PENGERTIAN ,CARA KERJA,KOMPONEN &FUNGSI HARD DISK

Pengertian, Cara Kerja, Komponen dan Fungsi Hard Disk
Hard Disk adalah suatu storage device atau sebuah komponen pada komputer yang berfungsi sebagai media penyimpanan data (storage) dan juga termasuk dalam memory eksternal dari sebuah komputer.


Pengertian Hard Disk

Hard disk adalah media penyimpanan data permanen, jadi data tidak hilang meskipun listrik sudah dimatikan. Hard disk berisi cakram magnetik yang mampu menyimpan data. Hard disk ditemukan pertama kali oleh Reynold Johnson di tahun 1956. Hard disk pertama berukuran 4.4 MB.

Satuan data hard disk dinyatakan dalam Byte (B) dan satuan transfer data hard disk dinyatakan dalam bit (b). Sekarang ukuran hard disk sudah mencapai 500GB bahkan 1000 GB (1 Terra Byte), sehingga menyimpan data menjadi lebih leluasa.

Beberapa pabrik pembuat hard disk yang terkenal yaitu Seagate, Maxtor, West Digital, Quantum, Samsung.
Cara Kerja Hard Disk

Spindle memiliki sebuah penggerak yang disebut spindle motor, yang berfungsi untuk memutar pelat hard disk dalam kecepatan tinggi. Perputaran ini diukur dalam satuan rotation per minute (RPM). Makin cepat putaran tiap menitnya, makin bagus kualitas hard disk tersebut. Ukuran yang lazim kita dengar adalah 5400, 7200, atau 10.000RPM.

Sebuah peranti baca-tulis elektromagnetik yang disebut dengan heads ditempatkan pada kedua permukaan pelat. Heads berukuran kecil ini ditempatkan pada sebuah slider, sehingga heads bisa membaca data/informasi yang tersimpan pada pelat dan merekam informasi ke dalam pelat tersebut.

Slider ini dihubungkan dengan sebuah lengan yang disebut actuator arms. Actuator arms ini sendiri dipasang mati pada poros actuator, di mana seluruh mekanisme gerakan dari actuator ini dikendalikan oleh sebuah papan pengendali (logic board) yang mengomunikasikan setiap pertukaran informasi dengan komponen komputer yang lainnya. Antara actuator dengan karena keduanya dihubungkan dengan sebuah kabel pita tipis. Kabel inilah yang menjadi jalan instruksi dari dan ke dalam pelat hard disk.

Jumlah pelat masing-masing hard disk berbeda-beda, tergantung dari ukuran/daya tampung masing-masing pelat dan ukuran hard disk secara keseluruhan.

Sebuah pelat hard disk pada umumnya memiliki daya tampung antara 10 atau 20gigabyte (GB). Sebuah hard disk yang berkapasitas total 40GB berarti memiliki 2 pelat, sedangkan bila berukuran 30GB, ia memiliki dua buah pelat berukuran 10 dan 20GB atau tiga buah pelat berukuran 10GB. Masing-masing pelat hard disk mampu menangani/menampung puluhan juta bit data. Data-data ini dikelompokkan ke dalam kelompok-kelompok yang lebih besar, sehingga memungkinkan pengaksesan informasi yang lebih cepat dan mudah.

Masing-masing pelat memiliki dua buah head, satu berada di atas permukaan pelat, satunya lagi ada di bawah head. Dari sini ketahuan bahwa hard disk yang memiliki tiga buah pelat misalnya (rata-rata sebuah hard disk memang terdiri atas tiga pelat) memiliki total enam permukaan dan enam head.

Masing-masing pelat memiliki kemampuan merekam dan menyimpan informasi dalam suatu lingkaran konsentris yang disebut track (bayangkan track ini seperti lintasan dalam suatu arena perlombaan atletik).

Masing-masing track terbagi lagi dalam bagian-bagian yang lebih kecil yang disebut sektor (sector). Nah, setiap sektor dalam tracktrack hard disk ini mampu menampung informasi sebesar 512 bytes.

Sektor-sektor dalam sebuah hard disk ini tidak dikelompokkan secara mandiri tetapi dikelompokkan lagi dalam sebuah gugusan yang lebih besar yang disebut cluster. Apa fungsi peng-cluster-an ini? Tak lain adalah untuk membuat mekanisme penulisan dan penyimpanan data menjadi lebih sederhana, lebih efisien, tidak berisiko salah, dan dengan demikian memperpanjang umur hard disk.

