Cakram keras
Cakram keras atau Diska keras (["harddisk" atau "hard drive" (disingkat HD) atau "harddisk drive" (disingkat HDD)]error: lang-xx: text has italic markup (help)) adalah sebuah komponen perangkat keras yang menyimpan data sekunder dan berisi piringan magnetis. Diska keras diciptakan pertama kali oleh insinyur IBM, Reynold Johnson pada tahun 1956. Diska keras pertama tersebut terdiri dari 50 piringan
berukuran 2 kaki (0.6 meter) dengan kecepatan rotasinya mencapai 1200 rpm (rotation per minute) dengan kapasitas penyimpanan 4.4 MB. Diska keras zaman sekarang sudah ada yang hanya selebar 0.6 cm dengan kapasitas 750 GB. Kapasitas terbesar diska keras saat ini mencapai 14 TB dengan ukuran standar 3.5 inci.
Data yang disimpan dalam diska keras tidak akan hilang ketika tidak diberi tegangan listrik, yakni: "penyimpan tak gabar" atau "mantap" (English: nonvolatile). Dalam sebuah diska keras, biasanya terdapat lebih dari satu piringan untuk memperbesar kapasitas data yang dapat ditampung.
Dalam perkembangannya kini diska keras secara fisik menjadi semakin tipis dan kecil namun memiliki daya tampung data yang sangat besar. Diska keras kini juga tidak hanya dapat terpasang di dalam perangkat (internal) tetapi juga dapat dipasang di luar perangkat (eksternal) dengan menggunakan kabel USB ataupun FireWire.
Karena sifatnya yang rapuh dan tidak tahan guncangan, diska keras bisa dikategorikan sebagai barang pecah-belah.
Cakram keras ditemukan pada tahun 1956 sebagai media penyimpan data untuk perangkat pengolah transaksi IBM dan dibuat untuk penggunaan umum pada komputer mainframe maupun komputer mini. IBM 350 RAMAC adalah cakram keras pertama yang memiliki ukuran sebesar 2 kali lemari pendingin dan mampu menyimpan 5 juta 6-bit karakter (atau sama dengan 3.75 juta 8-bit bytes) dalam 50 cakram bertumpuk.
Pada tahun 1961 IBM memperkenalkan cakram keras model 1311 yang berukuran sebesar mesin cuci dan menyimpan 2 juta karakter pada sebuah paket cakram mudah bongkar. Pengguna dapat membeli paket tambahan dan menggantinya apabila diperlukan sebagaimana halnya pita magnetik. Paket cakram mudah bongkar model selanjutnya menjadi keharusan dalam kebanyakan instalasi komputer dan mencapai kapasitas 300 megabytes pada awal tahun 1980an.
Beberapa cakram keras kinerja tinggi seperti IBM 2305 dibuat dengan satu pembaca-tulis (read and write head) di tiap alurnya untuk mengurangi kehilangan waktu dari pergerakan pembaca. Sistem pembaca-tulis tetap atau pembaca-tulis tiap alur ini harganya sangat mahal dan tidak diproduksi lagi.
Pada tahun 1973, IBM memperkenalkan cakram keras jenis baru dengan kode "Winchester". Perbedaan pokok dari jenis ini, pembaca-tulis tidak sepenuhnya diam di susunan plat ketika cakram keras mati. Pembaca-tulis diletakan di tempat khusus pada permukaan cakram saat tidak berputar dan kembali ke posisi kerja saat cakram keras dihidupkan lagi. Ini lumayan banyak mengurangi
biaya produksi motor penggerak lengan (actuator) mekanis pembaca-tulis, namun membatasi penggantian cakram seperti pada paket cakram model sebelumnya. Bahkan, model pertama dari cakram berteknologi Winchester ini memiliki fasilitas modul cakram mudah bongkar, termasuk paket cakram dan perakitan pembaca-tulis, meninggalkan motor penggerak pengan dalam cakram saat pemindahan. Di kemudian hari cakram Winchester tidak dipergunakan lagi dan kembali ke sistem plat cakram yang tidak mudah bongkar.
Seperti paket cakram mudah bongkar pertama, cakram Winchester jenis pertama menggunakan plat cakram berdiameter 14" atau 360 mm. Kemudian, desainer mencoba memperkecil ukuran plat untuk menambah keuntungan. Cakram tetap dibuat menggunakan plat berukuran 8" sehingga cakram keras bisa berukuran 5 1/4" atau 130 mm dan dapat dipasang pada dudukan pembaca disket. Yang terakhir ini ditujukan untuk pasar komputer pribadi (PC)
Awal tahun 1980an, cakram keras termasuk barang langka dan dianggap perangkat tambahan yang sangat mahal pada komputer pribadi. Namun pada akhir 1980an, harganya bisa ditekan sehingga bisa menjadi perlengkapan standar pada komputer pribadi berharga murah.
