A. Magnetic Disk
Magnetic Disk merupakan piranti penyimpanan sekunder yang paling banyak dijumpai pada sistem komputer modern. Disk adalah sebuah piringan bundar yang dibuat dari logam atau plastic yang dilapisi dengan bahan yang dapat dimagnetisasi. Data yang dikirim akan direkam di atasnya dan kemudian dapat dibaca dari disk dengan menggunakan kumparan penginduksi (conducting coil) yang dikenal dengan sebutan head. Selama operasi pembacaan dan penulisan, headakan bekerja dengan sifat stasioner, sedangkan piringan berputar dibawah head tersebut.
Pada saat disk digunakan, motor drive berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi (biasanya 60 - 100 putaran per detik). Mekanisme penulisan berdasarkan pada medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir melalui sebuah kumparan, tegangan dikirim ke head, dan pola magnetik direkam pada permukaan di bawahnya, dengan pola yang berbeda di dalam kumparan yang dihasilkan oleh medan listrik yang bergerak relatif terhadap kumparan. Pada saat disk melintasi bagian bawah head, maka permukaan disk mengeluarkan arus yang mempunyai polaritas yang sama dengan polaritas waktu merekam pada disk tersebut.
Lebar piringan disk berkisar antara 1,8 sampai 14 inci. Disk yang berukuran besar terdapat pada sistem-sistem yang besar karena daya simpannya juga sengat besar dan proses transfer datanya yang tinggi. Disk yang kecil biasanya dipakai pada PC (personal computer)
Head merupakan perangkat kecil yang dapat membaca dan menulis dari bagianpiringan yang ada di bawahnya. Hal ini sangat berpengaruh dalam organisasi data pada piringan untuk membentuk track. Masing-masing track mempunyai lebar sama dengan head, bisa dilihat pada Gambar berikut.
Sebuah disk magnetik terdiri dari satu atau lebih piringan aluminium dengan sebuah lapisan yang dapat melekat. Awalnya piringan-piringan ini berdiameter 50 cm, namun kini diameternya hanya 3 – 12 cm, dengan piringan untuk komputer-komputer notebook telah berdiameter kurang dari 3 cm dan masih dapat lebih kecil lagi. Sebuah head disk yang berisi sebuah koil induksi menggantung di atas permukaan, yang tertahan pada sebuah buntalan udara (kecuali untuk floppy disk, dimana head disk ini menyentuh permukaan). Ketika sebuah arus positif atau negatif melewati head tersebut, arus tersebut menarik permukaan di bawah head itu, dengan menyatukan partikel-partikel magnetik yang menghadap ke kiri atau menghadap ke kanan, tergantung pada polaritas arus drive tersebut. Ketika head tersebut melewati daerah yang bermagnet, sebuah arus positif dan negatif dimunculkan pada head tersebut, yang memungkinkannya untuk membaca kembali bit-bit yang telah disimpan sebelumya. Jadi ketika piringan itu berputar di bawah head disk, serangkaian bit-bit dapat ditulis dan kemudian dibaca kembali.
Urutan melingkar bit-bit yang ditulis ketika disk melakukan sesuatu putaran penuh disebut track. Setiap track dibagi ke dalam sektor-sektor yang memiliki panjang tetap, yang berisi 512 byte data, yang didahului oleh sebuah permulaan yang memungkinkan head disk disinkronisasikan sebelum menulis atau membaca. Setelah data adalah Error-Correcting Code (ECC), entah itu sebuah kode Hamming, atau lebih umum lagi, sebuah kode yang dapat mengoreksi berbagai macam kesalahan yang disebut kode Reed-Solomon. Antara sektor-sektor yang berurutan terdapat sebuah gap antarsektor kecil. Beberapa perusahaan pembuat komputer membuat kapasitas-kapasitas disk mereka dalam keadaan tidak
diformat (seolah-olah setiap track hanya berisi data), anmun suatu ukuran yang sebenarnya adalah kapasitas yang telah diformat, yang tidak memasukkan permulaan, ECC dan gap-gap sebagai data. Kapasitas yang telah diformat biasanya sekitar 15 persen lebih rendah daripada kapasitas yang tidak diformat.
