yang dapat menyimpan data dan program secara permanen atau semi permanen, artinya bila daya listrik dimatikan pada saat operasi komputer, data dan program tidak hilang (non volatile). Memory ini sudah disetting oleh pabrik yang membuat IC yang disesuaikan dengan komputernya dan bersifat permanen, sehingga datanya tidak dapat dihapus, ditambah atau dikurangi. Fungsi dari ROM adalah untuk menempatkan program Basic Input Output System (BIOS), yaitu program yang digunakan komputer untuk mengendalikan komputer pertama kali, misalnya untuk pengecekan dan pengendalian konfigurasi hardware. Setelah semua perangkat bekerja dengan baik maka selanjutnya ditangani oleh operating system. Untuk mengubah konfigurasi BIOS dapat dilakukan dengan yang dipakai oleh Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS). Jenis - Jenis ROM: Programmable ROM (PROM), memungkinkan data di-load oleh user. PROM menyediakan fleksibilitas dan kemudahan yang tidak terdapat pada ROM. PROM juga menyediakan pendekatan yang lebih cepat dan lebih murah karena dapat diprogram langsung oleh user. Erasable Programmable ROM (EPROM), dapat dan program dapat dihapus dan diprogram ulang dengan menggunakan peralatan sinar ultra violet. Dengan alasan ini chip EPROM dipasang pada paket yang memiliki jendela transparan. Tipe ini menyediakan fleksibilitas selama fase pengembangan sistem digital. Karena EPROM mampu mempertahankan informasi tersimpan untuk waktu yang lama, maka dapat digunakan untuk menggantikan ROM pada saat software dikembangkan. Dengan cara ini, perubahan dan update memori dapat dilakukan dengan mudah. Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM), dapat diprogram dan dihapus dengan pulsa tegangan listrik. Satu satunya kerugian EEPROM adalah diperlukan tegangan yang berbeda untuk penghapusan, penulisan dan pembacaan data yang tersimpan. Flash Memory, pendekatan serupa dengan teknologi EEPROM, sel flash berbasis pada transistor tunggal yang dikontrol oleh muatan yang terjebak. Memori flash memiliki densitas yang lebih besar yang menghasilkan kapasitas yang lebih tinggi dan biaya lebih rendah per bit. Perangkat tersebut memerlukan tegangan suplai daya tunggal, dan mengkonsumsi daya lebih rendah dalam operasinya. Konsumsi daya rendah pada memori flash membuatnya menarik untuk digunakan dalam perangkat portable yang dikendalikan dengan baterai. Aplikasi yang umum antara lain komputer hand held, telepon selular, kamera digital, dan MP3 player. 8

9 Pada komputer hand held dan telepon selular, memori flash menyimpan software yang diperlukan untuk mengoperasikan peralatan tersebut, sehingga meniadakan perlunya disk drive. Pada kamera digital, memori flash digunakan untuk menyimpan data image, pada MP3 player memori flash menyimpan data yang merupakan representasi suara. Telepon selular, kamera digital dan MP3 player adalah contoh yang baik sistem embedded. Random Access Memory (RAM) RAM adalah memory yang dapat digunakan sebagai tempat penyimpanan data dan program sementara sewaktu digunakan oleh prosesor. Jika komputer atau aliran listrik dimatikan, maka data dan program di RAM akan hilang (volatile). Kecepatan membaca data RAM ini lebih cepat jika dibandingkan dengan Harddisk. Dalam RAM data dapat dibaca dan ditulisi (read / write) secara acak (random) oleh pemakai, karena komputer menulis data kedalam memory secara acak. Pada saat ini kebanyakan RAM berbentuk Chip yang berisi transistor-transistor dalam untai Flip Flop yang disebut Metal Oxide Semiconductor RAM (MOSRAM), teknologi sebelumnya berbentuk Card. Ada dua jenis MOSRAM yaitu RAM statis dan RAM dinamis. Pada RAM dinamis sifatnya seperti kapasitor makin lama makin hilang memory-nya, untuk mencegah hal ini disetiap lokasi memory harus disegarkan kembali (refresh) setiap dua milidetik dengan membaca dan menuliskan kembali. Lain halnya dengan RAM statis tidak perlu dilakukan refresh. Jenis-jenis RAM dibedakan dalam yang berbasis Chip dan Card; Berbasis Chip: Static RAM (SRAM), statis dan bersifat semi volatile, digunakan untuk membantu komputer dalam kecepatan proses dan tidak perlu refresh. Dynamic RAM (DRAM), dinamis dan bersifat volatile, digunakan untuk membantu komputer dalam kecepatan proses dan memerlukan refresh. Selain itu DRAM juga digunakan secara luas dalam unit memori komputer karena densitas tinggi dan biaya yang cukup rendah. Non Volatile RAM (NVRAM), memiliki daya listrik sendiri melalui sebuah baterai mini, sehingga mampu menyimpan daya meskipun komputer atau aliran listrik dimatikan, berfungsi untuk menyimpan jam, tanggal, program setup dan konfigurasi komputer. Ferro Electric RAM (FRAM), tidak memerlukan daya listrik atau baterai mini karena sudah menggunakan daya medan listrik. 9

