STORAGE atau Tempat Penyimpanan

STORAGE atau Tempat Penyimpanan

KONSEP STORAGE

Untuk menyimpan data baik dalam jangka waktu pendek maupun dalam waktu yang panjang dibutuhkan suatu media untuk melakukannya. Dalam hal ini dibutuhkan suatu media yang disebut dengan media penyimpanan atau storage.

Struktur disk merupakan suatu hal yang penting bagi penyimpanan informasi. Sistem modern menggunakan disk sebagai media penyimpanan sekunder. Dulu, pita yang memiliki waktu akses lebih lambat dari pada disk, digunakan sebagai media penyimpanan sekunder. Setelah disk banyak digunakan, tape cenderung digunakan untuk back-up, untuk menyimpan informasi yang tidak sering digunakan, sebagai media untuk memindahkan informasi dari satu sistem ke sistem lain, dan untuk menyimpan data yang cukup besar bagi sistem disk.

Bentuk penulisan disk drive  modern adalah array satu dimensi yang besar dari blok logika. Blok logika merupakan satuan unit terkecil dari transfer. Ukuran blok logika umumnya sebesar 512 bytes walaupun disk dapat diformat ke level rendah (low level formatted) sehingga ukuran blok logika dapat ditentukan, misalnya 1024 bytes. Array  satu dimensi dari blok  logika  tersebut dipetakan ke  sektor dalam disk secara sekuensial. Sektor 0 adalah sektor pertama dari track pertama pada silinder paling luar (outermost cylinder). Proses pemetaan dilakukan secara berurut dari sektor 0, lalu ke seluruh track dari silinder tersebut, lalu ke seluruh silinder mulai dari silinder yang terluar.

 Ada dua macam aturan pemetaan (Disk Data Organization,) yaitu:

1.      Constant Angular Velocity (CAV)

kepadatan bit dari zona terdalam ke zona terluar semakin berkurang, kecepatan rotasi konstan, sehingga aliran data pun konstan. Digunakan pada Hard Disk. Di dalam CAV, saat head dari suatu storage device bergerak ke bagian track yang lebih dalam, kecepatan rotasi akan tetap dipertahankan.

a.      Karakteristik :

§  Kecepatan Rotasi tetap (Constant RPM )

·         Ukuran Block tetap

§  Jumlah sektor tetap

b.      Implikasi

·      Sederhana dalam pengalamatan dan pengawasan

·      Kepadatan bit pada lintasan ( track) semakin keluar semakin berkurang

·      Umumnya digunakan pada sistem terdahulu yaitu disk magnetik

·      Kurang cocok untuk disk kapasitas besar

                                                                

                                                     

                                                                Gambar Pivot Arm Head

c.       Kapasitas CAV:

Block = merupakan data yang ada pada  1 sector 1 track di suatu permukaan (side)

Rumus :           B =  T  S  b

Keterangan:

1.      T = banyak track

2.      S = banyak sektor= banyak blok tiap track

3.      b = jumlah  bytes tiap block

4.      B = Total kapasitas data pada disk

                    

d.      Waktu akses CAV

                             3 langkah operasional :

t_s = Seek Time = waktu memindahkan head pada track yang  

                      tepat

t_l = Latency Time  = waktu delay untuk menunggu block yang

                          diinginkan dibawah head

t_t = Transfer Time =waktu yang dibutuhkan untuk membaca 

                           block

        t_b = total block access time:     t_b = t_s + t_l + t_t

2.      Constant Linear Velocity

CLV (Constant Linear Velocity): kepadatan bit tiap track sama, semakin jauh sebuah track dari tengah disk, maka semakin besar jaraknya, dan juga semakin banyak yang dimilikinya. Digunakan pada CD-ROM dan DVD-ROM. Di dalam CLV, saat head dari suatu storage device bergerak ke bagian track yang lebih dalam, kecepatan rotasi akan bertambah

a.       karakteristik

·      Lintasan (track) tidak konsentris. 