Sekarang kita ambil contoh ketika kita tengah menjalankan sebuah program spreadsheet pada komputer kita. Ketika kita memasukkan data ke dalam program spreadsheet, di sana terjadi ribuan atau bahkan jutaan pengaksesan disk secara individual. Dengan demikian, memasukkan data berukuran 20megabyte (MB) ke dalam sektor-sektor berukuran 512 byte jelas akan memakan waktu dan menjadi tidak efisien.
Fungsi Hard Disk

Hard disk merupakan ruang simpan utama dalam sebuah computer. Di situlah seluruh sistem operasi dan mekanisme kerja kantor dijalankan, setiap data dan informasi disimpan.

Dalam sebongkah hard disk, terdapat berbagai macam ruangruang kecil (direktori, folder, subdirektori, subfolder), yang masing-masing dikelompokkan berdasarkan fungsi dan kegunaannya. Di situlah data-data diletakkan.

Ruang kecil dalam hard disk bekerja dalam logika saling tergantung (interdependent). Data/informasi dalam satu ruang kadangkala diperlukan untuk menggerakkan data/ informasi yang berada di ruang lain. Ada ruang di mana data di dalamnya tidak boleh diutak-atik atau dipindahkan ke tempat lain, ada ruang di mana kita bisa membuang dan menaruh data secara bergantian sesuai kebutuhan.

Hard disk terdiri atas beberapa komponen penting. Komponen utamanya adalah pelat (platter) yang berfungsi sebagai penyimpan data. Pelat ini adalah suatu cakram padat yang berbentuk bulat datar, kedua sisi permukaannya dilapisi dengan material khusus sehingga memiliki pola-pola magnetis. Pelat ini ditempatkan dalam suatu poros yang disebut spindle.


Komponen Hard Disk

1. Spindle

Hard disk terdiri dari spindle yang menjadi pusat putaran dari keping-keping cakram magnetik penyimpan data. Spindle ini berputar dengan cepat, oleh karena itu harus menggunakan high quality bearing.

Dahulu hard disk menggunakan ball bearing namun kini hard disk sudah menggunakan fluid bearing. Dengan fluid bearing maka gaya friksi dan tingkat kebisingan dapat diminimalisir. Spindle ini yang menentukan putaran hard disk. Semakin cepat putaran rpm hard disk maka semakin cepat transfer datanya.

2. Cakram Magnetik (Magnetic Disk)

Pada cakram magnetik inilah dilakukan penyimpanan data pada hard disk. Cakram magnetik berbentuk plat tipis dengan bentuk seperti CD-R. Dalam hard disk terdapat beberapa cakram magnetik.

Hard disk yang pertama kali dibuat, terdiri dari 50 piringan cakram magnetik dengan ukuran 0.6 meter dan berputar dengan kecepatan 1.200 rpm. Saat ini kecepatan putaran hard disk sudah mencapai 10.000rpm dengan transfer data mencapai 3.0 Gbps.

3. Read-write Head

Read-write Head adalah pengambil data dari cakram magnetik. Head ini melayang dengan jarak yang tipis dengan cakram magnetik. Dahulu head bersentuhan langsung dengan cakram magnetik sehingga mengakibatkan keausan pada permukaan karena gesekan. Kini antara head dan cakram magnetik sudah diberi jarak sehingga umur hard disk lebih lama.

Read-write head terbuat bahan yang terus mengalami perkembangan, mulai dari Ferrite head, MIG (Metal-In-Gap) head, TF (Thin Film) Head, (Anisotropic) Magnetoresistive (MR/AMR) Heads, GMR (Giant Magnetoresistive) Heads dan sekarang yang digunakan adalah CMR (Colossal Magnetoresistive) Heads.

4. Enclosure

Enclosure adalah lapisan luar pembungkus hard disk. Enclosure berfungsi melindungi semua bagian dalam hard disk agar tidak terkena debu, kelembaban dan hal lain yang dapat mengakibatkan kerusakan data.

Dalam enclosure terdapat breath filter yang membuat hard disk tidak kedap udara, hal ini bertujuan untuk membuang panas yang ada didalam hard disk karena proses putaran spindle dan pembacaan Read-write head.

5. Interfacing Module

Interfacing modul berupa seperangkat rangkaian elektronik yang mengendalikan kerja bagian dalam hard disk, memproses data dari head dan menghasilkan data yang siap dibaca oleh proses selanjutnya. Interfacing modul yang dahulu banyak dipakai adalah sistem IDE (Integrated Drive Electronics) dengan sistem ATA yang mempunyai koneksi 40 pin.

