Harddisk

Sebuah hard disk drive (HDD), hard disk, hard drive atau hard disk tetap [b] adalah perangkat penyimpanan data yang digunakan untuk menyimpan dan mengambil informasi digital menggunakan satu atau lebih kaku ( "keras") berputar cepat disk (piringan) dilapisi dengan magnet bahan. Piring-piring yang dipasangkan dengan kepala magnetik diatur pada lengan aktuator bergerak, yang membaca dan menulis data ke permukaan piring. [2] Data diakses secara random-access, yang berarti bahwa blok individual dari data dapat disimpan atau diambil dalam memesan dan tidak hanya secara berurutan. HDD adalah jenis memori non-volatile, mempertahankan data yang disimpan bahkan ketika dimatikan.

Diperkenalkan oleh IBM pada tahun 1956, [3] HDD menjadi dominan perangkat penyimpanan sekunder untuk tujuan umum komputer dengan awal tahun 1960-an. Terus ditingkatkan, HDD telah mempertahankan posisi ini ke dalam era modern server dan komputer pribadi. Lebih dari 200 perusahaan telah menghasilkan unit HDD, meskipun sebagian besar unit saat ini diproduksi oleh Seagate, Toshiba dan Western Digital. Pada 2015, produksi HDD (exabyte per tahun) dan kepadatan areal tumbuh, meskipun pengiriman unit menurun.

Karakteristik utama dari sebuah HDD yang kapasitas dan kinerja. Kapasitas ditentukan dalam awalan satuan yang sesuai dengan kekuatan 1000: 1-terabyte (TB) drive memiliki kapasitas 1.000 gigabyte (GB; di mana 1 gigabyte = 1 milyar byte). Biasanya, beberapa kapasitas HDD ini tidak tersedia untuk pengguna karena digunakan oleh sistem file dan sistem operasi komputer, dan redundansi mungkin inbuilt untuk koreksi kesalahan dan pemulihan. Kinerja ditentukan oleh waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan kepala ke trek atau silinder (waktu akses rata-rata) ditambah waktu yang dibutuhkan untuk sektor yang diinginkan untuk bergerak di bawah kepala (rata-rata latency, yang merupakan fungsi dari kecepatan rotasi fisik dalam revolusi per menit), dan akhirnya kecepatan di mana data ditransmisikan (data rate).

Dua faktor bentuk yang paling umum untuk HDD modern 3,5 inci, untuk komputer desktop, dan 2,5-inch, terutama untuk laptop. HDD terhubung ke sistem dengan kabel antarmuka standar seperti PATA (Paralel ATA), SATA (Serial ATA), USB atau SAS (Serial terpasang SCSI) kabel.

Pada tahun 2016, teknologi bersaing utama untuk penyimpanan sekunder adalah memori flash dalam bentuk solid-state drive (SSD), yang memiliki kecepatan transfer data yang lebih tinggi, keandalan yang lebih baik, [4] dan secara signifikan lebih rendah latency dan akses kali, tapi HDD tetap media yang dominan untuk penyimpanan sekunder karena keuntungan dalam biaya per unit penyimpanan. [5] [6] Namun, SSD menggantikan HDD mana kecepatan, konsumsi daya dan daya tahan pertimbangan lebih penting. [7] [8] produk Hybrid drive, juga dikenal dengan initialism sshd, telah tersedia sejak 2007, [9] dibuat sebagai kombinasi HDD dan teknologi SSD dalam satu perangkat.

Hard disk drive diperkenalkan pada tahun 1956 sebagai penyimpanan data untuk IBM real-time komputer proses transaksi dan dikembangkan untuk digunakan dengan tujuan umum mainframe dan minicomputer. IBM drive pertama, 350 RAMAC, kira-kira ukuran dua lemari es dan disimpan lima juta karakter enam-bit (3,75 megabyte) [10] pada tumpukan 50 disk. [17]

IBM 350 RAMAC unit penyimpanan disk yang digantikan oleh IBM 1301 unit penyimpanan disk, [18] yang terdiri dari 50 piring, masing-masing sekitar 1/8-inch tebal dan 24 inci dengan diameter. [19] Bahwa IBM 350 menggunakan dua read / menulis kepala, pneumatik digerakkan [17] dan bergerak melalui dua dimensi, yang 1301 adalah salah satu yang pertama unit penyimpanan disk menggunakan sebuah array dari kepala, satu per piring, bergerak sebagai satu kesatuan. Silinder-modus operasi baca / tulis yang didukung, sementara kepala terbang sekitar 250 mikro-inci di atas permukaan platter. Gerak dari array kepala bergantung pada sistem penambah biner aktuator hidrolik yang meyakinkan posisi berulang. The 1301 kabinet adalah tentang ukuran tiga lemari es rumah ditempatkan berdampingan, menyimpan setara dengan sekitar 21 juta byte delapan bit. waktu akses sekitar 200 milidetik.