10 Berbasis Card: Extended Data Output RAM (EDO RAM), jenis RAM untuk prosesor Pentium yang pertama kali dibuat, mempunyai kapasitas memori 8 MB sampai maksimum 16 MB dengan standar PC 66/100 Synchronous Dynamic RAM (SD RAM), dinamis untuk generasi Pentium I, II dan III. Kecepatan bus dari memori berkisar pada frekwensi 66 Mhz sampai dengan 133 Mhz atau disebut dengan memori PC 66/100/133. SDRAM adalah pengembangan yang lebih baru dalam teknologi memori DRAM yang opersinya disinkronisasikan langsung dengan sinyal clock. SDRAM dapat digunakan dengan kecepatan clock diatas 100 MHz. Chip tersebut didisain untuk memenuhi syarat prosesor yang tersedia secara komersial yang digunakan dalam volume besar. Double Data Rate RAM (DDR RAM), dinamis untuk generasi Pentium IV (DDR 400). Memiliki banyak tipe dan umumnya dikelompokkan berdasarkan bandwidth dan dipengaruhi besarkan clock yang diberikan memori itu nantinya. Tipe yang ditawarkan PC 1600 / 2100 / 2700 / 3200 dengan clock 400 Mhz. DDR Dual Channel RAM, tidak sama pemasangannya dengan SDRAM atau DDR biasa, tetapi tipe ini berteknologi sama dengan memori Rambus Dynamic RAM (RD RAM) yang memerlukan sistem dual channel, yaitu keharusan untuk memasang dua keping modul memori dengan kecepatan dan kapasitas yang sama untuk mendukung kerja motherboard. Disamping itu ada penambahan dua pasang memori terminator, untuk mendukung memori standar PC 2700 / 3200 / 4000 dengan clock 500 / 800 Mhz. Twister DDR Dual Channel RAM, memori tipe TwinX / Twinmatch / Twister atau kode CMX yang menandakan memori ini bisa digunakan pada dual channel motherboard. SODIMM RAM, memori yang biasa digunakan untuk kelas server maupun notebook. Kinerja Memori RAM Sebelumnya komputer menggunakan modul memori circuit board tipe Single In- Line Memory Module (SIMM) untuk jenis memori EDO RAM dengan kapasitas antara 8 MB sampai 16 MB, kemudian telah beredar modul memori dalam jenis slot Dual In-Line Memory Module (DIMM) berada di mainboard yang diletakkan dengan soket processor. Dengan memori DIMM, maka digunakan jenis memori SDRAM yang mempunyai jumlah 168 pins, sedang untuk memori DDR RAM mempunyai jumlah sebanyak 184 pins, dimana terdapat satu tonjolan pada bagian tengah RAM sebagai batas pemisah, antara 100 pins untuk bagian sebelah kiri dan 84 pins untuk bagian sebelah kanan. 10

11 Untuk pemilihan jenis memori sangat dipengaruhi kinerja processor, karena perbedaan antar internal bus pada processor dengan internal bus pada memori akan berakibat fatal bagi kecepatan proses pengolahan aplikasi data, untuk itu perbandingan keduanya haruslah sebanding. Memori Asosiatif Random Access Memory (Ram) dan Read Only Memory (ROM) adalah jenis memori yang mempunyai suatu kesamaan, yaitu keduanya diakses melalui suatu alamat. Pemberian suatu alamat menyebabkan memori mengembalikannya dengan isi alamat tersebut. Sebaliknya, organisasi memori yang sangat berbeda, disebut sebagai suatu content addressable memori (CAM) atau memori asosiatif, disasarkan pada pengaksesan isi, bukan alamat. Pemberian suatu data (nilai) menyebabkan pencarian suatu lokasi pada memori yang berisi nilai tersebut. Pada sebuah memori asosiatif, semua pencarian lokasi memori dilakukan secara simultan dan paralel dengan basis isi data untuk melihat apakah ada yang berisi nilai yang diinginkan. Suatu lokasi yang berisi angka tersebut akan mengirim sinyal untuk mengindikasikan bahwa nilai tersebut telah ditemukan. Karena memori asosiatif melakukan pencarian data secara paralel, maka memori asosiatif lebih cepat daripada RAM dalam pencarian memori. Pada aplikasi tertentu, seperti operasi yang melihat ke suatu tabel, mereka merupakan suatu alternatif organisasi memori yang sangat berguna. Namun, seperti yang akan kita lihat nanti, memori asosiatif akan lebih mahal harganya daripada RAM, karena adanya sirkuit logika tambahan yang diperlukan untuk pencocokan dan pemilihan. Cache Memory Tempat penyimpanan sementara (volatile) sejumlah kecil data untuk meningkatkan kecepatan pengambilan atau penyimpanan data di memori oleh prosesor yang berkecepatan tinggi. Dahulu cache disimpan di luar prosesor dan dapat ditambahkan. Misalnya pipeline burst cache yang biasa ada di komputer awal tahun 90-an. Akan tetapi seiring menurunnya biaya produksi die atau wafer dan untuk meningkatkan kinerja, cache ditanamkan di prosesor. Memori ini biasanya dibuat berdasarkan desain memori statik. Keefektifan mekanisme cache didasarkan pada properti program komputer yang disebut locality of reference. Analisa program menunjukkan bahwa sebagian besar waktu eksekusinya digunakan untuk routine dimana banyak instruksi dieksekusi secara berulangkali. 11