Teknologi terbaru dari interfacing module adalah teknologi Serial ATA (SATA). Dengan SATA maka satu hard disk ditangani oleh satu bus tersendiri didalam chipset, sehingga penanganannya menjadi lebih cepat dan efisien. hard disk SATA sekarang perlahan sudah menggantikan hard disk ATA yang makin lama mulai hilang dari pasaran.
Teknologi Hard Disk

1. RAID (Redudancy Array of Independent Disk)

RAID adalah teknologi penggabungan beberapa hard disk yang oleh sebuah operating system komputer dianggap menjadi satu hard disk. Konsep ini pertama kali didefinisikan oleh David A. Patterson, Garth A. Gibson dan Randy Katz dari University of California, Berkeley pada tahun 1987.

Keuntungan RAID adalah peningkatan kecepatan akses pada hard disk. Dengan menggantikan hard disk besar dengan beberapa hard disk kecil maka dimungkinkan pembacaan data secara paralel pada masing-masing hard disk. RAID diibatatkan sebuah database hard disk yang menghasilkan data secara paralel sesuai dengan indeks pengalamatan hard disk.

2. S.M.A.R.T (Self Monitoring, Analysis and Reporting Technology)

SMART adalah teknologi monitoring kinerja hard disk. Dengan SMART maka hard disk mampu mendeteksi adanya error dan melaporkan error ini kepada sistem. SMART paertama kali dipelopori oleh COMPAQ, namun kini hampir semua menggunakan teknologi SMART.

Keuntungan penggunaan SMART adalah adanya peringatan dini terhadap ketidak normalan yang terjadi pada hard disk sehingga pengguna dapat melakukan tindakan preventif seperti memback-up data.

Read More

CMOS

CMOS
Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS) atau semikonduktor–oksida–logam komplementer, adalah sebuah jenis utama dari rangkaian terintegrasi. Teknologi CMOS digunakan di mikroprosesor, pengontrol mikro, RAM statis, dan sirkuit logika digital lainnya. Teknologi CMOS juga digunakan dalam banyak sirkuit analog, seperti sensor gambar, pengubah data, dan trimancar terintegrasi untuk berbagai jenis komunikasi. Frank Wanlass berhasil mematenkan CMOS pada tahun 1967
CMOS juga sering disebut complementary-symmetry metal–oxide–semiconductor or COSMOS (semikonduktor–logam–oksida komplementer-simetris). Kata komplementer-simetris merujuk pada kenyataan bahwa biasanya desain digital berbasis CMOS menggunakan pasangan komplementer dan simetris dari MOSFET semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n untuk fungsi logika.
Dua karakter penting dari CMOS adalah kekebalan desahnya yang tinggi dan penggunaan daya statis yang rendah. Daya hanya diambil saat transistor dalam CMOS berpindah di antara kondisi hidup dan mati. Akibatnya, peranti CMOS tidak menimbulkan bahang sebanyak sirkuit logika lainnya, seperti logika transistor-transistor (TTL) atau logika NMOS, yang hanya menggunakan peranti tipe-n tanpa tipe-p. CMOS juga memungkinkan chip logika dengan kepadatan tinggi dibuat.
Kalimat "metal–oxide–semiconductor" atau semikonduktor–logam–oksida adalah sebuah sebutan pada struktur fisik beberapa transistor efek medan, memiliki gerbang elektrode logam yang terletak di atas isolator oksida logam, yang juga berada di atas bahan semikonduktor. Aluminium digunakan pertama kali, tetapi sekarang digunakan bahan polisilikon. Gerbang logam lain dibuat seiring kedatangan material dielektrik permitivitas tinggi di dalam proses pembuatan CMOS, seperti yang diumumkan oleh IBM dan Intel untuk node 45 nanometer dan lebih kecil.

