EXTERNAL MEMORY ARSITEKTUR KOMPUTER

 PENGERTIAN EKSTERNAL MEMORY

    Memory Eksternal adalah memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan data atau program. Dengan kata lain memory ini termasuk perangkat keras untuk melakukan operasi penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar memori utama.

    Memori eksternal mempunyai dua fungsi utama yaitu sebagai penyimpan permanen untuk membantu fungsi RAM dan yang untuk mendapatkan memori murah yang berkapasitas tinggi bagi penggunaan jangka panjang.

JENIS EXTERNAL MEMORY

Berdasarkan jenis aksesnya memori eksternal dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu :

1.  DASD (Direct Access Storage Device) di mana ia mempunyai akses langsung terhadap data. Contoh : 
1. Magnetik (floppy disk, hard disk).
2. Removeable hard disk (Zip disk, Flash disk).
3. Optical Disk.  
2. SASD (Sequential Access Storage Device) : Akses data secara tidak langsung (berurutan), seperti pita magnetik. 

MAGNETIK DISK

    Magnetik Disk adalah piringan bundar yang terbuat dari bahan tertentu (logam atau plastik) dengan permukaan dilapisi bahan yang dapat di magnetisasi. Mekanisme baca/tulis menggunakan kepala baca atau tulis yang disebut head, merupakan komparan pengkonduksi (conducting coil). Desain fisiknya, head bersifat stasioner sedangkan piringan disk berputar sesuai kontrolnya.

    Terdapat dua metode layout data pada disk, yaitu constant angular velocity dan multiple zoned recording. Disk diorganisasi dalam bentuk cincin – cincin konsentris yang disebut track. Tiap track pada disk dipisahkan oleh gap. Fungsi gap untuk mencegah atau mengurangi kesalahan pembacaan maupun penulisan yang disebabkan melesetnya head atau karena interferensi medan magnet.

    Sejumlah bit yang sama akan menempati track – track yang tersedia. Semakin ke dalam disk maka kerapatan (density) disk akan bertambah besar. Data dikirim ke memori ini dalam bentuk blok, umumnya blok lebih kecil kapasitasnya daripada track. Blok – blok data disimpan dalam disk yang berukuran blok, yang disebut sector. Sehingga track biasanya terisi beberapa sector, umumnya 10 hingga 100 sector tiap tracknya.

MEKANISME MEMBACA DAN MENULIS

    Head harus bisa mengidentifikasi titik awal atau posisi – posisi sector maupun track. Caranya data yang disimpan akan diberi header data tambahan yang menginformasikan letak sector dan track suatu data. Tambahan header data ini hanya digunakan oleh sistem disk drive saja tanpa bisa diakses oleh pengguna. 

    Header data yang digunakan disk drive menemukan letak sector dan tracknya. Byte SYNCH adalah pola bit yang menandakan awal field data.

KARAKTERISTIK MAGNET DISK 

Karakteristik	Macam
Gerakan head	1. Fixed head (satu per track) 2. Movable head (satu per surface)
Portabilitas disk	1. Nonremovable disk 2. Removable disk
Sides	1. Single-sided 2. Double-sided
Platters	1. Single-platter 2. Multiple-platter
Mekanisme head	1. Contact (floppy) 2. Fixed gap 3. Aerodynamic gap (Winchester)

PERGERAKAN HEAD 

    Berdasarkan gerakan head, terdapat dua macam jenis yaitu head tetap (fixed head) dan head bergerak (movable head), Pada head tetap setiap track memiliki kepala head sendiri, sedangkan pada head bergerak, satu kepala head digunakan untuk beberapa track dalam satu muka disk. Mekanisme dalam head bergerak adalah lengan head bergerak menuju track yang diinginkan berdasarkan perintah dari disk drive-nya.

 PORTABILITAS DISK

    Karakteristik disk berdasar portabilitasnya dibagi menjadi disk yang tetap (nonremovable disk) dan disk yang dapat dipindah (removable disk). Keuntungan disk yang dapat dipindah atau diganti – ganti adalah tidak terbatas dengan kapasitas disk dan lebih fleksibel.  