12 Memori Ekstensi Tambahan memori yang digunakan untuk membantu proses - proses dalam komputer, biasanya berupa buffer. Peranan tambahan memori ini sering dilupakan akan tetapi sangat penting artinya untuk efisiensi. Biasanya tambahan memori ini memberi gambaran kasar kemampuan dari perangkat tersebut, sebagai contoh misalnya jumlah memori VGA, memori soundcard. Direct Memory Access (DMA) Yaitu Digunakan untuk I/O device yang dapat memindahkan data dengan kecepatan tinggi (mendekati frekuensi bus memori). Device controller memindahkan data dalam blok - blok dari buffer langsung ke memory utama atau sebaliknya tanpa campur tangan prosesor. Interrupt hanya terjadi tiap blok bukan tiap word atau byte data. Seluruh proses DMA dikendalikan oleh sebuah controller bernama DMA Controller (DMAC). DMA Controller mengirimkan atau menerima signal dari memori dan I/O device. Prosesor hanya mengirimkan alamat awal data, tujuan data, panjang data ke DMA Controller. Interrupt pada prosesor hanya terjadi saat proses transfer selesai. Hak terhadap penggunaan bus memory yang diperlukan DMA controller didapatkan dengan bantuan bus arbiter yang dalam PC sekarang berupa chipset Northbridge. Memori Tersier Pada standar arsitektur sequential computer ada tiga level utama tingkatan penyimpaana: primer, sekunder, and tersier. Memori tersier menyimpan data dalam jumlah yang besar (terabytes, atau bytes), tapi waktu yang dibutuhkan untuk mengakses data biasanya dalam hitungan menit sampai jam. Saat ini, memori tersiser membutuhkan instalasi yang besar berdasarkan / bergantung pada disk atau tapes. Memori tersier tidak butuh banyak operasi menulis tapi memori tersier tipikal-nya write ones atau read many. Meskipun per megabites-nya pada harga terendah, memory tersier umumnya yang paling mahal, elemen tunggal pada modern super computer installations. Ciri ciri lain memori tersier adalah non volatile, offline storage, umumnya dibangun pada removable media contoh optical disk, flash memory. Virtual Memory Manajemen memori pada intinya adalah menempatkan semua bagian proses yang akan dijalankan kedalam memori sebelum proses itu dijalankan. Untuk itu, semua bagian proses itu harus memiliki tempat sendiri di dalam memori fisik. 12

13 Tetapi tidak semua bagian dari proses itu akan dijalankan, misalnya: Pernyataan atau pilihan yang hanya akan dieksekusi pada kondisi tertentu. Contohnya adalah: pesan-pesan error yang hanya muncul bila terjadi kesalahan saat program dijalankan. Fungsi - fungsi yang jarang digunakan. Pengalokasian memori yang lebih besar dari yang dibutuhkan. Contoh: array, list dan tabel. Pada memori berkapasitas besar, hal-hal ini tidak akan menjadi masalah. Akan tetapi, pada memori yang sangat terbatas, hal ini akan menurunkan optimalisasi utilitas dari ruang memori fisik. Sebagai solusi dari masalah-masalah ini digunakanlah konsep memori virtual. Memori virtual adalah suatu teknik yang memisahkan antara memori logis dan memori fisiknya. Teknik ini menyembunyikan aspek-aspek fisik memori dari pengguna dengan menjadikan memori sebagai lokasi alamat virtual berupa byte yang tidak terbatas dan menaruh beberapa bagian dari memori virtual yang berada di memori logis. Berbeda dengan keterbatasan yang dimiliki oleh memori fisik, memori virtual dapat menampung program dalam skala besar, melebihi daya tampung dari memori fisik yang tersedia. Prinsip dari memori virtual yang patut diingat adalah bahwa: "Kecepatan maksimum eksekusi proses di memori virtual dapat sama, tetapi tidak pernah melampaui kecepatan eksekusi proses yang sama di sistem tanpa menggunakan memori virtual." Konsep memori virtual pertama kali dikemukakan Fotheringham pada tahun 1961 pada sistem komputer Atlas di Universitas Manchester, Inggris (Hariyanto, Bambang: 2001). Sebagaimana dikatakan di atas bahwa hanya sebagian dari program yang diletakkan di memori fisik. Hal ini memberikan keuntungan: Berkurangnya proses M / K yang dibutuhkan (lalu lintas M / K menjadi rendah). Misalnya untuk program butuh membaca dari disk dan memasukkan dalam memory setiap kali diakses. Ruang menjadi lebih leluasa karena berkurangnya memori fisik yang digunakan. Contoh, untuk program 10 MB tidak seluruh bagian dimasukkan dalam memori fisik. Pesan - pesan error hanya dimasukkan jika terjadi error. Meningkatnya respon, karena menurunnya beban M / K dan memori. Bertambahnya jumlah pengguna yang dapat dilayani. Ruang memori yang masih tersedia luas memungkinkan komputer untuk menerima lebih banyak permintaan dari pengguna. Gagasan utama dari memori virtual adalah ukuran gabungan program, data dan stack melampaui jumlah memori fisik yang tersedia. Sistem operasi menyimpan bagian-bagian proses yang sedang digunakan di memori fisik (memori utama) dan sisanya diletakkan di disk. 13

14 Begitu bagian yang berada di disk diperlukan, maka bagian di memori yang tidak diperlukan akan dikeluarkan dari memori fisik (swap - out) dan diganti (swap - in) oleh bagian disk yang diperlukan itu. Memori virtual diimplementasikan dalam sistem multiprogramming. Misalnya: 10 program dengan ukuran 2 Mb dapat berjalan di memori berkapasitas 4 Mb. Tiap program dialokasikan 256 KByte dan bagian-bagian proses swap in) masuk ke dalam memori fisik begitu diperlukan dan akan keluar (swap out) jika sedang tidak diperlukan. Dengan demikian, sistem multiprogramming menjadi lebih efisien. Memori virtual dapat dilakukan melalui dua cara: Permintaan pemberian halaman (demand paging). Permintaan segmentasi (demand segmentation). Contoh: IBM OS/2. Algoritma dari permintaan segmentasi lebih kompleks, karena itu jarang diimplementasikan. Gambar virtual memori Proteksi Memori Proteksi adalah sebuah sistem yang mencegah sebuah proses dari pengambilan memori proses lain yang sedang berjalan pada komputer yang sama dan pada saat yang sama pula. Proteksi memori selalu mempekerjakan hardware (Memory Manajemen Unit) dan sistem software untuk mengalokasikan memori yang berbeda untuk proses yang berbeda dan untuk mengatasi exception yang muncul ketika sebuah proses mencoba untuk mengakses memori di luar batas. 14