Detail teknis
"CMOS" merujuk pada desain sirkuit digital tertentu, dan proses-proses yang digunakan untuk mengimplementasikan sirkuit tersebut dalam rangkaian terintegrasi. Sirkuit CMOS memboroskan lebih sedikit daya saat statis, dan memungkinkan penempatan sirkuit yang lebih padat daripada teknologi lain yang mempunyai fungsi sama. Saat keuntungan ini menjadi lebih diinginkan, proses CMOS dan variannya mendominasi sirkuit digital terintegrasi modern.
Sirkuit CMOS menggunakan kombinasi MOSFET tipe-n dan tipe-p untuk mengkonstruksi gerbang logika dan sirkuit digital yang ditemui di komputer, peralatan komunikasi, dan peralatan pemroses sinyal. Walaupun logika CMOS dapat dibangun dari komponen terpisah (seperti pada proyek pemula), biasanya produk CMOS adalah rangkaian terintegrasi yang terdiri dari jutaan transistor pada sepotong silikon seluas antara 0,1 hingga 4 sentimeter persegi. Peranti tersebut biasanya disebut dengan chip, sedangkan untuk perindustrian juga disebut dengan die (tunggal) atau dice (jamak).
Komposisi
Prinsip utama dibalik litar CMOS yang menjadikannya dapat digunakan untuk gerbang logik adalah penggunaan MOSFET type-p dan type-n untuk membuat jalan menuju keluaran dari sumber tegangan atau dibumikan. Ketika jalan menuju keluaran dibuat dari sumber tegangan, litar ini disebut pull-up. Di lain pihak, litar dinyatakan pull-down jika jalan menuju keluaran dibuat dari bumi.
Pembalikan
litar CMOS didesain sedemikian rupa sehingga semua transistor PMOS harus mempunyai masukan dari sumber tegangan ataupun dari transistor PMOS lainnya. Sama dengan hal itu, semua transistor NMOS harus mempunyai masukan dari ground atau transistor NMOS lainnya. Komposisi dari transistor PMOS menimbulkan resistansi rendah ketika tegangan rendah dikenakan padanya, dan resistansi tinggi ketika tegangan tinggi dikenakan padanya. Di lain pihak, komposisi dari transistor NMOS mengakibatkan resistansi tinggi ketika tegangan rendah dikenakan padanya, dan resistansi rendah ketika tegangan tinggi dikenakan padanya.
Gambar di kiri menunjukkan apa yang terjadi jika sebuah masukkan disambungkan ke transistor PMOS dan transistor NMOS. Ketika tegangan masukan A rendah, transistor NMOS mempunyai resistansi tinggi sehingga mencegah tegangan untuk bocor ke ground, sedangkan transistor PMOS mempunyai resistansi rendah sehingga memungkinkan sumber tegangan untuk memindahkan tegangan menuju ke keluaran melalui transistor PMOS. Keluaran seharusnya menunjukkan tegangan tinggi (logika 1).
Di lain pihak, ketika tegangan di masukan A tinggi, transistor PMOS akan memiliki resistansi tinggi sehingga menghalangi sumber tegangan dari keluaran, sedangkan transistor NMOS mempunyai resistansi rendah yang memungkinkan keluaran untuk membuang ke ground. Ini akan menyebabkan keluaran menunjukkan tegangan rendah (logika 0). Singkatnya, keluaran transistor PMOS dan NMOS selalu komplementer. Karenanya, keluaran sirkuit CMOS pada dasarnya adalah pembalikan dari masukan.
Kejodohan
Karakteristik penting dari sirkuit CMOS adalah kejodohan antara transistor PMOS dan transistor NMOS. Sebuah sirkuit CMOS didesain sehingga selalu ada jalur dari keluaran ke salah satu sumber tegangan atau ground. Untuk menyelesaikannya, kombinasi dari semua jalur ke sumber tegangan hapus merupakan komplemen dari jalur ke ground. Ini dapat diselesaikan dengan mudah dengan menentukan salah satu adalah NOT lainnya. Logika bekerja berdasarkan hukum De Morgan sehingga transistor PMOS paralel ekivalen dengan transistor NMOS seri, sedangkan transistor PMOS seri ekivalen dengan transistor NMOS paralel.

