Teknologi Hard Disk

Hard disk merupakan salah satu media penyimpan data pada komputer yang terdiri dari kumpulan piringan magnetis yang keras dan berputar, serta komponen-komponen elektronik lainnya. Hard disk menggunakan piringan datar yang disebut dengan platter, yang pada kedua sisinya dilapisi dengan suatu material yang dirancang agar bisa menyimpan informasi secara magnetis. Platter-platter tersebut disusun dengan melubangi tengahnya dan disusun pada suatu spindle. Platter berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi yang dikendalikan oleh spindle motor yang terhubung pada spindle. Alat elektromagnetik baca tulis khusus yang bernama head terpasang pada slider dan digunakan untuk menyimpan informasi ke dalam piringan atau membacanya. Slider terpasang di atas arm, yang kesemuanya terhubung secara mekanis pada suatu kumpulan tunggal dan tersambung pada permukaan piringan melalui suatu alat yang disebut dengan actuator. Selain itu ada juga logic board mengatur aktifitas komponen-komponen lain dan berkomunikasi dengan PC.

Setiap permukaan pada satu platter bisa menampung sekitar sepuluh milyar bit data yang diorganisasikan pada suatu “potongan” yang lebih besar dengan alasan kemudahan, dan memungkinkan pengaksesan informasi dengan lebih mudah dan cepat. Setiap platter memiliki dua head, satu di atas dan satu lagi di bawah, sehingga hard disk dengan dua platter memiliki empat permukaan dan empat head. Setiap platter menyimpan informasi dalam lingkaran-lingkaran yang disebut dengan track. Kemudian tiap track “dipotong-potong” lagi menjadi beberapa bagian yang disebut dengan sector, yang mana masing-masing sector menampung informasi sebesar 512 bytes.

Seluruh hard disk harus dibuat dengan tingkat presisi yang sangat tinggi karena komponen-komponennya berukuran sangat kecil. Bagian terpenting dari hard disk harus ditempatkan pada suatu tempat yang tidak bisa dimasuki udara untuk memastikan tidak ada benda asing yang masuk dan menempel pada permukaan platter yang bisa menyebabkan kerusakan head.

Platter
Platter (sering disebut juga dengan “disks” atau “discs”) terdiri dari dua bahan: benda padat yang membentuk platter itu sendiri dan zat magnetis yang membungkus platter, yang digunakan untuk menyimpan data. Nama “hard disk” itu sendiri sesungguhnya didapatkan dari sifat platter yang keras jika dibandingkan dengan “platter” yang dimiliki disket (floppy disk) atau media lainnya yang fleksibel.

Dikarenakan platter adalah bagian yang digunakan untuk menyimpan data, maka kualitasnya harus benar-benar baik. Tiap permukaan platter benar-benar dibuat dan diperlakukan dengan sangat tepat (melalui mesin tentunya) untuk menghindari cacat, serta hard disk itu sendiri dibuat pada suatu ruangan yang bersih (“clean room”) untuk menghindari partikel-partikel asing menempel pada platter pada saat pembuatannya.

Ukuran dari platter adalah hal utama yang menentukan ukuran hard disk secara keseluruhan, yang juga sering disebut dengan form factor. Setiap hard disk diproduksi dengan berbagai jenis form factor yang standar, diantaranya 5.25-inchi, 3.5-inchi, 2.5-inchi, PC Card dan CompactFlash.

Jika seseorang membicarakan tentang “hard disk 3.5-inchi”, sesungguhnya itu mengacu pada form factor disk tersebut, dan biasanya form factor diberi nama berdasarkan ukuran dari platter. Tabel berikut menginformasikan tentang ukuran platter yang biasanya digunakan pada hard disk untuk PC.

Secara logika, dengan memperbesar ukuran platter ukuran hard disk juga akan semakin besar. Namun pada kenyataannya malah sebaliknya, semakin lama ukuran platter malah semakin kecil, tapi kapasitasnya semakin besar. Kira-kira kenapa hal ini bisa terjadi? Berikut ini ada beberapa alasan mengapa ukuran platter bisa semakin kecil:

• Enhanced Rigidity: Kepadatan suatu platter mengacu pada seberapa keras platter tersebut. Platter yang keras sangat tahan terhadap goncangan dan getaran, dan sangat cocok dipasangkan pada spindle berkecepatan tinggi dan komponen berkecepatan tinggi lainnya. Mengurangi ukuran platter setengahnya akan menghasilkan kerapatan empat kali lipat.
• Manufacturing Ease: Keseragaman dan kerataan suatu platter sangat menentukan kualitasnya. Idealnya platter harus datar (flat) dan konsisten. Platter yang kurang sempurna dalam pembuatannya akan menyebabkan resiko kehilangan data dikarenakan head akan menyentuh permukaan yang tidak rata pada platter tersebut. Dengan platter yang lebih kecil, resiko kegagalan dalam pembuatannya juga bisa diperkecil.
• Mass Reduction: Agar lebih cepat, spindle hard disk ditambah kecepatannya. Platter yang lebih kecil lebih mudah diputar dan membutuhkan motor yang tidak terlalu besar. Dan juga lebih cepat diputar ketika posisi platter sedang berhenti.
• Power Conservation: Daya yang diperlukan suatu PC benar-benar sangat diperhatikan saat ini, terutama pada komputer portabel. Hard disk yang lebih kecil membutuhkan lebih sedikit daya daripada yang besar.
• Noise and Head Reduction: Dengan adanya enhanced regidity, manufacturing ease, mass reduction dan power conservation, menyebabkan ukuran head dan suara bising hard disk menjadi berkurang.
• Improve Seek Performance: Mengurangi ukuran platter berarti mengurangi jarak yang diperlukan actuator untuk menggerakkan head pada setiap sisi ketika melakukan pencarian lokasi secara acak, sehingga meningkatkan seek time serta proses penulisan dan pembacaan secara acak pun menjadi lebih cepat.

Platter yang terkecil saat ini (pada saat tulisan ini dibuat) adalah yang dimiliki oleh hard disk IBM Microdrive dengan diameter sebesar 1-inchi. Hard disk ini dirancang untuk dimasukkan pada kamera digital, organizer, dan peralatan digital kecil lainnya. IBM Microdrive hanya memiliki satu platter saja sehingga kapasitasnya “hanya” sebesar 340MB.

Jumlah Platter
Suatu hard disk bisa terdiri dari satu atau lebih platter, tergantung dari desainnya. Pada umumnya hard disk yang terpasang pada PC memiliki antara satu sampai lima platter. Hard disk lama dan untuk keperluan server (high-end) bisa memiliki sampai selusin platter bahkan lebih. Seluruh platter secara fisik terhubung pada spindle sebagai pusat, sehingga bisa diputar bersama-sama sebagai satu kesatuan yang dikendalikan oleh spindle motor. Tiap-tiap platter ditumpuk dengan menggunakan spacer ring sebagai pemisahnya. Kemudian pada atasnya ditutup dengan cover dan dibaut.

Setiap platter memiliki dua sisi untuk menyimpan data, setiap sisi tersebut memiliki head untuk keperluan baca/tulis. Hard disk modern saat ini bisa memiliki kapasitas yang lebih besar pada tiap platter-nya.

Bahan Substrate Platter
Pola-pola magnetik yang dipakai sebagai tempat disimpannya data, tersimpan pada suatu lapisan yang sangat tipis pada permukaan platter. Sedangkan platter itu sendiri merupakan kumpulan dari bahan-bahan logam yang disebut dengan substrate. Agar nyaman, bahan substrate tersebut haruslah keras, mudah digunakan, ringan, stabil, murah dan tersedia. Dan bahan yang paling memenuhi kriteria tersebut adalah logam alumunium.

Karena platter itu diputar dengan head diatasnya, maka platter tersebut haruslah mulus dan datar. Pada hard disk lama yang berat dan dengan spindle yang lambat, permukaan platter tidaklah seperti yang dikatakan sebelumnya. Sedangkan saat ini dengan teknologi yang canggih, jarak antara head dan platter bisa diperkecil sehingga meningkatkan acces time. Namun hal ini menuntut permukaan platter agar bisa lebih mulus dan datar, karena dengan permukaan yang tidak konsisten dan jarak head yang begitu dekat memungkinkan head “menyangkut” pada salah satu permukaan platter yang menyebabkan terjadinya kerusakan fisik (platter tergores). Oleh karena itu, saat ini ada bahan yang dijadikan alternatif selain aluminium, diantaranya glass, campuran glass, dan logam magnesium.