    Karakteristik lainnya berdasarkan sides atau muka sisinya adalah satu sisi disk (single sides) dan dua muka disk (double sides). Kemudian berdasarkan jumlah piringannya (platters), dibagi menjadi satu piringan (single platter) dan banyak piringan (multiple platter).

MEKANISME HEAD

1.  Fixed Gap, Antara Piringan dengan Head dipisahkan oleh suatu jarak tertentu 
2. Contact,  Antara Piringan dengan Head tidak dipisahkan oleh sesuatu jarak tertentu,saling sentuh 
3.  Aerodynamic Gap ( Winchester ), Antara Piringan dengan Head dipisahkan oleh suatu jarak tertentu,tapi jarak tersebut berubah secara dinamis. 

FLOPPY DISK

    Media untuk mendistribusikan software maupun pertukaran data. Solusinya ditemukannya disket atau floppy disk oleh IBM. Karakteristik disket adalah head menyentuh permukaan disk saat membaca ataupun menulis. Hal ini menyebabkan disket tidak tahan lama dan sering rusak. Untuk mengurangi kerusakan atau aus pada disket, dibuat mekanisme penarikan head dan menghentikan rotasi disk ketika head tidak melakukan operasi baca dan tulis. Namun akibatnya waktu akses disket cukup lama.

HARDDISK

    Harddisk adalah sebuah komponen perangkat keras yang menyimpan data sekunder dan berisi piringan magnetis. Harddisk diciptakan pertama kali oleh insinyur IBM, Reynold Johnson di tahun 1952.

     IDE DISK (Harddisk) 

    Saat IBM menggembangkan PC XT, menggunakan sebuah hardisk Seagate 10 MB untuk menyimpan program maupun data. Harddisk ini memiliki 4 head, 306 silinder dan 17 sektor per track, dicontrol oleh pengontrol disk Xebec pada sebuah kartu plug-in. 

    Teknologi yang berkembang pesat menjadikan pengontrol disk yang sebelumnya terpisah menjadi satu paket terintegrasi, diawali dengan teknologi drive IDE (Integrated Drive Electronics) pada tengah tahun 980. 

    Teknologi saat itu IDE hanya mampu menangani disk berkapasitas maksimal 528 MB dan mengontrol 2 disk. 

    IDE berkembang menjadi EIDE (Extended Integrated Drive Electronics) mampu menangani harddisk lebih dari 528 MB dan mendukung pengalamatan LBA (Logical Block Addressing), yaitu metode pangalamatan yang hanya memberi nomer pada sektor – sektor mulai dari 0 hingga maksimal.

    Metode ini mengharuskan pengontrol mampu mengkonversi alamat–alamat LBA menjadi alamat head, sektor dan silinder.

    Peningkatan kinerja lainnya adalah kecepatan tranfer yang lebih tinggi, mampu mengontrol 4 disk, mampu mengontrol drive CD-ROM.

 SCSI DISK (Harddisk)

    Disk SCSI (Small Computer System Interface) mirip dengan IDE dalam organisasi pengalamatannya. 

    Perbedaan pada piranti antarmukanya yang mampu mentransfer data dalam kecepatan tinggi. 

    Kecepatan transfernya tinggi, merupakan standar bagi komputer UNIX dari Sun Microsystem, HP, SGI, Machintos, Intel terutama komputer – komputer server jaringan, dan vendor–vendor lainnya. 

    SCSI sebenarnya lebih dari sekedar piranti antarmuka harddisk. 

    SCSI adalah sebuah bus karena mampu sebagai pengontrol hingga 7 peralatan seperti: harddisk, CD ROM, rekorder CD, scanner dan peralatan lainnya. Masing–masing peralatan memiliki ID unik sebagai media pengenalan oleh SCSI.

