Penyimpanan Data Komputer

I.    PENGERTIAN SECONDARY STORAGE

Penyimpanan sekunder (juga dikenal sebagai memori eksternalatau penyimpanan tambahan), berbeda dari penyimpanan utamadalam hal itu tidak langsung diakses oleh CPU. Komputer biasanya menggunakan input / output saluran untuk mengaksespenyimpanan sekunder dan transfer data yang diinginkanmenggunakan kawasan menengah dalam penyimpanan utama.Penyimpanan sekunder tidak kehilangan data bila perangkatdimatikan-itu adalah non-volatile. Per unit, itu biasanya juga dualipat lebih murah dari penyimpanan utama. Akibatnya, sistemkomputer modern biasanya memiliki dua perintah besarnya lebihpenyimpanan sekunder dari penyimpanan primer dan datadisimpan untuk waktu yang lama di sana.

Memori merupakan bagian dari komputer yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan informasi yang harus diatur dan dijaga sebaik-baiknya. Memori biasanya disebut juga dengan istilah : computer storage, computer memory atau memory, merupakan piranti komputer yang digunakan sebagai media penyimpan data dan informasi saat menggunakan komputer.  Memory merupakan bagian yang penting dalam komputer modern dan letaknya di dalam CPU (Central Processing Unit).

Sebagian besar komputer memiliki hirarki memori yang terdiri atas tiga level, yaitu:

• physical Register di CPU, berada di level teratas. Informasi yang berada di register dapat diakses dalam satu clock cycle CPU.
• Primary Memory (executable memory), berada di level tengah. Contohnya, RAM. Primary Memory diukur dengan satu byte dalam satu waktu, secara relatif dapat diakses dengan cepat, dan bersifat volatile (informasi bisa hilang ketika komputer dimatikan). CPU mengakses memori ini dengan instruksi single load dan store dalam beberapa clock cycle.
• Secondary Memory, berada di level bawah. Contohnya, disk atau tape. Secondary Memory diukur sebagai kumpulan dari bytes (block of bytes), waktu aksesnya lambat, dan bersifat non-volatile (informasi tetap tersimpan ketika komputer dimatikan). Memori ini diterapkan di storage device, jadi akses meliputi aksi oleh driver dan device.

Komputer yang lebih canggih memiliki level yang lebih banyak pada sistem hirarki memorinya, yaitu cache memory dan bentuk lain dari secondary memory seperti rotating magnetic memory, optical memory, dan sequntially access memory. Akan tetapi, masing-masing level ini hanya sebuah penyempurnaan salah satu dari tiga level dasar yang telah dijelaskan sebelumnya.
Bagian dari sistem operasi yang mengatur hirarki memori disebut dengan memory manager. Di era multiprogramming ini, memory manager digunakan untuk mencegah satu proses dari penulisan dan pembacaan oleh proses lain yang dilokasikan di primary memory, mengatur swapping antara memori utama dan disk ketika memori utama terlalu kecil untuk memegang semua proses.

Tujuan dari manajemen ini adalah untuk:

• Meningkatkan utilitas CPU
• Data dan instruksi dapat diakses dengan cepat oleh CPU
• Efisiensi dalam pemakaian memori yang terbatas
• Transfer dari/ke memori utama ke/dari CPU dapat lebih efisien

II.   PENGGUNAAN MEMORY

Komponen utama dalam sistem komputer adalah Arithmetic Logic Unit (ALU), Control Circuitry, Storage Space dan piranti Input/Output. Jika tanpa memory, maka komputer hanya berfungsi sebagai digital signal processing devices, contohnya kalkulator atau media player. Kemampuan memory untuk menyimpan data, instruksi dan informasi-lah yang membuat komputer dapat disebut sebagai general-purpose komputer. Komputer merupakan piranti digital, maka informasi disajikan dengan sistem bilangan binary. Teks, angka, gambar, sudio dan video dikonversikan menjadi sekumpulan bilangan binary (binary digit atau disingkat bit).  Sekumpulan bilangan binary dikenal dengan istilah BYTE, dimana 1 byte = 8 bits.  Semakin besar ukuran memory-nya maka semakin banyak pula informasi yang dapat disimpan di dalam komputer (storage devices). Berikut ini beberapa gambar yang bisa mewakili bagaimana cara informasi disimpan dalam memory dan bagaimana data ditransfer dari satu bagian ke bagian lainnya.
sebagai contoh untuk pencarian binary dari huruf B. Jadi kalo kita menekan tombol B, maka huruf B itu dikonversikan menjadi bilangan binary 01000010. jadi informasi yang diterima komputer ditransfer dari satu bagian ke bagian lain, misalnya dari Arithmetic Logic unit ke RAM, melalui bus atau electronic pathways yang ada di motherboard.