·      Lintasan berupa spiral).

·      Kepadatan tiap track tetap

b.      implikasi

·         Penggunaan disk efisien

Selanjutnya kita lihat beberapa perkembangan teknologi media penyimpanan yang akan dijelaskan di dalam uraian-uraian berikut ini.

Host-Attached Storage (HAS) adalah pengaksesan storage melalui port I/O. Port-port ini menggunakan beberapa teknologi. PC biasanya menggunakan sebuah arsitektur bus I/O yang bernama IDE (Integrated Drive Electronic) atau ATA (AT Attachement). Arsitektur ini mendukung maksimal 2 drive per I/O bus. Arsitektur yang lebih baru yang menggunakan simplified cabling adalah SATA (Serial AT Attachement). High-end workstation dan server biasanya menggunakan arsitektur I/O yang lebih rumit, seperti SCSI atau FC (fiber channel).

SCSI singkatan dari Small Computer System Interface, adalah sebuah antarmuka bus berkinerja tinggi yang didefinisikan oleh panitia ANSI X3T9.2 (American National Standards Institute). Antarmuka ini digunakan untuk menangani perangkat input/output atau perangkat media penyimpanan. Perangkat yang umum menggunakan SCSI adalah hard disk, CD-ROM, scanner, atau printer.

Medium fisiknya biasanya adalah kabel ribbon yang memiliki jumlah konduktor yang banyak (biasanya 50 atau 68). SCSI mendukung maksimal 16 device dalam bus. Biasanya, device tersebut termasuk sebuah controller card dalam host (SCSI initiator, yang meminta operasi) dan sampai 15 storage device (SCSI target, yang menjalankan perintah).

Sebuah SCSI disk adalah sebuah SCSI target yang biasa, tapi protokolnya menyediakan kemampuan untuk menuliskan sampai 8 logical unit pada setiap SCSI target. Penggunaan logical unit addressing biasanya adalah perintah langsung pada komponen dari array RAID atau komponen dari removable media library.

FC atau fibre chanel adalah sebuah arsitektur seri berkecepatan tinggi yang dapat beroperasi pada serat atau pada kabel copper 4-konduktor. FC mempunyai dua varian. Pertama adalah sebuah switched fabric besar yang mempunyai 24-bit space alamat. Varian ini diharapkan dapat mendominasi di masa depan dan merupakan dasar dari SAN (storage-area network). Karena besarnya space alamat dan sifat switched dari komunikasi, banyak host dan device penyimpanan dapat di-attach pada fabric, memungkinkan fleksibilitas yang tinggi dalam komunikasi I/O. Varian FC lain adalah protokol loop (FC-AL) yang bisa menuliskan 126 device (drive dan controller).

Mekanisme penyimpanan data yang cocok untuk digunakan pada HAS . Perintah I/O yang menginisiasikan transfer data ke HAS device adalah membaca dan menulis logical data block yang diarahkan ke unit penyimpanan teridentifikasi yang spesifik (seperti bus ID, SCSI ID, dan target logical unit).

NAS (Network-Attached Storage) device adalah sebuah sistem penyimpanan yang mempunyai tujuan khusus yaitu untuk diakses dari jauh melalui data network. Klien mengakses NAS melalui RPC (Remote Procedure Call) seperti NFS untuk UNIX atau CIFS untuk Windows. RPC dibawa melalui TCP atau UDP (User Datagram Protocol) dari IP network biasanya dalam Local-Area Network (LAN) yang sama dengan yang membawa semua lalu lintas data ke klien. Unit NAS biasanya diimplementasikan sebagai sebuah RAID array dengan software yang mengimplementasikan interface Remote Procedure Call atau pemanggilan jarak jauh. NAS menyediakan jalan yang cocok untuk setiap protokol dalam sebuah LAN untuk saling berbagi pool penyimpanan dengan kemudahan yang sama seperti menamai dan menikmati akses seperti HAS protokol. Umumnya cenderung untuk lebih tidak efisien dan memiliki peforma yang lebih buruk dari penyimpanan direct-attached.