Pada tahun 1962, IBM memperkenalkan model 1311 disk drive, yang tentang ukuran mesin cuci dan disimpan dua juta karakter pada disk pack removable. Pengguna bisa membeli paket tambahan dan pertukaran mereka sesuai kebutuhan, seperti gulungan pita magnetik. model kemudian pak removable drive, dari IBM dan lain-lain, menjadi norma di kebanyakan instalasi komputer dan mencapai kapasitas 300 megabyte dengan awal 1980-an. HDD non-removable disebut "disk tetap" drive.

Beberapa HDD performa tinggi yang diproduksi dengan satu kepala per track (misalnya IBM 2305) sehingga tidak ada waktu yang hilang secara fisik memindahkan kepala ke trek. [20] Dikenal sebagai fixed-head atau kepala-per-track disk drive mereka sangat mahal dan tidak lagi di produksi. [21]

Pada tahun 1973, IBM memperkenalkan tipe baru HDD dengan nama kode "Winchester". Its fitur yang membedakan utama adalah bahwa kepala disk tidak ditarik sepenuhnya dari tumpukan piring-piring disk ketika drive tersebut dimatikan. Sebaliknya, kepala diizinkan untuk "tanah" di area khusus dari permukaan disk pada spin-down, "lepas landas" lagi ketika disk kemudian dinyalakan. Ini sangat mengurangi biaya dari mekanisme aktuator kepala, tapi menghalangi menghapus hanya disk dari drive seperti yang dilakukan dengan disk pack hari. Sebaliknya, model pertama dari "Winchester teknologi" drive menampilkan modul removable disk, yang termasuk baik paket disk dan unit kepala, meninggalkan motor aktuator dalam drive pada penghapusan. Kemudian "Winchester" drive ditinggalkan konsep media removable dan kembali ke piring-piring non-removable.

Seperti yang pertama dilepas pack drive, yang pertama "Winchester" drive digunakan piring 14 inci (360 mm) dengan diameter. Beberapa tahun kemudian, desainer mengeksplorasi kemungkinan bahwa piring-piring fisik lebih kecil mungkin menawarkan keuntungan. Drive dengan non-removable piring delapan inci muncul, dan kemudian drive yang menggunakan 5 1/4 di (130 mm) faktor bentuk (lebar pemasangan setara dengan yang digunakan oleh disk drive floppy kontemporer). Yang terakhir terutama ditujukan untuk pasar kemudian-bibit komputer pribadi (PC).

Tahun 1980-an mulai, HDD adalah fitur tambahan langka dan sangat mahal di PC, tetapi pada tahun 1980-an biaya mereka telah berkurang ke titik di mana mereka standar pada semua tapi komputer termurah.

Kebanyakan HDD pada awal tahun 1980 dijual kepada pengguna PC akhir sebagai eksternal, add-on subsistem. subsistem itu tidak dijual di bawah nama produsen drive tetapi di bawah nama produsen subsistem ini seperti Corvus Systems dan Tallgrass Technologies, atau dengan nama sistem produsen PC seperti ProFile Apple. IBM PC / XT pada tahun 1983 termasuk internal 10 MB HDD, dan segera HDD sesudahnya internal yang menjamur pada komputer pribadi.

HDD eksternal tetap populer lebih lama pada Apple Macintosh. Banyak komputer Macintosh dibuat antara tahun 1986 dan 1998 menampilkan port SCSI di bagian belakang, membuat perluasan sederhana eksternal. Lama komputer Macintosh kompak tidak memiliki diakses pengguna bay hard drive (memang, Macintosh 128K, Macintosh 512K, dan Macintosh Ditambah tidak memiliki hard drive sama sekali), jadi pada model-model SCSI disk eksternal adalah satu-satunya pilihan yang masuk akal untuk memperluas atas setiap penyimpanan internal.

The 2011 Thailand banjir merusak tanaman manufaktur dan berdampak biaya hard disk drive negatif antara tahun 2011 dan 2013. [22]

Didorong oleh semakin meningkat densitas sejak penemuan mereka, HDD telah terus ditingkatkan karakteristik mereka; beberapa highlights tercantum dalam tabel di atas. Pada saat yang sama, pasar aplikasi diperluas dari komputer mainframe dari akhir 1950-an untuk sebagian besar aplikasi penyimpanan massal termasuk komputer dan aplikasi konsumen seperti penyimpanan konten hiburan.