15 Efektivitas dari proteksi memori berbeda antara sistem operasi yang satu dengan yang lainnya. Ada beberapa cara yang berbeda untuk mencapai proteksi memori. Segmentasi dan pemberian halaman adalah dua metode yang paling umum digunakan. Segmentasi adalah skema manajemen memori dengan cara membagi memori menjadi segmen - segmen. Dengan demikian, sebuah program dibagi menjadi segmen-segmen. Segmen adalah sebuah unit logis, yaitu unit yang terdiri dari beberapa bagian yang berjenis yang sama. Segmen dapat terbagi jika terdapat elemen di tabel segmen yang berasal dari dua proses yang berbeda yang menunjuk pada alamat fisik yang sama. Saling berbagi ini muncul di level segmen dan pada saat ini terjadi semua informasi dapat turut terbagi. Proteksi dapat terjadi karena ada bit proteksi yang berhubungan dengan setiap elemen dari segmen tabel. Bit - proteksi ini berguna untuk mencegah akses ilegal ke memori. Caranya: menempatkan sebuah array di dalam segmen itu sehingga perangkat keras manajemen memori secara otomatis akan mengecek indeks array-nya legal atau tidak. Pemberian halaman merupakan metode yang paling sering digunakan untuk proteksi memori. Pemberian halaman adalah suatu metoda yang memungkinkan suatu alamat fisik memori yang tersedia dapat tidak berurutan. Proteksi memori di lingkungan halaman bisa dilakukan dengan cara memproteksi bit - bit yang berhubungan dengan setiap frame. Biasanya bit - bit ini disimpan didalam sebuah tabel halaman. Satu bit bisa didefinisikan sebagai baca - tulis atau hanya baca saja. Setiap referensi ke memori menggunakan tabel halaman untuk menemukan nomor frame yang benar. Pada saat alamat fisik sedang dihitung, bit proteksi bisa mengecek bahwa kita tidak bisa menulis ke mode tulis saja. Ketika sebuah program berjalan di luar batas memori, DOS, Windows 3.x, Windows 95 / 98 dan sistem operasi lain sebelumnya, tidak dapat mengatasi hal tersebut. Sistem operasi seperti Unix, OS/2, Windows NT, 2000 dan XP lebih tahan dan mengizinkan program tersebut untuk diberhentikan tanpa mempengaruhi program lain yang sedang aktif. Ruang Alamat Logika dan Fisik Alamat Logika adalah alamat yang dibentuk di CPU, disebut juga alamat virtual. Alamat fisik adalah alamat yang telihat oleh memori. Waktu kompilasi dan waktu pemanggilan menghasilkan daerah dimana alamat logika dan alamat fisik sama. Sedangkan pada waktu eksekusi menghasilkan alamat fisik dan logika yang berbeda. Kumpulan alamat logika yang dibuat oleh program adalah ruang alamat logika. Kumpulan alamat fisik yang berkorespondensi dengan alamat logika disebut ruang alamat fisik. Untuk mengubah dari alamat logika ke alamat fisik diperlukan suatu perangkat keras yang bernama Memory Management Unit (MMU). 15

16 Gambar MMU Register utamanya disebut register relokasi. Nilai pada register relokasi bertambah setiap alamat dibuat oleh proses pengguna, pada waktu yang sama alamat ini dikirim ke memori. Program pengguna tidak dapat langsung mengakses memori. Ketika ada program yang menunjuk ke alamat memori, kemudian mengoperasikannya, dan menaruh lagi di memori, akan di lokasikan awal oleh MMU, karena program pengguna hanya berinterkasi dengan alamat logika. Pengubahan dari alamat logika ke alamat fisik adalah pusat dari manajemen memori. Seluruh proses dan data berada di memori fisik ketika dieksekusi. Ukuran dari memori fisik terbatas. Untuk mendapatkan utilisasi ruang memori yang baik, kita melakukan pemanggilan dinamis. Dengan pemanggilan dinamis, sebuah rutin tidak akan dipanggil sampai diperlukan. Semua rutin diletakkan di disk, dalam format yang dapat dialokasikan ulang. Program utama di tempatkan di memori dan dieksekusi. Jika sebuah rutin memanggil rutin lainnya, maka akan dicek dulu apakah rutin yang dipanggil ada di dalam memori atau tidak, jika tidak ada maka linkage loader dipanggil untuk menempatkan rutin yang diinginkan ke memori dan memperbaharui tabel alamat program untuk menyesuaikan perubahan. Kemudian kontrol diletakan pada rutin yang baru dipanggil. Keuntungan dari pemanggilan dinamis adalah rutin yang tidak digunakan tidak pernah dipanggil. Metode ini berguna untuk kode dalam jumlah banyak, ketika muncul kasus-kasus yang tidak lazim, seperti rutin yang salah. Dalam kode yang besar, walaupun ukuran kode besar, tapi yang dipanggil dapat jauh lebih kecil. Pemanggilan Dinamis tidak memerlukan bantuan sistem operasi. Ini adalah tanggung-jawab para pengguna untuk merancang program yang mengambil keuntungan dari metode ini. Sistem operasi dapat membantu pembuat program dengan menyediakan kumpulan data rutin untuk mengimplementasi pemanggilan dinamis. 16