Awal tahun 1980an kebanyakan cakram keras dipakai pengguna akhir komputer pribadi sebagai perangkat luar untuk tambahan subsistem. Subsistem ini tidak dijual atas nama pabrik cakram melainkan atas nama produsen subsistem semacam Corvus System atau Tallgrass Technologies. Bisa juga atas nama pabrikan personal komputer misalnya Apple ProFile. IBM PC/XT pada tahun 1983 sudah menyertakan cakram keras internal berukuran 10MB dan tak lama kemudian cakram keras internal berkembang pada komputer pribadi
Cakram keras luar tetap populer lebih lama pada Apple Macintosh. Setiap Mac buatan tahun 1986 sampai 1998 memiliki sebuah port SCSI di bagian belakang supaya penambahan cakram luar lebih mudah. Masalahnya Compact Mac tidak mungkin dipasang pada dudukan cakram keras seperti pada kasus Mac Plus atau dudukan cakram keras umumnya. Makanya pada model tersebut, tambahan cakram keras SCSI pemakaian luar menjadi pilihan yang masuk akal.
Mengikuti kepadatan media penyimpanan yang meningkat dua kali lipat setiap 2 sampai 4 tahun sejak awal ditemukan, cakram keras terus berkembang karakteristiknya, dengan sedikit poin penting sebagai berikut:
Kapasitas per cakram bertambah dari 3.75 MB menjadi 4 TB atau lebih, meningkat jutaan kali lipat. Ukuran fisik cakram keras berkurang dari 1.9 m3 (setara dengan dua buah lemari pendingin) menjadi kurang dari 20 mm Berat berkurang dari 920 kg menjadi 48 gram. Harga berkurang dari USD 15000 per MB menjadi kurang dari USD 0.00006 per MB Waktu akses rata-rata berkurang dari 100 millidetik menjadi 40 kali
lebih cepat. Aplikasi pasar berkembang dari komputer mainframe pada akhir tahun 1950 ke berbagai aplikasi penyimpanan data termasuk konten hiburan.
Sebuah cakram keras menyimpan data dengan cara memagnetkan selaput tipis material ''ferromagnetik'' pada piringan. Urutan perubahan arah pemagnetan akan mewakili data biner bit. Pembacaan data dari piringan dengan cara mendeteksi perubahan pemagnetan. Data pengguna disandikan menggunakan skema pengkodean yang menentukan bagaimana data ditampilkan ulang berdasarkan perubahan medan magnet.
Umumnya cakram keras terdiri dari sebuah poros (spindle) yang menjaga putaran piringan (platter) tempat data disimpan. Piringan terbuat dari bahan non-magnetis, biasanya alumunium alloy, kaca atau keramik yang dilapisi satu lapisan tipis bahan magnetis setebal 10-20 nanometer yang kemudian dilapisi karbon sebagai pelindung terluar. Sebagai perbandingan, tebal selembar kertas standar adalah 0.07- 0.18 millimeter.
Piringan pada cakram keras modern berputar secara bervariasi mulai dari 4200 ppm pada perangkat ringan hemat energi sampai 15000 ppm untuk server berkinerja tinggi. Cakram keras generasi pertama berputar pada kecepatan 1200 ppm. Generasi berikutnya menggunakan kecepatan 3600 ppm dan pada umumnya saat ini bekerja pada 5400- 7200 ppm.
Informasi dibaca dan ditulis pada piringan berputar melalui alat pembaca-tulis (disk read and write head) yang bekerja sangat dekat (sekitar 10 nanometer) di atas permukaan piringan magnetis. Pembaca-tulis ini dipergunakan untuk mendeteksi dan mengubah kemagnetan media yang ada di bawahnya.
Pada cakram modern ada satu pembaca-tulis yang terpasang pada lengan bertuas untuk masing-masing permukaan piringan. Sebuah lengan bertuas menggerakan pembaca-tulis seperti busur melintasi piringan yang berputar, memungkinkan masing-masing pembaca-tulis mengakses hampir seluruh permukaan piringan. Lengan ini digerakan menggunakan motoran penggerak lengan sistem gulungan. Cakram keras model lama
menuliskan data secara tetap dalam bit per detik, sehingga setiap alur memiliki ukuran data yang sama. Model terbaru (sejak tahun 1990an) menggunakan sistem perekaman area bit (zone bit recording) yang bisa menambah kecepatan penulisan dari piringan area terdalam ke area terluar. Dengan demikian data yang tersimpan di area terluar akan lebih banyak.