III.    JENIS MEMORI (MEDIA PENYIMPANAN)
Memori merupakan media penyimpanan data pada komputer, yang mana media penyimpanan data dalam computer dibagi menjadi 2 jenis yaitu :

A. MEMORI INTERNAL

Memori jenis ini dapat diakses secara langsung oleh prosesor. Memori internal memiliki fungsi sebagai pengingat. Dalam hal ini yang disimpan di dalam memori utama dapat berupa data atau program. Secara lebih tinci, fungsi dari memori utama adalah :
Menyimpan data yang berasal dari peranti masukan sampai data dikirim ke ALU (Arithmetic and Logic Unit) untuk diproses

• Menyimpan daya hasil pemrosesan ALU senelum dikirimkan ke peranti keluaran
• Menampung program/instruksi yang berasal dari peranti masukan atau dari peranti pengingat sekunder

Memori biasa terbagi dibedakan menjadi dua macam: ROM dan Ram. Selain itu, terdapat pula memori yang disebut cache memory.

a. ROM

ROM (Read-Only-Memory a.k.a firmware) adalah jenis memori yang isinya tidak hilang ketika tidak mendapat aliran listrik dan pada awalnya isinya hanya bisa dibaca. ROM pada komputer disediakan oleh vendor komputer dan berisi program atau data. Di dalam PC, ROM biasa disebut BIOS (Basic Input/Output System) atau ROM-BIOS. Instruksi dalam BIOS inilah yang akan dijalankan oleh mikroprosesor ketka komputer mulai dihidupkan. Umumnya proses yang terkandung dalam BIOS secara berurutan adalah sebagai berikut:

·       Memeriksa isi CMOS.

CMOS (Compmentary Meta-Oxyde Semiconductor) adalah jenis cip yang memerlukan daya listrik dari baterai. Cip ini berisi memori 64-byte yang isinya dapat diganti. Pada CMOS inilah berbagai pengaturan dasar komputer dilakukan, misalnya peranti yang digunakan untuk memuat sistem operasi dan termasuk pula tanggal dan jam sistem.

·       Memuat penanganan interupsi (interupt handlers) dan pengendali peranti (device driver).

Penanganan interupsi adalah program kecil yang menjadi penerjemah antara perangkat keras dan sistem operasi. Sebagai contoh , jika pemakai menekan tombol keyboard maka isyarat ini dikirimkan melalui penaganan interupsi keyboard.
Pengendali peranti adalah program yang bertindak sebagai pemberi identitas bagi perangkat keras tertentu (misalnya scanner) sehingga bisa dikenali oleh sistem operasi.

·       Menginisialisasi register dan manajemen daya listrik

·       Melakukan pengujian perangkat keras (POST atau the power-on self-test) untuk memastikan bahwa semua perangkat keras dalam keadaan baik

·       Menampilkan pengaturan-pengaturan pada sistem

·       Menentukan peranti yang akan digunakan untuk menjalankan program (ex. : hard disk)

·       Mengambil isi boot sector. Boot sector juga merupakan sebuah program kecil. Oleh BIOS program ini dimuat ke RAM dan kemudian mikroprosesor akan mengeksekusi perintah-erintah yang sudah berada dalam RAM tersebut.

Melalui prosedur di atas inilah, kemudian sistem operasi (windows, linux, solaris, dll) dimuat.
Selain ROM, terdapat pula cip yang disebut PROM, EPROM dan EEPROM.