17 2. Memori Sekunder (Secondary Storage) Memori Sekunder (Secondary storage) atau yang biasa juga disebut external storage, adalah storage yang terpisah atau tidak berhubungan langsung dengan Central Processing Unit (CPU). Memori sekunder digunakan untuk menyimpan atau menampung data yang lebih besar dan pemanen, bisa juga dikatakan sebagai back-up dari memori utama. Data dalam memori sekunder tidak dikontrol langsung oleh komputer, meskipun datanya berasal dari memori utama. Kelemahan dari memori utama adalah tidak dapat menyimpan data yang permanen dan kapasitas penyimpanannya terbatas, sehingga diciptakanlah memori sekunder. Data pada memori sekunder adalah data yang sebelum dan sesudah diproses oleh komputer. Sistem operasi bertanggungjawab atas aktivitas - aktivitas yang berkaitan dengan manajemen disk seperti: o Free - space management. o alokasi penyimpanan. o penjadwalan disk. Sebelum membahas jenis jenis memori sekunder, ada baiknya mengenal beberapa istilah dalam manajemen disk terlebih dahulu. Beberapa aspek yang termasuk aspek penting dalam Managemen Disk: Format Disk Disk adalah salah satu tempat penyimpanan data. Sebelum sebuah disk dapat digunakan, disk harus dibagi - bagi dalam beberapa sektor. Sektor - sektor ini yang kemudian akan dibaca oleh pengendali. Pembentukan sektor - sektor ini disebut low level formatting atau physical formatting. Low level formatting juga akan mengisi disk dengan beberapa struktur data penting seperti header dan trailer. Header dan trailer mempunyai informasi seperti nomor sektor, dan Error Correcting Code (ECC). ECC ini berfungsi sebagai correcting code karena mempunyai kemampuan untuk mendeteksi bit yang salah, menghitung nilai yang benar dan kemudian mengubahnya. Ketika proses penulisan, ECC di-update dengan menghitung bit di area data. Pada proses pembacaan, ECC dihitung ulang dan dicocokan dengan nilai ECC yang tersimpan saat penulisan. Jika nilainya berbeda maka dipastikan ada sektor yang terkorup. Agar dapat menyimpan data, OS harus menyimpan struktur datanya dalam disk tersebut. Proses itu dilakukan dalam dua tahap, yaitu partisi dan logical formatting. Partisi akan membagi disk menjadi beberapa silinder yang dapat diperlakukan secara independen. Logical formatting akan membentuk sistem berkas disertai pemetaan disk. Terkadang sistem berkas ini dirasakan menggangu proses alokasi suatu data, sehingga diadakan sistem partisi lain yang tidak mengikutkan pembentukan sistem berkas, disebut raw disk. 17

18 Boot Block Saat sebuah komputer dijalankan, sistem akan mencari sebuah initial program yang akan memulai segala sesuatunya. Initial program-nya (initial bootstrap) bersifat sederhana dan akan menginisialisasi seluruh aspek yang diperlukan bagi komputer untuk beroperasi dengan baik seperti CPU registers, controller, dan yang terakhir adalah Sistem Operasinya. Pada kebanyakan komputer, bootstrap disimpan di ROM (read only memory) karena letaknya yang tetap dan dapat langsung dieksekusi ketika pertama kali listrik dijalankan. Letak bootstrap di ROM juga menguntungkan karena sifatnya yang read only memungkinkan dia untuk tidak terinfeksi virus. Untuk melakukan tugasnya, bootstrap mencari kernel di disk dan me-load kernel ke memori dan kemudian loncat ke initial address untuk memulai eksekusi OS. Untuk alasan praktis, bootstrap sering dibuat berbentuk kecil (tiny loader) dan diletakkan di ROM, yang kemudian akan me-load full bootstrap dari disk bagian disk yang disebut boot block. Perubahan menjadi bentuk simple ini bertujuan jika diadakan perubahan pada bootstrap, maka struktur ROM tidak perlu dirubah semuanya. Bad Block Bad block adalah satu atau lebih sektor yang cacat atau rusak. Kerusakan ini dapat diakibatkan karena kerentanan disk jika sering dipindah - pindah atau kemasukan benda asing. Dalam disk sederhana seperti IDE controller, bad block akan ditangani secara manual seperti dengan perintah format pada MS-DOS yang akan mencari bad block dan menulis nilai spesial ke FAT entry agar tidak mengalokasikan branch routine ke blok tersebut. SCSI mengatasi bad block dengan cara yang lebih baik. Daftar bad block-nya dipertahankan oleh controller pada saat low level formatting, dan terus diperbarui selama disk itu digunakan. Low level formatting akan memindahkan bad sector itu ke tempat lain yang kosong dengan algoritma sector sparing atau forwarding. Sector sparing dijalankan dengan ECC mendeteksi bad sector dan melaporkannya ke OS, sehingga saat sistem dijalankan sekali lagi, controller akan menggantikan bad sector tersebut dengan sektor kosong. algoritma lain yang sering digunakan adalah sector slipping. Ketika sebuah bad sector terdeteksi, sistem akan meng-copy semua isi sektor ke sektor selanjutnya secara bertahap satu - satu sampai ditemukan sektor kosong. Misal bad sector di sektor 7, maka isinya akan dipindahkan ke sektor 8, isi sektor 8 dipindahakan ke 9 dan seterusnya. 18