WAKTU AKSES DISK 

1. Seek time: Waktu yang dibutuhkan untuk memposisikan head pada track. 
2. Rotational Latency: Waktu yang dibutuhkan sektor untuk mencapai head. 
3. Access Time: Seek + Latency time. 

RAID (Redudancy Array of Independent Disk) 

    RAID (Redundancy Array of Independent Disk) merupakan organisasi disk memori yang mampu menangani beberapa disk dengan sistem akses paralel dan redudansi ditambahkan untuk meningkatkan reliabilitas.Kerja paralel menghasilkan resultan kecepatan disk yang lebih cepat.

    Teknologi database sangat penting dalam model disk ini karena pengontrol disk harus mendistribusikan data pada sejumlah disk dan juga pembacaan kembali.

Karakteristik umum disk RAID :

• RAID adalah sekumpulan disk drive yang dianggap sebagai sistem tunggal disk. 

• Data didistribusikan ke drive fisik array. 

• Kapasitas redudant disk digunakan untuk menyimpan informasi paritas, yang menjamin recoveribility data ketika terjadi masalah atau kegagalan disk. 

    RAID Tingkat 0 

• Sebenarnya bukan RAID, karena tidak menggunakan redudansi dalam meningkatkan kinerjanya.

• Data didistribusikan pada seluruh disk secara array merupakan keuntungan dari pada menggunakan satu disk berkapasitas besar. 

• RAID-0 menjadi model data strip pada disk dengan suatu management tertentu hingga data sistem data dianggap tersimpan pada suatu disk logik. 

• Mekanisme transfer data dalam satu sektor sekaligus sehingga hanya baik untuk menangani transfer data besar. 

    RAID Tingkat 1

• Redundansi diperoleh dengan cara menduplikasi seluruh data pada disk mirror-nya 

• Seperti RAID-0,RAID-1 juga menggunakan teknologi stripping 

• Perbedaannya adalah dalam tingkat 1 setiap strip logik dipetakan ke dua disk yang secara logika terpisah sehingga setiap disk pada array akan memiliki mirror disk yang berisi data yang sama 

• RAID-1 mahal 

• RAID-1 memiliki kinerja 2 kali lipat dibandingkan RAID-0 pada operasi baca 

• RAID-1 masih bekerja berdasarkan sektor 

• Keuntungan RAID-1

     Permintaan pembacaan dapat dilayani oleh salah satu disk karena ada dua disk berisi data yang sama, tergantung waktu akses yang tercepat, Permintaan penyimpanan dilakukan pada dua disk secara paralel, Terdapat back up data dalam disk mirror-nya.

    RAID Tingkat 2

• RAID-2 menggunakan teknik akses paralel untuk semua disk. 

• Seluruh disk berpartisipasi dan mengeksekusi setiap permintaan sehingga terdapat mekanisme sinkronisasi perputaran disk dan headnya. 

• Teknologi stripping digunakan dalam tingkat ini, hanya stripnya berukuran kecil (word/byte). 

• Koreksi kesalahan menggunakan sistem bit paritas dengan kode hamming.

    RAID Tingkat 3

• RAID-3 hanya membutuhkan disk redudant tunggal dan tidak bergantung pada jumlah array.

• Bit paritas dikomputasikan untuk setiap data word dan ditulis pada disk paritas khusus.

• Saat terjadi kegagalan drive, data disusun kembali dari sisa data yang masih baik dan dari informasi paritasnya.

• Menggunakan akses paralel dengan data didistribusikan dalam bentuk strip-strip kecil.

• Kinerjanya menghasilkan transfer berkecepatan tinggi, namun hanya dapat mengeksekusi sebuah permintaan I/O saja sehingga kalau digunakan pada lingkungan transaksi data tinggi terjadi penurunan kinerja.

    RAID Tingkat 4

• Menggunakan teknik akses yang independen untuk setiap disknya sehingga permintaan baca atau tulis dilakukan secara paralel.

• RAID ini cocok untuk menangani sistem dengan kelajuan transfer data yang tinggi.

• Tidak memerlukan sinkronisasi disk.