•     PROM (Progammable Read-Only-Memory)
Jika isi ROM ditentukan oleh vendor, PROM dijual dalam keadaan kosong dan kemudian dapat diisi dengan program oleh pemakai. Setelah diisi dengan program, isi PROM tak bisa dihapus.

•     EPROM (Erasable Programmable Read-Only-Memory)
Berbeda dengan PROM, isi EPROM dapat dihapus setelah diprogram. Penghapusan dilakukan dengan menggunakan sinar ultraviolet.
EEPROM (Electrically Erasable Programmable ReaOnly0Memory)

EEPROM dapat menyimpan data secara permanen, tetapi isinya masih bisa dihapus secara elektris melalui program. Salah satu jenis EEPROM adalah Flash Memory. Flash Memory biasa digunakan pada kamera digital, konsol video game, dan cip BIOS.

b. RAM

RAM (Random-Access Memory) adalah jenis memori yang isinya dapat diganti-ganti selama komputer sihidupkan dan bersifat volatile. Selain itu, RAM mempunyai sifat yakni dapat menyimpan dan mengambil data dengan sangat cepat.
Tipe RAM pada PC bermacam; antara lain DRAM, SDRAM, SRAM, RDRAM, dan EDO RAM.
•    DRAM (Dynamic RAM) adalah jenis RAM yang secara berkala harus disegarkan oleh CPU agar data yang terkandung di dalamnya tidak hilang.
•    EDO RAM (Extended Data Out RAM) adalah jenis memori yang digunakan pada sistem yang menggunakan Pentium. Cocok untuk yang memiliki bus denagan kecepatan sampai 66 MHz.
•    SDRAM (Sychronous Dynamic RAM) adalah jenis RAM yang merupakan kelanjutan dari DRAM namun telah disnkronisasi oleh clock sistem dan memiliki kecepatan lebih tinggi daripada DRAM. Cocok untuk sistem dengan bus yang memiliki kecepatan sampai 100 MHz.
•    SRAM (Static RAM) adalah jenis memori yang tidak memerlukan penyegaran oleh CPU agar data yang terdapat didalamnya tetap tersimpan dengan baik.

RAM jenis ini memiliki kecepatan lebih tinggi daripada DRAM.
RDRAM (Rambus Dynamic RAM) adalah jenis memori yang lebih cepat dan lebih mahal daripada SDRAM. Memori ini biasa digunakan pada sistem yang menggunakan Pentium 4.
Jenis RAM yang terdapat di pasaran :

1.   SIMM (Single in-line memory module) – Mempunyai kapasitas 30 atau 72 pin. Memori SIMM 30 pin untuk kegunaan PC zaman 80286 hingga 80486 dan beroperasi pada 16 bit. Memory 72 pin banyak digunakan untuk PC berasaskan Pentium dan beroperasi pada 32 bit. Kecepatan dirujuk mengikuti istilah ns (nano second) seperti 80ns, 70ns, 60ns dan sebagainya. Semakin kecil nilainya maka kecepatan lebih tinggi. DRAM (dynamic RAM) dan EDO RAM (extended data-out RAM) menggunakan SIMM. DRAM menyimpan bit didalam suatu sel penyimpanan (storage sell) sebagai suatu nilai elektrik (electrical charge) yang harus di-refesh beratus-ratus kali setiap saat untuk menetapkan (retain) data. EDO RAM sejenis DRAM lebih cepat, EDO memakan waktu dalam output data, dimana ia memakan waktu di antara CPU dan RAM. Memori jenis ini tidak lagi digunakan pada komputer akhir-akhir ini. ex: SIMM 30 PIN SIMM 72 PIN

2.  DIMM (dual in-line memory module) – Berkapasitas 168 pin, kedua belah modul memori ini aktif, setiap permukaan

3.  adalah 84 pin. Ini berbeda daripada SIMM yang hanya berfungsi pada sebelah modul saja. Mensuport 64 bit penghantaran data. SDRAM (synchronous DRAM) menggunakan DIMM. Merupakan penganti dari DRAM, FPM (fast page memory) dan EDO. SDRAM pengatur (synchronizes) memori supaya sama dengan CPU clock untuk pemindahan data yang lebih cepat. Terdapat dalam dua kecepatan yaitu 100MHz (PC100) dan 133MHz (PC133). DIMM 168 PIN