ISCSI adalah protokol NAS terbaru. Protokol ini menggunakan protokol IP network untuk membawa protokol SCSI. Host dapat memperlakukan penyimpanannya seperti direct-attached, tapi storage-nya sendiri dapat berada jauh dari host.

Storage-area Network (SAN) adalah network private (menggunakan protokol storage dari protokol network) yang menghubungkan server dan unit penyimpanan. Keunggulan SAN terletak pada fleksibilitasnya. Sejumlah host dan storage array dapat di-attach ke SAN yang sama, dan storage dapat dialokasikan secara dinamis pada host. Sebuah SAN switch mengizinkan atau melarang akses antara host dan storage. Sebagai contoh, apabila host kehabisan disk space, maka SAN dapat mengalokasikan storage lebih banyak pada host tersebut. SAN memungkinkan cluster server untuk berbagi storage yang sama dan memungkinkan storage array untuk memasukkan beberapa koneksi host langsung. SAN biasanya memiliki jumlah port yang lebih banyak, dan port yang lebih murah, dibandingkan storage array. FC adalah interkoneksi SAN yang paling umum.

1.1         DISK

Setiap media penyimpanan memiliki suatu alat untuk membaca dan menulis yang dikenal dengan nama head (pada harddisk) dan side (pada floppy). Tiap piringan memiliki dua sisi head/side, yaitu sisi 0 dan sisi 1. Setiap head/side dibagi menjadi lingkaran lingkaran konsentris yang disebut track. Kumpulan track yang sama dari seluruh head yang ada disebut cylinder. Suatu track dibagi lagi menjadi daerah-daerah lebih kecil yang disebut sector.

                               

Beberapa contoh dari media penyimpanan eksternal adalah harddisk, CD-ROM, DVD. Hampir semua media penyimpanan yang banyak dipakai belakangan ini berbentuk piringan dan operasi data dilakukan dengan perputaran piringan tersebut.

Dari perputaran ini, dikenal satuan rotasi yang disebut RPM (Rotation Per Minute). Semakin cepat putaran, maka waktu akses pun semakin cepat, namun semakin besar juga tekanan terhadap piringan sehingga makin besar panas yang dihasilkan. Untuk media berkapasitas besar dikenal beberapa item yang ukuran RPM nya sebagai berikut:

•        3600 RPM Pre-IDE

•        5200 RPM IDE

•        5400 RPM IDE/SCSI

•        7200 RPM IDE/SCSI

•        10000 RPM SCSI

Floppy disk drive yang menjadi standar pemakaian terdiri dari 2 ukuran yaitu 5.25” dan 3.5” yang masing-masing memiliki 2 tipe kapasitas Double Density (DD) dan High Density (HD). Floppy disk 5.25” kapasitasnya adalah 360 Kbytes (untuk DD) dan 1.2 Mbytes (untuk HD). Sedangkan floppy disk 3.5” kapasitasnya 720 Kbytes (untuk DD). Kapasitas yang dapat ditampung oleh floppy disk memang cenderung kecil, apalagi jika dibandingkan dengan kebutuhan transfer dan penyimpanan data yang makin lama makin besar. Floppy disk hanya dapat menyimpan file teks, karena keterbatasan kapasitas. Walaupun demikian, penulisan pada floppy disk dapat dilakukan berulang-ulang, walaupun memakan waktu yang relatif lama.

Seperti yang telah dikatakan, penulisan disk drive modern adalah dengan menggunakan array satu dimensi logical block yang besar. Dengan menggunakan sistem pemetaan ini, secara teori setidaknya kita dapat mengkonversikan sebuah logical block number ke penulisan disk gaya lama yang berisi nomor silinder, nomor track di silinder, dan nomor sektor di dalam track.