• Stripping data dalam ukuran yang besar.

• Strip paritas bit per bit dihitung ke seluruh strip yang berkaitan pada setiap disk data.

• Paritas disimpan pada disk paritas khusus.

• Saat operasi penulisan array management software tidak hanya meng-update data tetapi juga paritas yang terkait. 

• Disk paritas khusus menjadikan keamanan data lebih terjamin tetapi memperlambat kinerja.

    RAID Tingkat 5

• Menggunakan metode penghitungan dua paritas untuk alasan keakuratan dan antisipasi terhadap koreksi kesalahan.

• Paritas tersimpan pada disk lainnya.

• Memiliki kecepatan transfer yang tinggi. 

OPTICAL MEMORY

    Dikembangkan oleh Philip dan Sony pada tahun 1980, CD merupakan disk yang tidak dapat di hapus yang dapat menyimpan lebih dari 60 menit informasi audio pada salah satu sisinya, CD mampu menyimpan data dalam jumlah besar menjadikannya media penyimpan yang fleksibel digunakan diberbagai peralatan seperti komputer, kamera video, MP 3 player dan lain-lain.

    CD ROM

Baik CD Audio maupun CD ROM menggunakan teknologi yang sama. 

Perbedaan utamanya adalah CD ROM player lebih kasar dan memiliki perangkat error correcting untuk menjamin bahwa data di transfer dengan benar dari disk ke komputer. 

Disk terbuat dari resin, seperti polycarbonate, dan di lapisi dengan permukaan yang sangat reflektif, biasanya alumunium.

Informasi yang di rekam secara digital di terbitkan sebagai sekumpulan lobang-lubang mikroskopik pada permukaan yang reflektif. 

Hal ini di lakukan pertama-tama dengan menggunakan laser berintensitas tinggi yang di fokuskan dengan teliti untuk membuat master disk. 

Permukaan yang berlubang disk salinan di lindungi dari debu dan gesekan dengan lapisan bening. 

Informasi di lacak dengan laser berintensitas rendah yang di tempatkan di dalam optical disk player atau drive unit.

Laser menyinari lapisan pelindung yang bening sementara motor memutar disk. 

Intensitas sinar laser yang direfleksikan akan berubah jika mengenai lubang-lubang tersebut. 

Perubahan ini akan dideteksi oleh fotosensor dan di konversikan menjadi signal digital.

KEUNTUNGAN CD ROM

1. Kapasitas informasinya jauh lebih besar dibandingkan dengan disk magnetik. 
2. Disk optik bersama-sama dengan datanya dapat di perbanyak dengan biaya murah.
3. Disk optik dapat dengan mudah di pindah-pindah.

Kekurangan CD ROM

1. CD ROM hanya dapat di baca saja.
2. CD ROM mempunyai akses yang lebih lama di bandingkan disk magnetik (lebih lama ½ detik).

WORM (write once read many)

    Pada WORM disiapkan sebuah disk sedemikian rupa sehingga disk tersebut dapat di tulisi sekali dengan menggunakan sinar laser berintensitas sedang. Dengan menggunakan kontroller disk yang harganya lebih mahal dibandingkan dengan CD ROM, pelanggan dapat menulis sekali dan juga membaca disk.

Pita Magnetik 

    Mengunakan sistem disk pada pembacaan dan penulisan. Medianya pita mylar lentur yang di lapisi dengan oksida magnet. Pita dan drive pita merupakan analog terhadap sistem tape recorder yang sering di gunakan dirumah - rumah.

Disk Optik Yang Dapat Dihapus

Disk dapat berulang-ulang ditulisi Keuntungannya : 

1. Berkapasitas besar (650 MB/disk).
2. Portabilitas dapat di pindahkan dari drive-nya.
3. Reliabilitas dan tahan lama. 
4. Disk dapat dibaca dan ditulisi berulang-ulang.

DISK Disk Masa Depan 

1. Format DVD.  
2. Format High Definition DVD. 
3. Format Blue Ray.

Sekian Terimakasih.