4.  DDR SDRAM (double-data-rate SDRAM) – Ciri-ciri DDR SDRAM sama dengan SDRAM, tetapi pemindahan data (data transfer) mendekati kecepatan sistem jam (system clock) dan ini secara teori meningktkan kecepatan SDRAM. Dahulu digunakan sebagai memori untuk card terpisah tetapi pada saat ini pabrik komputer membuatnya pada modul memori untuk motherboard sebagai satu jalan alternatif untuk pengganti SDRAM yang mempunyai 184 pin dan terdapat dalam tiga kecpatan yaitu 266MHz, 333MHz dan 400MHz. DIMM 184PIN

5.  DRDRAM (direct Rambus DRAM) – Dulu dikenali sebagai RDRAM. Adalah sejenis SDRAM yang dibuat oleh Rambus. DRDRAM digunakan untuk CPU dari Intel yang berkecepatan tinggi. Pemindahan data sama seperti DDR SDRAM tetapi mempunyai dua saluran data untuk meningkatkan kemampuan. Juga dikenali sebagai PC800 yang kerkelajuan 400MHz. Beroperasi dalam bentuk 16 bit bukan 64 bit. Pada saat ini terdapat DRDRAM berkecepatan 1066MHz yang dikenal dengan RIMM (Rambus inline memory module). DRDRAM model RIMM 4200 32-bit menghantar 4.2gb setiap saat pada kecepatan 1066MHZ.

c. CACHE MEMORY

Memori berkapasitas terbatas, memori ini berkecepatan tinggi dan lebih mahal dibandingkan memory utama. Berada diantara memori utama dan register pemroses, berfungsi agar pemroses tidak langsung mengacu kepada memori utama tetapi di cache memory yang kecepatan aksesnya yang lebih tinggi, metode menggunakan cache memory ini akan meningkatkan kinerja sistem.
Cache memory adalah tipe RAM tercepat yang ada, dan digunakan oleh CPU, hard drive, dan beberapa komponen lainnya. Seperti halnya RAM, lebih banyak cache memory adalah lebih baik, akan tetapi biasanya cache pada CPU dan hard drive tidak dapat diupgrade menjadi lebih banyak. Contoh yang dapat dilihat misalnya adalah pada CPU Pentium II terdapat 512 KiloByte cache, dan pada hard drive IBM 9LZX SCSI terdapat 4 MegaBytes cache. Seperti halnya RAM, pada umumnya data akan dilewatkan dulu pada cache memory sebelum menuju komponen yang akan menggunakannya (misalnya CPU). Selain itu cache memory menyimpan pula sementara data untuk akses cepat.

 Kecepatan cache memory juga menjadi unsur yang penting. Sebagai contoh, CPU Pentium II memilki cache sebesar 12 k, dan CPU Celeron memiliki cache sebesar 128 k, akan tetapi cache pada Pentium II berjalan pada 1/2 kali kecepatan CPU, sementara cache pada Celeron berjalan dengan kecepatan sama dengan kecepatan CPU. Hal ini merupakan tradeoff yang membuat kecepatan Celeron dalam hal-hal tertentu kadang-kadang malah bisa mengalahkan Pentium II.

B. MEMORI EKSTERNAL

Merupakan memori tambahan yang berfungsi untuk menyimpan data atau program.Contoh: Hardisk, Floppy Disk dllHubungan antara Chace Memori

Konsep dasar memori eksternal adalah :

·  Menyimpan data bersifat tetap (non volatile), baik pada saat komputer aktif atau tidak.

Memori eksternal biasa disebut juga memori eksternal yaitu perangkat keras untuk melakukan operasi penulisan, pembacaan dan penyimpanan data, di luar memori utama.
Memori eksternal mempunyai dua tujuan utama yaitu sebagai penyimpan permanen untuk membantu fungsi RAM dan yang untuk mendapatkan memori murah yang berkapasitas tinggi bagi penggunaan jangka panjang.

DASD (DIRECT ACCESS STORAGE DEVICE)

DASD mempunyai akses langsung terhadap data.