Semua disk memiliki lengan-lengan yang mampu bergerak keluar-masuk pada kumparan dan piringan yang berputar sehingga terbentuk jarak-jarak radial yang berbeda. Pada setiap jarak radial, sebuah track berbeda dapat ditulis. Jadi, track-track adalah serangkaian lingkaran-lingkaran konsentrik di sekitar kumparan. Lebar sebuah track tergantung pada seberapa besar head tersebut dan seberapa akurat head itu dapat ditempatkan secara radial. Harus diperhatikan bahwa sebuah track bukan sebuah alur fisik pada permukaan, tetapi hanya sebuah cincin berbahan magnet, dengan daerah-daerah pelindung kecil yang memisahkannya dari track-track di dalam atau di luar track tersebut.
Densitas bit linier pada lingkaran track tersebut berbeda dari densitas bit radial. Densitas ini ditentukan sebagian besar oleh kebersihan permukaan dan kualitas udara yang mendukung. Sebagian besar disk terdiri dari banyak piringan yang disusun secara vertikal. Setiap permukaan memiliki lengan dan headnya sendiri. Seluruh lengan disatukan sehingga dapat bergerak ke posisi-posisi radial berbeda sekaligus. Kumpulan track-track pada suatu posisi radial tertentu disebut silinder.
Kinerja disk tergantung pada berbagai macam faktor. Untuk membaca atau menulis sebuah sektor, pertama-tama lengan harus digerakkan ke posisi radial sebelah kanan. Gerakan ini disebut sebagai sebuah pencarian. Waktu pencarian rata-rata (antara track-track acak) berkisar dalam jangka 5 sampai 15 msec, meskipun pencarian antara track-track yang berurutan kini kurang dari 1 msec. Setelah head berada pada posisi radial, terjadi suatu penundaan, yang disebut latensi rotasi, sampai sektor yang diinginkan berotasi di bawah head itu. Sebagian besar disk berotasi pada 3600, 5400, atau 7200 RPM, sehingga penundaan rata-rata (separuh rotasi) adalah 4 sampai 8 msec. Disk yang berotasi pada 10.800 RPM (yaitu 180 rotasi/detik) juga tersedia. Waktu transfer bergantung pada densitas linier dan kecepatan rotasi. Dengan laju kecepatan transfer sekitar 5 hingga 20 MB/detik, sebuah sektor 512 byte membutuhkan antara 25 dan 100 msec. Oleh karena itu, waktu pencarian dan latensi rotasi mendominasi waktu transfer. Membaca sektor-sektor acak pada disk seluruhnya jelas merupakan cara yang tidak efisien untuk beroperasi.
Penting untuk dikemukakan bahwa disebabkan karena permulaan, ECC, jarak antarsektor, waktu pencarian, dan latensi rotasi, terdapat perbedaan besar antara kecepatan picu maksimun sebuah drive dengan kecepatan tetap maksumun. Kecepatan picu maksimun adalah tingkat kecepatan data setelah head melewati bit data pertama. Komputer harus mampu menangani data yang muncul dengan kecepatan ini. Tetapi, drive hanya dapat mempertahankan kecepatan tersebut untuk satu sektor. Untuk beberapa aplikasi, seperti multimedia, selain kecepatan tetap rata-rata dalam suatu periode dengan hitungan detik, yang juga perlu diperhatikan adalah diperlukan adanya pencarian dan penundaan-penundaan rotasi.
Ketika disket berotasi pada kecepatan 60 hingga 120 revolusi/detik, disket tersebut menjadi panas dan memuai, sehingga mengubah geometri fisiknya. Beberapa drive perlu menyesuaikan kembali mekanisme-mekanisme posisinya secara berkala untuk mengimbangi pemuaian ini. Drive-drive melakukan ini dengan memaksa head-head keluar atau masuk. Penyesuaian kembali (rekalibrasi) tersebut dapat merusak aplikasi-aplikasi multimedia, yang mengharapkan paling tidak aliran bit-bit yang konstan dengan kecepatan tetap maksimum. Untuk menangani aplikasi-aplikasi multimedia, beberapa perusahaan membuat drive-drive disk audio-visual khusus, yang tidak memmiliki rekalibrasi termal ini.