19 Jenis - Jenis Memori Sekunder: Pita Magnetik (Magnetic tape), untuk membaca dan menulis data dari dan ke pita magnit melalui read / write head, dimana proses menulis pada pita magnit sifatnya destructive, yaitu bila data baru ditulis dan data yang lama akan langsung terhapus. Sedangkan proses membaca dari pita magnit adalah bersifat non-destructive, yaitu sesudah dibaca pita magnetic masih berisi data yang sama sebelum dibaca. Pita magnetik merupakan salah satu jenis memori sekunder yang digunakan untuk penyimpanan offline yang besar. Pita magnetik juga berfungsi sebagai media transfer data yang paling sederhana antara mesin-mesin yang tidak mempunyai sambungan komunikasi secara langsung. Karakteristik pita magnetik: o Ukuran pita tape: lebar ½ inch atau 35 mm, dilapisi dengan medium perekaman magnetik Panjang pita ada yang 600, 800, 1200 dan 2400 feets o Pita ini biasanya terbagi menjadi 7 atau 9 track searah dengan panjang pita tersebut. o Pita tape terbuat dari bahan campuran plastik dan ferric oxide o Jumlah data yang disimpan terkecil adalah 20 MB dan untuk jenis tape optis dapat menyimpan 1000 GB atau 1 Terabyte dan panjang pitanya 800 m. o Organisasi file pada tape adalah sequential organization, yaitu penyusunan yang berurut sehingga untuk mencari data dimulai dari data pertama sampai data tersebut ditemukan. o Pengambilan data tertentu (retrieval) sangat lambat, karena sebelum sampai data yang dimaksud harus melalui dan membaca data demi data sebelumnya, ini disebut sequential access. o Data yang disimpang dalam magnetic tape umumnya data yang tidak memerlukan perubahan (data baku) atau untuk backup data o Kecepatan baca atau mencatat data pada pita tape tergantung model dan instruksinya, namun dapat diperkirakan antara sampai bytes per detiknya. Bit-bit direkam sebagai spot magnetik pada tiap track dan membentuk suatu karakter; ada satu bit yang umumnya digunakan sebagai sebuah bit paritas untuk pendeteksian kesalahan. Kerapatan rekaman (recording density) umumnya diekspresikan dalam byte per inchi (bpi), umumnya 800, 1600 dan 6250 bpi. Pita tersebut diproses oleh sebuah tape drive yang memiliki satu head read / write untuk setiap track dan mampu membaca atau menulis satu karakter penuh pada suatu satuan waktu. Karena keadaan fisik tape drive tersebut, maka pita harus dipindahkan dalam kecepatan tertentu untuk melakukan pembacaan dan penulisan. 19

20 Kecepatan piranti pita magnetik tersebut adalah antara 18,75 hingga 200 inchi per detik. Jika pita berhenti, maka dibutuhkan waktu lagi untuk mendapatkan perpindahan yang cukup cepat untuk melakukan pembacaan dan penulisan. Jika pita berhenti diantara dua karakter, maka kita tidak akan mungkin memindahkannya dengan cukup cepat untuk pembacaan dan penulisan pada saat karakter berikutnya lewat di bawah head read / write. Untuk mengatasi hal tersebut, karakter disimpan dalam kelompok-kelompok yang disebut sebagai record. Panjang record bisa tetap (fixed) atau variable. Record-record dipisahkan oleh gap antar record (interrecord gap) dan karakter akhir record (end of record character). Besar gap antar record antara 0,3 sampai 0,75 inchi. Jika record pendek, maka hampir semua kapasitas penyimpanan pita akan terbuang percuma menjadi gap antar record. Karena itu untuk meningkatkan utilitas pita, record dibentuk sedemikian rupa sehingga mereka jauh lebih panjang daripada gap yang dibutuhkan. Sekelompok record membentuk sebuah file. File dipisahkan oleh sebuah gap (kira-kira 3 inchi) dan karakter akhir file (end of file character). Semua record dibaca dan ditulis sekaligus dan pita hanya berhenti pada gap antar record. Pita dapat dipercepat selama gap tersebut sampai ke record berikutnya. Pita magnetik merupakan sistem memori akses sekuensial (sequential access memory). Pada jenis media penyimpanan ini, data ditulis sesuai urutan pemunculan mereka. Pada pembacaan data, setiap record diuji secara sekuensial sampai data yang diinginkan dapat kita peroleh. Oleh karena itu, waktu akses sangat tergantung pada posisi record tersebut pada pita pada saat ia diperlukan dan pada posisi head read / write sepanjang pita. Kecepatan data pada piranti pita magnetik berkisar antara kilo byte per detik. Jenis Magnetic Tape Drive: Media input berbentuk cassette tipe drive internal dengan interface IDE mempunyai kapasitas 30 GB Media input berbentuk cassette perangkap back up portable tipe drive eksternal dengan interface USB mempunyai kapasitas memori 20 GB. Eksternal drive tape dengan tipe single drive, yaitu single catridge dan 7 catridges, dengan interface USB mempunyai cartridge kapasitas 200 GB dan native 400 GB compressed, untuk transfer data rate 35 Mpbs, native 70 Mbps compressed. 20

21 Magnetic disk, mempunyai tipe: o Floppy disk (diskette), mulai diperkenalkan sekitar tahun Berbentuk cakram lentur dan berbentuk mini, dipakai di Personal Computer (PC). Terbuat dari bahan plastik mylar, yaitu plastik tipis yang dilapisi bahan magnectic dan pada bagian atasnya diberi lapisan Iron Oxide (Oxid Besi), sehingga dapat berfungsi untuk merekam data dan mempunyai daya penggerak berkisar 300 rpm. Floppy disk lebih murah harganya daripada hard disk, karena putarannya lebih lambat pada saat membaca atau menulis data. Floppy disk lebih rentah terhadap gesekan di permukaan magnetiknya. Memiliki kapasitas kecil > 1 2 MB. Pada floppy disk ada sebuah lubang segi empat yang letaknya dipinggiran floppy disk. Lubang ini berguna untuk melindungi data yang ada pada floppy disk agar data tersebut tidak hilang, yaitu dengan cara menutup lubang tersebut. Pada floppy disk ini jumlah tracks yang digunakan tergantung pada jenis komputer yang digunakan. Jenis dan ukuran floppy disk: Floppy disk 8 inci, lebih banyak digunakan pada komputer mini dan mainframe, dengan kapasitas 5,5 MB Floppy disk 5 ¼ inci, mempunyai dua tipe yaitu Double Density (DD) dengan kapasitas 360 KB dan High Density (HD) dengan kapasitas 1,2 MB Floppy disk 3 ½ inci, mempunyai dua tipe yaitu Double Density (DD) dengan kapasitas 720 KB dan High Density (HD) dengan kapasitas 1, 44 MB dan 2, 88 MB o Zip Drive adalah floppy drive yang dapat dipindah - pindahkan, dimana menggunakan floppy disk yang berkapasitas tinggi dengan volume penyimpanan data 100 MB dan 250 MB. Zip drive sendiri tidak termasuk yang tercepat, namun bila pertimbangan portabilitasnya, maka tidak salah untuk memilih model Zip drive dengan koneksi USB (universal Serial Bus) akan lebih mudah untuk gonta ganti antar PC dalam mentransfer file besar dan kompatible dengan disk drive 1, 44 Mb. 21