Contoh :

• Magnetik (floppy disk, hard disk).
• Removeable hard disk (Zip disk, Flash disk).
• Optical Disk.

·         DIRECT ACCESS STORAGE DEVICES (DASD)

·         Flash Memory Card

·         Kartu memory flash merupakan sebuah media penyimpanan tipe memory berjenis “non-volatile” yang berarti chip memory yang tidak memerlukan power untuk menjaga keberadaan data dalam kartu memory, berbeda dengan memory RAM yang digunakan dalam komputer yang membutuhkan power untuk menjaga keberadaan data.
CF atau Compact Flash adalah tipe kartu memory “non-volatile” yang pertama dikembangkan dan biasanya digunakan dalam kamera digital dan PDA, tapi CF tidak pernah digunakan dalam produk telepon selular karena ukurannya yang besar 36.4 x 42.8 x 3.3 mm dan memiliki 50 pin.

Banyaknya total pin yang digunakan dalam CF dikarenakan desain kontroller yang kompatible dengan spesifikasi interface ATA. SD atau Secure Digital, adalah generasi penerus CF, tujuan dibuatnya SD adalah agar ukuran kartu memory lebih kecil dan lebih ringan. Alasan lain dibuatnya SD adalah keamanan data yang direpresentasikan dengan kata “secure” pada SD, dengan menggunakan mekanisme “lock” (write protect) yang sama seperti disket floppy pada bagian samping kirinya, juga dengan mengimplementasikan sistim CPRM (Content Protection for Recordable Media) yang menjaga agar file audio/video yang di copyright tidak dapat ditransfer atau dicopy. SD berukuran 24 x 32 x 2.1 mm (sedikit lebih tebal dari MMC) dan memiliki 9 pin.

·         Floppy Disk

Menurut Silberschatz et. al. [Silberschatz2002], floppy disk adalah sebuah media penyimpanan yang terbuat dari cakram fleksibel tipis yang dilapisi oleh bahan magnetik dan ditutupi oleh plastik. IBM memperkenalkan disket pertama kali pada tahun 1969 dengan ukuran 8 inci dan kapasitas penyimpanan 81 KB. Sedangkan disket yang paling populer adalah yang 3,5 inci dengan kapasitas penyimpanan 1.44 MB (Sumber : detikinet). Ciri-ciri floppy disk:

1. Memiliki kapasitas kecil (1 – 2 Mb).

2. Kemampuan aksesnya hampir secepat hard disk.

3. Lebih rentan terhadap gesekan di permukaan magnetiknya.

Media penyimpanan floppy disk ini termasuk dalam kategori media penyimpanan Direct Access Storage Devices (DASD) yaitu alat penyimpanan langsung. Prinsip ini juga digunakan oleh disk magnetik yang memiliki kapasitas sebesar 1 GB yang memiliki kecepatan akses yang hampir sama dengan hard disk. Seiring dengan perkembangan zaman media penyimpanan ini mulai tergusur dengan media peenyimpanan yang berkapasitas lebih besar dan lebih murah.
Magneto-optic Disk

Dalam magneto-optic disk, data ditulis di atas sebuah piringan keras yang dilapisi oleh suatu bahan magnetik lalu dilapisi pelindung untuk melindungi head dari disk tsb. Dalam suhu ruangan, medan magnet yang ada tidak dapat digunakan untuk menyimpan bit data sehingga harus ditembakkan laser dari disk head. Tempat yang terkena sinar laser ini dapat digunakan untuk menyimpan bit. Head membaca data yang telah disimpan dengan bantuan Kerr Effect. Efek ini timbul karena head dari magneto-optic disk terlalu jauh dari permukaan disk sehingga tidak dapat dibaca dengan cara yang sama yang diterapkan ke hard disk. Oleh karena itu digunakan Kerr Effect.

Menurut Silberschatz et. al. [Silberschatz2002], prinsip dari Kerr Effect adalah ketika suatu sinar laser dipantulkan dari sebuah titik magnetik, polarisasinya akan diputar searah atau berlawanan arah dengan arah jarum

jam, tergantung dari orientasi medan magnetiknya. Rotasi inilah yang dibaca oleh head sebagai sebuah bit.
Optical Disk

Disk tipe ini tidak menggunakan magnetik melainkan suatu bahan yang dapat dibelokkan oleh sinar laser. Setelah dimodifikasi dengan dengan sinar laser pada disk akan terdapat spot yang gelap atau terang. Spot ini menyimpan satu bit.