Dalam prakteknya, sangatlah sulit untuk melakukan hal ini. Ada dua alasan, yang pertama adalah kebanyakan disk memiliki beberapa sektor yang tidak sempurna, tapi pemetaan menutupi dengan cara menggantikannya dengan sektor tambahan dari tempat lain di disk. Alasan kedua adalah jumlah sector tiap track berbeda pada beberapa disk.

Mari kita lihat lebih dekat pada alasan kedua. Dalam media yang menggunakan Constant Linear Velocity (CLV), jumlah bit tiap track adalah sama. Semakin jauh posisi track dari pusat disk, jaraknya semakin besar, sehingga semakin banyak sektor yang ada. Saat kita bergerak dari zona yang lebih luar ke zona yang lebih dalam, jumlah sektor tiap track menurun. Track di zona yang lebih luar biasanya memiliki sektor lebih banyak 40% dari track di zona yang lebih dalam. Drive meningkatkan kecepatan rotasinya saat head bergerak dari track terluar sampai track yang lebih dalam untuk mempertahankan kecepatan perpindahan data di bawah head. Metode ini digunakan pada drive CD-ROM dan DVD-ROM.

Alternatif dari metode ini, kecepatan rotasi disk bisa tetap, dan jumlah (kepadatan) bit menurun dari track yang lebih dalam ke track yang lebih luar untuk mempertahankan kecepatan data tetap konstan. Metode ini digunakan dalam hard disk dan dikenal sebagai Constant Angular Velocity (CAV). Keuntungan menggunakan metode CAV adalah sebuah data bisa langsung dipetakan sesuai pada track dan nomor silinder yang diminta. Tetapi metode ini juga memiliki kelemahan, yaitu jumlah data yang bisa disimpan pada track terluar dan terdalam sama, padahal kita tahu bahwa panjang track bagian luar lebih panjang daripada track bagian dalam.

Jumlah sektor per track telah semakin berkembang sesuai dengan perkembangan teknologi disk, dan bagian terluar dari sebuah disk biasanya memiliki beberapa ratus sektor per track. Begitu pula jumlah silinder per disk semakin bertambah. Sebuah disk ukuran besar bisa memiliki puluhan ribu silinder.

1.1.1        DISK MAGNETIK (Disket)

a.       KONDISI FISIK

Terbuat dari bahan yang dapat menjadi magnet ,missal : iron  Oxide,    steel, aluminium.

b.      Penulisan dan pembacaan Magneto resistansi

Pola magnet :

Saat penulisan :

arahnya berubah dari utara ke selatan,mekanismenya  dengan melewatkan secara rotasi disk pada medan magnet yang ditimbulkan oleh kumparan

-       sifatnya non volatile

Comp 212 Computer Org & Arch 52 Z. Li, 2008

Saat Pembacaan :

Menggunakan  head untuk membaca partiel magnet pada disk

1.1.2        DISC OPTIK (DISC)

a.       Kondisi  Fisik

ö  Disc Size: 86 – 130 mm

ö  Disc Thickness: 0.6t/1.2t

ö  Disc Material: Plastic/Glass

 Optical Head

ö  Initialize Mode: CAV, CLV, DBL, CAV-B, CLV-B

ö  Wavelength: 810 nm 2 nm

ö  LD Power: 150 – 1000 mW

 Spindle

ö  Clamping method: Air clamp

ö  No. of rotations CAV: 200 – 6000 rpm

ö  No. of rotations CLV: 2 – 13 m/s

b.      Tinjauan proses pembuatan disc secara mikroskopis

Sinar laser berintensitas tinggi dijatuhkan pada disk yang berputar sehingga terjadi kristalisasi tumpukan zat As  yang awalnya  dalam kondisi tak berbentuk (amorphous) menjadi teratur

c.       Mekanisme pembuatan laser disc

d.      Peralatan Pembuat Laser disc

e.       Teknologi Pembuatan Laser Disc

                                 

f.       Ukuran Pit dan Land

ukuran pit dan land sesuai kecepatan putar disk saat perekaman.Umumnya sekitar  1.2 - 1.4 m/s.