22 o Flash Disk Adalah piranti penyimpan dari floppy drive jenis lain yang mempunyai kapasitas memori 128 MB, dengan menggunakan kabel interface jenis USB (Universal Serial Bus), sangat praktis dan ringan dengan ukuran berkisar 96 x 32 mm dan pada bagian belakang bentuknya agak menjurus keluar, digunakan untuk tempat penyimpanan baterai jenis AAA dan terdapat port USB yang disediakan penutupnya yang berbentuk sama dengan body utamanya dan juga mempunyai layar LCD yang berukuran 29,5 x 11 mm. Flash disk dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti : o Sebagai storage (penyimpan data) o Sebagai MP3 player o Sebagai voice recording o Sebagai FM Tuner (radio) Keempat fungsi ini dikendalikan dengan tombol tombol yang tersedia di kedua sisi samping body nya, yaitu : o Untuk storage salah satu tombol difungsikan melakukan lock agar data didalamnya dapat diproteksi o Untuk fitur MP3 player tersedia sebuah tombol on / off, tombol menu serta tombol tombol bantuan untuk mengatur setting yang disediakan. o Untuk sumber tenaga disediakan sebuah port khusus untuk menampung daya baterai jenis AAA dibagian belakang dalam penggunaan MP3 player, voice recording ataupun FM tuner. o Untuk penyimpan data biasa, sumber tenaga diambil langsung melalui USB yang dikoneksi ke PC, secara otomatis di layar monitor akan menyala dan dan menampilkan pesan pada layar yang memberitahukan bahwa koneksi sedang berlangsung antara flash drive dengan PC. Flash disk mempunyai kemampuan transfer data untuk penulisan mencapai 350 Kbps, sedangkan untuk pembacaan mencapai 665 Kbps. Pada perlengkapan pendukungnya tersedia peralatan earphone, baterai jenis AAA, kabel ektensi USB dan CD driver flash disk untuk install. Untuk versi windows ME, windows 2000 dan windows XP sudah dapat mendeteksi untuk konfigurasi flash disk, kecuali sistem operasi windows 98 belum dapat mendeteksi secara otomatis, jadi harus diinstall driver-nya terlebih dahulu. 22

23 Pada teknologi masa kini, flash memory mengalami perkembangan penyimpan data dengan kapasitas menjadi 512 MB (megabyte) hingga 1 GB (gigabyte) dan dengan ukuran sekitar 18 x 16,5 x 7,5 mm yang mempunyai kemampuan transfer data sekitar 480 Mbps, sehingga untuk pengunaan file dengan memori 120 Mb, dapat melakukan pembacaan data sekitar 88 Mbps dan untuk penulisan data sekitar 5 Mbps. Bentuknya aneka ragam ada yang seukuran lebih kecil atau lebih besar dari keluaran pertamanya. Bahkan saat ini ada yang berkapasitas sekitar 2, 2 GB dengan ukuran seperti kotak kecil. o Hard Disk, biasa disebut juga dengan cakram keras berbentuk piringan hitam terbuat dari alumunium dan dilapisi bahan magnetic. Hard disk sudah menjadi komponen utama dari PC untuk sistem operasi. Komponenkomponen bagian hard disk terdiri dari sebuah jarum untuk membaca data di cakram. Mempunyai kapasitas lebih besar dari floppy disk. Kecepatan putarannya bervariasi, ada yang 5400 putaran per menit bahkan ada yang sampai 7200 putaran per menit. Kemampuan sebuah hardisk biasanya ditentukan oleh banyaknya data yang bisa disimpan. Besarnya bervariasi, ada yang 1,2 GB hingga 80 GB. 1 GB sama dengan 1000 MB, sedangkan 1 MB sama dengan 1000 KB. Spesifikasi Kinerja Hard Disk: Kecepatan Putar dari Platter (piringan), mempunyai penggerak 5400, 7200, sampai Rpm, sehingga semakin besar kapasitas penggeraknya semakin cepat platter dari suatu hard disk berputar akan semakin baik dan cepat dalam proses baca dan tulis (simpan) data. Kecepatan Waktu (seek time), adalah waktu yang dibutuhkan dalam satuan millisecond oleh hard disk untuk memindahkan head-nya dari sebuah track ke track berikutnya dan memindahkan head-nya dari sebuah track terluar ke track terdalam untuk membandingkan perpindahan head dalam hard disk. Untuk spesifikasi seek time dikenal dengan istilah: o Average Seek Time, yaitu nilai rata-rata dari seek time paling tinggi dan seek time paling rendah. o Track to Track Seek Time, yaitu waktu yang dibutuhkan oleh hard disk untuk memindahkan head-nya dari sebuah track ke track berikutnya yang bersebelahan. 23