Sebuah catatan HDD data dengan magnetizing film tipis bahan feromagnetik [d] pada disk. perubahan berurutan ke arah magnetisasi merepresentasikan data biner bit. data dibaca dari disk dengan mendeteksi transisi di magnetisasi. Data pengguna dikodekan menggunakan skema encoding, seperti run-length encoding terbatas, [e] yang menentukan bagaimana data diwakili oleh transisi magnetik.

Sebuah desain HDD khas terdiri dari spindle yang memegang disk melingkar datar, juga disebut piring-piring, yang memegang data yang tercatat. Piring-piring yang terbuat dari bahan non-magnetik, biasanya paduan aluminium, kaca, atau keramik, dan dilapisi dengan lapisan dangkal bahan magnetik biasanya 10-20 nm secara mendalam, dengan lapisan luar karbon untuk perlindungan. [24] [25] [26] Untuk referensi, sepotong kertas standar copy adalah 0,07-0,18 milimeter (70,000-180,000 nm)

Piring-piring di HDD kontemporer yang berputar pada kecepatan yang bervariasi dari 4.200 rpm di perangkat portabel hemat energi, untuk 15.000 rpm untuk server kinerja tinggi. [29] HDD pertama berputar di 1.200 rpm [3] dan, selama bertahun-tahun, 3.600 rpm adalah norma. [30] pada Desember 2013, piring-piring di sebagian besar konsumen kelas HDD berputar di kedua 5400 rpm atau 7.200 rpm. [31]

Informasi tertulis dan membaca dari piring seperti berputar perangkat terakhir disebut kepala baca-dan-menulis yang diposisikan untuk beroperasi sangat dekat dengan permukaan magnetik, dengan tinggi terbang mereka sering di kisaran puluhan nanometer. Membaca-dan-menulis kepala digunakan untuk mendeteksi dan memodifikasi magnetisasi bahan lewat segera di bawahnya.

Dalam drive modern, ada satu kepala untuk setiap permukaan platter magnetik pada poros, terpasang pada lengan umum. Lengan aktuator (atau akses lengan) bergerak kepala pada busur (sekitar radial) di piring-piring sebagai mereka berputar, yang memungkinkan setiap kepala untuk mengakses hampir seluruh permukaan piring seperti berputar. lengan pindah menggunakan voice coil actuator atau dalam beberapa tua desain motor stepper. Awal hard disk drive menulis data pada beberapa bit konstan per detik, sehingga semua trek yang memiliki jumlah yang sama dari data per track tapi drive modern (sejak tahun 1990) penggunaan zona bit rekaman-meningkatkan kecepatan tulis dari dalam ke zona luar dan dengan demikian menyimpan lebih banyak data per track di zona terluar.

Dalam drive modern, ukuran kecil daerah magnetik menciptakan bahaya bahwa negara magnetik mereka mungkin hilang karena efek termal, termal diinduksi ketidakstabilan magnetik yang dikenal sebagai "batas superparamagnetic". Untuk mengatasi ini, piring-piring yang dilapisi dengan dua lapisan magnet paralel, yang dipisahkan oleh lapisan 3-atom dari unsur ruthenium non-magnetik, dan dua lapisan magnet dalam orientasi yang berlawanan, sehingga memperkuat satu sama lain. [32] Teknologi lain yang digunakan untuk mengatasi efek termal untuk memungkinkan kerapatan perekaman lebih besar adalah perekaman tegak lurus, pertama dikirim pada tahun 2005, [33] dan pada 2007 teknologi ini digunakan di banyak HDD. [34] [35] [36]

Pada tahun 2004, konsep baru diperkenalkan untuk memungkinkan peningkatan lebih lanjut dari kepadatan data dalam rekaman magnetik, menggunakan media rekaman yang terdiri dari ditambah lapisan magnetik lunak dan keras. Yang disebut Media pertukaran musim semi, juga dikenal sebagai pertukaran ditambah Media komposit, memungkinkan writability baik karena write-membantu sifat lapisan lembut. Namun, stabilitas termal ditentukan hanya oleh lapisan paling sulit dan tidak dipengaruhi oleh lapisan lembut.

Sebuah HDD khas memiliki dua motor listrik; motor spindle yang berputar disk dan aktuator (motor) yang menempatkan membaca / menulis kepala perakitan di disk berputar. Motor disk memiliki rotor eksternal melekat pada disk; gulungan stator tetap di tempat. Sebaliknya aktuator pada akhir lengan dukungan kepala adalah read-write kepala; tipis kabel dicetak sirkuit menghubungkan kepala baca-tulis ke amplifier elektronik yang dipasang di poros aktuator. Dukungan kepala lengan sangat ringan, tetapi juga kaku; di drive modern, akselerasi di kepala mencapai 550 g.

aktuator adalah magnet permanen dan bergerak kumparan motor yang ayunan kepala ke posisi yang diinginkan. Sebuah pelat logam mendukung jongkok neodymium-besi-boron (NIB) magnet tinggi fluks. Di bawah piring ini adalah coil bergerak, sering disebut sebagai kumparan suara dengan analogi ke koil di pengeras suara, yang melekat pada hub aktuator, dan di bawahnya adalah magnet NIB kedua, dipasang pada pelat bawah motor (beberapa drive hanya memiliki satu magnet).