Teknologi optical-disk dapat dibagi menjadi:

1. Phase-change disk, dilapisi material yang dapat membeku menjadi crystalline atau amorphous state. Kedua state ini memantulkan sinar laser dengan kekuatan yang berbeda. Drive menggunakan sinar laser pada kekuatan yang berbeda. Kekuatan rendah digunakan untuk membaca data yang telah ditulis, kekuatan medium untuk menghapus data dengan cara melelehkan permukaannya dan kemudian dibekukan lagi ke dalam keadaan crystalline. Kekuatan tinggi digunakan untuk melelehkan disk-nya ke dalam amorphous state sehingga dapat digunakan untuk menulis data.

2. Dye-polimer disk, merekam data dengan membuat bump. Disk dilapisi plastik yang mengandung dye yang dapat menyerap sinar laser. Sinar laser membakar spot yang kecil sehingga spot membengkak dan membentuk bump. Sinar laser juga dapat menghangatkan bump sehingga spot menjadi lunak dan bump menjadi datar.

WORM = Write Once Read Many-times

WORM merupakan media penyimpanan yang terbentuk dari sebuah aluminium film yang dilapisi oleh plastik di bagian atas dan bagian bawahnya. Untuk menulis data, pada media ini digunakan sinar laser untuk membuat lubang pada aluminiumnya sehingga disk ini hanya dapat ditulis sekali.

Ciri-ciri WORM Disk :

1. Hanya dapat ditulis sekali.

2. Data lebih tahan lama dan dapat dipercaya.

Media penyimpanan WORM ini dianggap tahan banting dan paling terpercaya karena lapisan metalnya dilindungi dengan aman oleh lapisan plastiknya dan juga datanya tidak dapat dirusak dengan pengaruh medan magnet. Kebanyakan removable-disk lebih lambat dari non-removable-disk karena kinerja mereka juga dipengaruhi oleh waktu yang dibutuhkan untuk menulis data. Waktu ini dipengaruhi oleh waktu rotasi, dan juga kadang-kadang seek time.

SASD (SEQUENTIAL ACCESS STORAGE DEVICES)

SASD akses data secara tidak langsung (berurutan), seperti pita magnetik.

Prinsip Kerja Prinsip kerja penyimpanan memori “punch” ini sesungguhnya tidak terlalu rumit. Permukaan dari chip tersebut harus terdiri dari beberapa lapisan plexiglass di atas lempeng silikon. Menulis atau “writing” data membutuhkan pemanasan pada ujung indentor hingga 400? celcius. Hanya dengan temperatur setinggi ini saja jejak mikro bisa muncul di permukaan plexiglass. Untuk membaca chip, indentor yang juga berperan sebagai sensor itu panasnya harus dikurangi menjadi 300? celcius. Perubahan temperatur inilah yang diterjemahkan sebagai data.

Berdasarkan Karakteristik Bahan

Berdasarkan karakteristik bahan pembuatannya, memori eksternal digolongkan menjadi beberapa kelompok sebagai berikut:

a.    Punched Card atau kartu berlubang

Merupakan kartu kecil berisi lubang-lubang yang menggambarkan berbagai instruksi atau data. Kartu ini dibaca melalui puch card reader yang sudah tidak digunakan lagi sejak tahun 1979.

b.  Magnetic Disk
Magnetic Disk merupakan disk yang terbuat dari bahan yang bersifat magnetik, Contoh : floppy dan harddisk.

c. Optical Disk
Optical disk terbuat dari bahan-bahan optik, seperti dari resin (polycarbonate) dan dilapisi permukaan yang sangat reflektif seperti alumunium. Contoh : CD dan DVD

d. Magnetic Tape
Sedangkan magnetik tape, terbuat dari bahan yang bersifat magnetik tetapi berbentuk pita, seperti halnya pita kaset tape recorder.