Pada umumnya bahan yang terdiri dari glass dan campurannyalah yang digunakan sebagai bahan substrate dari platter. Dibanding dengan bahan alumunium, platter yang menggunakan glass memiliki beberapa keunggulan sebagai berikut:

• Better Quality: Alasan paling utama digunakan bahan glass adalah mungkin platter dengan bahan glass bisa lebih mulus dan datar permukaannya dibanding alumunium, meningkatkan ketahanan, mengurangi berat hard disk, dan tentu saja memungkinkan dibuatnya spindle yang lebih cepat.
• Improved Rigidity: Bahan glass lebih keras dari alumunium untuk berat yang sama. Meningkatnya kekerasan adalah salah satu alasan mengapa ukuran platter bisa lebih kecil, juga bisa mengurangi suara dan getaran pada saat berputar dengan kecepatan tinggi.
• Thinner Platters: Kerasnya bahan glass juga memungkinkan dibuatnya platter yang tipis dari pada ketika menggunakan bahan alumunium, sehingga bisa memproduksi hard disk dengan platter yang lebih banyak pada ukuran yang sama. Platter yang lebih tipis juga mengurangi berat, mengurangi keperluan spindlespindle motor dan mengurangi start time ketika drive berada pada posisi berhenti.
• Thermal Stability: Ketika mengalami panas, glass mengembang lebih kecil daripada alumunium.

Kekurangan dari glass adalah mudah pecah, terutama ketika dibuat tipis. Oleh karena itu beberapa perusahaan mencoba bereksperimen dengan cara menyampurkan glass dengan bahan dari keramik. Salah satu produk yang dihasilkan oleh Dow Corning adalah MemCor, yang dibuat dari glass dengan “disisipkan” sedikit bahan keramik untuk mengurangi kemungkinan terjadinya keretakan. Kadang-kadang bahan campuran ini hanya disebut “glass” saja, sama halnya dengan logam alumunium yang terdiri dari logam-logam lainnya juga, tapi cukup disebut saja dengan “alumunium”.

Bahan Magnetik
Bahan-bahan substrate yang dijadikan platter hanyalah dijadikan sebagai wadah saja, sesungguhnya pada platter itu ada lagi suatu lapisan yang dijadikan “tempat yang sesungguhnya” untuk menyimpan data. Lapisan yang melapisi platter itu disebut dengan media layer. Media layer merupakan suatu lapisan yang sangat tipis yang dijadikan sebagai tempat untuk menyimpan data. Biasanya ketebalannya hanya sekitar sepersejuta inchi.

Pada awalnya media layer terbuat dari bahan oksida (oxide). “Oxide” berarti iron-oxide-rust (=karat besi). Tentu saja tidak ada perusahaan yang mau menyebutkan bahwa itu adalah karat besi, mereka biasa menyebutnya dengan “high-performance oxide media layer”. Namun, itu benar-benar karat besi yang “ditempelkan” pada permukaan platter dengan menggunakan alat tertentu (disebut dengan binding agent). Bahan ini sama dengan bahan yang digunakan pada pita kaset (warnanya pun sama).

Walaupun harganya murah, tapi bahan oksida tersebut sangat mudah rusak. Sehingga saat ini digunakanlah bahan baru yang disebut dengan thin film media. Bahan ini terdiri dari suatu lapisan magnetis yang sangat tipis yang ditempelkan pada lapisan platter.

Ada dua teknik yang digunakan untuk melapisi bahan tersebut ke permukaan platter. Pertama electroplating, yang menempelkan thin film pada platter menggunakan proses yang sama dengan proses penyepuhan perhiasan. Kedua adalah sputtering, yang prosesnya mirip dengan proses manufacturing bahan-bahan semikonduktor untuk melapisi bahan magnetis tersebut pada permukaan platter. Cara kedua menghasilkan lapisan platter yang lebih baik dari pada yang pertama, sehingga saat ini paling banyak digunakan pada pembuatan hard disk baru, meskipun biayanya lebih mahal.

Setelah dilapisi, permukaan setiap platter biasanya ditutupi dengan lapisan pelindung yang tipis yang terbuat dari karbon. Pada lapisan paling atas ditambahkan lapisan pelumas (lubricant) yang sangat tipis. Lapisan ini berguna untuk menjaga disk dari kerusakan yang diakibatkan kecelakaan pada head atau adanya benda-benda asing yang menempel pada permukaan platter.

Untuk membaca tulisan menarik lainnya silakan menuju ke situs Sony AK Knowledge Center dengan alamat di www.sony-ak.com.