The voice coil sendiri berbentuk agak seperti panah, dan terbuat dari ganda dilapisi kawat magnet tembaga. Lapisan dalam adalah isolasi, dan luar adalah termoplastik, yang obligasi kumparan bersama setelah itu luka pada formulir, sehingga mandiri. Bagian dari kumparan sepanjang dua sisi dari mata panah (yang menunjuk ke pusat bantalan aktuator) berinteraksi dengan medan magnet, mengembangkan gaya tangensial yang berputar aktuator. Arus yang mengalir ke luar secara radial sepanjang satu sisi panah dan radial ke dalam di sisi lain menghasilkan gaya tangensial. Jika medan magnet yang seragam, masing-masing pihak akan menghasilkan kekuatan yang berlawanan yang akan membatalkan satu sama lain. Oleh karena itu, permukaan magnet adalah pole setengah utara dan kutub selatan setengah, dengan garis pemisah radial di tengah, menyebabkan dua sisi kumparan untuk melihat medan magnet yang berlawanan dan menghasilkan kekuatan yang menambah bukannya membatalkan. Arus di sepanjang bagian atas dan bawah dari kumparan menghasilkan kekuatan radial yang tidak memutar kepala.

elektronik HDD mengontrol pergerakan aktuator dan rotasi disk, dan melakukan membaca dan menulis pada permintaan dari disk controller. Umpan balik dari drive elektronik dilakukan dengan cara segmen khusus dari disk yang didedikasikan untuk servo umpan balik. Ini adalah salah satu lingkaran lengkap konsentris (dalam kasus teknologi servo dedicated), atau segmen diselingi dengan data real (dalam kasus teknologi servo tertanam). Umpan balik servo mengoptimalkan sinyal untuk rasio kebisingan dari sensor GMR dengan menyesuaikan suara-coil dari lengan digerakkan. Pemintalan disk juga menggunakan motor servo. firmware disk yang modern mampu penjadwalan membaca dan menulis secara efisien pada permukaan platter dan remapping sektor media yang telah gagal.

Total kapasitas HDD diberikan oleh produsen dalam satuan berbasis SI [i] seperti gigabyte (1 GB = 1000000000 bytes) dan terabyte (1 TB = 1.000.000.000.000 bytes). [80] [82] [83] [84] [ 85] [86] praktek menggunakan prefiks berbasis SI (yang menunjukkan kekuasaan 1.000) dalam disk drive dan komputer industri keras tanggal kembali ke hari-hari awal komputasi; [87] dengan 1970, "juta", "mega" dan "M" yang secara konsisten digunakan dalam arti desimal untuk kapasitas drive. [88] [89] [90] Namun, kapasitas memori (RAM, ROM) dan CD secara tradisional dikutip menggunakan interpretasi biner dari awalan, yaitu menggunakan kekuatan 1024 bukan 1000.

Internal, komputer tidak mewakili baik hard disk drive atau kapasitas memori dalam kekuatan dari 1.024, tetapi melaporkannya dengan cara ini adalah sebuah konvensi. [91] The Microsoft Windows keluarga sistem operasi menggunakan konvensi biner ketika melaporkan kapasitas penyimpanan, sehingga HDD yang ditawarkan oleh produsen sebagai drive 1 TB dilaporkan oleh sistem operasi sebagai GB HDD 931. OS X 10.6 ( "Snow Leopard") menggunakan konvensi desimal ketika melaporkan kapasitas HDD. [91] Perilaku default dari df utilitas baris perintah di Linux adalah untuk melaporkan kapasitas HDD sebagai jumlah unit 1.024-byte. [92]

Perbedaan antara desimal dan biner interpretasi awalan menimbulkan kebingungan konsumen dan menyebabkan gugatan class action terhadap produsen HDD. Para penggugat berpendapat bahwa penggunaan awalan desimal efektif menyesatkan konsumen sedangkan terdakwa membantah melakukan kesalahan atau kewajiban, menyatakan bahwa pemasaran dan iklan mereka memenuhi dalam segala hal dengan hukum dan bahwa tidak ada anggota kelas berkelanjutan kerusakan atau cedera.