                                              

g.      Cara membaca data:

 "1" channel bit = saat perpindahan land ke pit atau sebaliknya.
 "0" channel bit = saat tidak ada perubahan.

EFM (Eight-to-Fourteen-Modulation)adalah proses merubah data 8 byte menjadi 14

Contoh: Bagaimana menulis kata  "Nerd" pada sebuah CD

ASCII character - Decimal code - Binary code - EMF code
N = 078 = 01001110 = 00010001000100
e = 101 = 01100101 = 00000000100010
r = 114 = 01110010 = 10010010000010
d = 100 = 01100100 = 01000100100010

EMF code + Merge channel bits:

(14 channel bits per byte + 3 Merge channel bits per EMF code)
001 00010001000100 001 00000000100010 000 10010010000010 000 01000100100010 001

1.2         CD-ROM

Di awal tahun 1983 sistem penyimpanan data di optical disc mulai diperkenalkan dengan diluncurkannya Digital Audio Compact Disc. Sejak saat itu mulai berkembanglah teknologi penyimpanan pada optical disc. CD-ROM terbuat dari resin (polycarbonate) dan dilapisi permukaan yang sangat reflektif seperti alumunium. Informasi direkam secara digital sebagai lubang-lubang mikroskopis pada permukaan yang reflektif. Proses ini dilakukan degan menggunakan laser yang berintensitas tinggi. Permukaan yang berlubang ini kemudian dilapisi oleh lapisan bening.

Informasi dibaca dengan menggunakan laser berintensitas rendah yang menyinari lapisan bening tersebut sementara motor memutar disk. Intensitas laser tersebut berubah setelah mengenai lubang-lubang tersebut kemudian terefleksikan dan dideteksi oleh fotosensor yang kemudian dikonversi menjadi data digital.

Penulisan data pada CD-ROM hanya dapat dilakukan sekali saja. Walaupun demikian, optical disk ini memiliki keunggulan dari segi mobilitas. Bentuknya yang kecil dan tipis memudahkannya untuk dibawa-bawa. Kapasitas penyimpanannya pun cukup besar, yaitu 650 Mbytes. Sehingga media ini biasanya digunakan untuk menyimpan data-data sekali tulis saja, seperti installer, file lagu (mp3), ataupun data statik lainnya. 

1.3         DVD (Digital Versatile Disc)

DVD adalah generasi lanjutan dari teknologi penyimpanan dengan menggunakan media optical disc. DVD memiliki kapastias yang jauh lebih besar daripada CD-ROM biasa, yaitu mencapai 9 Gbytes. Teknologi DVD ini sekarang banyak dimanfaatkan secara luas oleh perusahaan musik dan film besar, sehingga menjadikannya sebagai produk elektronik yang paling diminati dalam kurun waktu 3 tahun sejak diperkenalkan pertama kali. Perkembangan teknologi DVD-ROM pun lebih cepat dibandingkan CD-ROM. 1x DVD-ROM memungkinkan rata-rata transfer data 1.321 MB/s dengan rata-rata burst transfer 12 MB/s. Semakin besar cache (memori buffer) yang dimiliki DVD-ROM, semakin cepat penyaluran data yang dapat dilakukan.

DVD menyediakan format yang dapat ditulis satu kali ataupun lebih, yang disebut dengan Recordable DVD, dan memiliki 6 macam versi, yaitu :

·         DVD-R for General, hanya sekali penulisan.

·         DVD-R for Authoring, hanya sekali penulisan.

·         DVD-RAM, dapat ditulis berulang kali.

·         DVD-RW, dapat ditulis berulang kali.

·         DVD+RW, dapat ditulis berulang kali.

·         DVD+R, hanya sekali penulisan.

Setiap versi DVD recorder dapat membaca DVD-ROM disc, tetapi memerlukan jenis disc yang berbeda untuk melakukan pembacaan.