Logika
Fungsi logika yang lebih kompleks seperti AND dan OR memerlukan manipulasi jalur di antara gerbang untuk membuat logika. Ketika sebuah jalur yang terdiri dari dua transistor seri, lalu semua transistor hapus mempunyai resistansi rendah untuk membiarkan tegangan melewatinya, menunjukkan sebuah gerbang AND. Ketika sebuah jalur terdiri dari dua transistor paralel, lalu salah satu transistor harus mempunyai resistansi rendah untuk membiarkan tegangan melewatinya, menunjukkan gerbang OR.
Diperlihatkan di kanan adalah diagram sirkuit dari gerbang NAND di logika CMOS. Jika semua masukan A dan B tinggi, dan semua transistor NMOS (separuh bawah) akan menghantar, dan transistor PMOS (separuh atas) tidak menghantar, dan sebuah jalur akan terbentuk antara keluaran dan Vss (ground), membuat keluaran rendah. Jika salah satu masukan A atau B rendah, salah satu transistor NMOS tidak akan menghantar, sedangkan salah satu transistor NMOS akan menghantar, dan jalur akan terbentuk antara keluaran dan Vdd (sumber tegangan), membuat keluaran tinggi.
Sebuah keunggulan logika CMOS daripada logika NMOS adalah semua pensakelaran antara rendah-tinggi dan tinggi-rendah adalah cepat karena transistor pull-up memiliki resistansi rendah saat dihidupkan, tidak seperti resistor beban di logika NMOS. Untuk tambahan, sinyal keluaran mengayun penuh di antara catu positif dan negatif. Sinyal yang kuat dan simetris ini membuat CMOS lebih kebal terhadap desah.
Perhitungan kekomplekan
Untuk desain sel standar digital, atau langsung saja utuk CMOS, sebuah ukuran yang umum untuk menentukan kekomplekan suatu desain logika adalah gerbang ekivalen (GE).
Daya: pensakelaran dan bocoran
Logika CMOS memboroskan lebih sedikit daya dibandingkan dengan logika NMOS karena CMOS hanya memboroskan daya hanya saat pensakelaran ("daya dinamis"). Pada proses 90 nanometer modern, pensakelaran keluaran memerlukan waktu 120 pikosekon, dan berulang setiap sepuluh nanosekon. Logika NMOS memboroskan daya ketika keluaran rendah ("daya statis"), karena terdapat jalur dari Vdd ke Vss melalui resistor beban dan jaringan tipe-n.
Sirkuit CMOS memboroskan daya dengan mengisi kapasitas liar ketika pensakelaran. Muatan yang bergerak adalah perkalian antara kapasitas liar dengan perubahan tegangan. Kalikan dengan frekuensi pensakelaran untuk mendapatkan arus borosan, dan kalikan dengan tegangan lagi untuk mendapatkan borosan daya karakteristik peranti CMOS  .
Sebuah borosan daya yang lain ditemukan pada 1990-an saat kabel pada chip menjadi lebih panjang dan lebih tipis. Gerbang CMOS pada ujung kabel tersebut menerima transisi masukan yang lambat. Ditengah-tengah transisi masukan, semua transistor baik NMOS ataupun PMOS untuk sementara hidup bersamaan, dan arus mengalir langsung dari Vdd ke Vss. Daya yang digunakan disebut daya "linggis". Desain yang hati-hati dimana menghindari kawat penggerak yang terlalu panjang mengurangi borosan ini, dan sekarang daya linggis selalu lebih rendah daripada daya pensakelaran.
Baik transistor NMOS ataupun PMOS memiliki gerbang–sumber tegangan tahan. Desain CMOS yang beroperasi pada tegangan catu yang jauh lebih tinggi dari tegangan tahan (Vdd lebih dari 5 V, dan Vth untuk transistor NMOS dan PMOS adalah 700 mV).
Untuk mempercepat desain, produsen beralih ke bahan gerbang yang memiliki tegangan tahan yang lebih rendah. Sebuah transistor NMOS modern dengan Vth of 200 mV memiliki kebocoran arus pratahan yang signifikan. Desain yang berusaha mengoptimalkan proses pembuatan untuk borosan daya minimum selama operasi telah menekan Vth sehingga bocoran arus kira-kira sama dengan daya pensakelaran. Sebagai akibatnya, peranti tersebut memboroskan daya walaupun tidak terjadi pensakelaran. Pengurangan bocoran daya menggunakan bahan baru dan desain sistem sangat dibutuhkan untuk menjaga eksistensi CMOS. Pabrikan memandang pengenalan dielektrik permitivitas tinggi untuk mengatasi bocoran arus pada gerbang dengan mengganti silikon dioksida dengan bahan yang mempunyai permitivitas lebih tinggi.
CMOS analog
Disamping penggunaan digital, teknologi CMOS juga digunakan untuk penggunaan analog. Sebagai contoh adalah IC op-amp CMOS. Teknologi CMOS juga sering digunakan untuk penggunaan frekuensi radio. Sesungguhnya,teknologi CMOS juga digunakan untuk sirkuit terintegrasi sinyal campuran (analog+digital).
Rentang suhu
Peranti CMOS konvensional bekerja antara suhu -55 °C hingga +125 °C. Ada juga kemungkinan CMOS silikon dapat bekerja hingga 40 kelvin.

Read More