24 o Full Stroke Seek Time, yaitu waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan head antara track terdalam dengan track terluar. Areal Density, adalah banyaknya data yang disimpan untuk suatu daerah dengan ukuran tertentu. Latency, adalah waktu yang dibutuhkan hard disk dalam memindahkan head-nya untuk membuat sektor yang diinginkan berada tepat dibawah head. Setelah membutuhkan seek time pada saat head tiba di track, lokasi sektor yang diinginkan itu letaknya berdekatan dengan lokasi head dan sebentar lagi sektor tersebut akan melewati head tersebut. Head Switch Time, adalah waktu yang diperlukan hard disk untuk men-switch head ketika menulis file yang besar pada sebuah cylinder tanpa perpindahan head ke cylinder lain. Access Time, adalah waktu yang dibutuhkan hard disk dalam menunjukkan Total Delay antara dimulainya operasi baca / tulis dengan waktu sebelum hard disk membaca / menulis, bisa juga dikatakan Access Time adalah Average Seek Time ditambah dengan Average Latency. Direct Access, proses pengambilan data tertentu (retrieval) yang sangat cepat karena dapat langsung menuju ke data yang dimaksud. Gambar struktur hard disk 24

25 Array Disk Raid (Hard disk dengan RAID System) Kecepatan prosesor telah meningkat sangat pesat sampai saat ini. Performa prosesor telah digandakan setiap 18 bulan. Kecepatan memori semikonduktor telah meningkat pada tingkat menengah. Peningkatan yang relatif paling kecil dalam hal kecepatan adalah pada perangkat penyimpanan disk, yang waktu aksesnya masih berada pada orde milidetik. Perangkat performa tinggi cenderung mahal, terkadang dimungkinkan untuk mencapai performa sangat tinggi pada harga yang terjangkau dengan menggunakan sejumlah perangkat biaya rendah yang beroperasi secara paralel. Banyak disk drive magnetik dapat digunakan untuk menyediakan unit penyimpanan performa tinggi. Pada tahun 1988, para peneliti di Universitas California Berkeley mengusulkan sistem penyimpanan yang berbasis banyak disk sebanyak 5 (lima) disk. Mereka menyebutnya RAID (Redundant Array of Inexpensive Disk). Bila menggunakan banyak disk juga memungkinkan untuk meningkatkan keandalan sisten secara keseluruhan. Para peneliti tersebut mengusulkan 6 (enam) konfigurasi yang berbeda. Konfigurasi tersebut dikenal sebagai tingkat RAID sekalipun tidak terdapat hirarki. Tiga karakteristik umum dari RAID, yaitu: 1. Menurut Stallings [Stallings2001], RAID adalah sebuah sebuah set dari beberapa physical drive yang dipandang oleh sistem operasi sebagai sebuah logical drive. 2. Data didistribusikan ke dalam array dari beberapa physical drive. 3. Kapasitas disk yang berlebih digunakan untuk menyimpan informasi paritas, yang menjamin data dapat diperbaiki jika terjadi kegagalan pada salah satu disk. Selain data stripping dan mirroring, ada satu tindakan lagi yaitu kombinasi stripping dan mirroring. Tindakan ini membutuhkan banyak biaya karena harus mengadakan lebih dari dua buah disk sebagai pembagi dan back-up data. RAID juga sebagai alternatif sekuriti kerusakan data, karena disk memiliki resiko yang tinggi mengalami kerusakan. Kerusakan disk dapat berakibat turunnya kinerja atau hilangnya sejumlah data. Walaupun sudah dibuatkan sistem backup data, tetap saja kemungkinan itu ada, karenanya reliabilitas dari suatu disk harus dapat terus ditingkatkan. 25

26 Peningkatan Kehandalan dan Kinerja Peningkatan Kehandalan dan Kinerja dari disk dapat dicapai melalui dua cara: 1. Redudansi Peningkatan kehandalan disk dapat dilakukan dengan redundansi, yaitu menyimpan informasi tambahan yang dapat dipakai untuk membentuk kembali informasi yang hilang jika suatu disk mengalami kegagalan. Salah satu teknik untuk redundansi ini adalah dengan cara mirroring atau shadowing, yaitu dengan membuat duplikasi dari tiap - tiap disk. Jadi, sebuah disk logical terdiri dari 2 disk physical, dan setiap penulisan dilakukan pada kedua disk, sehingga jika salah satu disk gagal, data masih dapat diambil dari disk yang lainnya, kecuali jika disk kedua gagal sebelum kegagalan pada disk pertama diperbaiki. Pada cara ini, berarti diperlukan media penyimpanan yang dua kali lebih besar daripada ukuran data sebenarnya. Akan tetapi, dengan cara ini pengaksesan disk yang dilakukan untuk membaca dapat ditingkatkan dua kali lipat. Hal ini dikarenakan setengah dari permintaan membaca dapat dikirim ke masing-masing disk. Cara lain yang digunakan adalah paritas blok interleaved, yaitu menyimpan blok-blok data pada beberapa disk dan blok paritas pada sebuah (atau sebagian kecil) disk. 2. Paralelisme Peningkatan kinerja dapat dilakukan dengan mengakses banyak disk secara paralel. Pada disk mirroring, di mana pengaksesan disk untuk membaca data menjadi dua kali lipat karena permintaan dapat dilakukan pada kedua disk, tetapi kecepatan transfer data pada setiap disk tetap sama. Kita dapat meningkatkan kecepatan transfer ini dengan cara melakukan data striping ke dalam beberapa disk. Data striping, yaitu menggunakan sekelompok disk sebagai satu kesatuan unit penyimpanan, menyimpan bit data dari setiap byte secara terpisah pada beberapa disk (paralel). Level RAID dibagi menjadi 6 (enam): o RAID Level 0, adalah konfigurasi dasar yang dimaksudkan untuk meningkatkan performa. Suatu file besar tunggal disimpan dalam beberapa unit disk terpisah dengan memecah file menjadi sejumlah bagian yang lebih kecil dan menyimpan pecahan tersebut pada disk yang berbeda. 26