INTERFACE HARDDISK

Interface (antarmuka) didefinisikan sebagai spesifikasi yang mendefinisikan sinyal komunikasi kontroller dengan harddisk. Terdapat empat buah interface yang terkenal dan digunakan luas pada harddisk yaitu :

1. ST-506/412 ( Seagate Technology-506/412)

Didesain oleh pembuat harddisk Seagate Technology sekitar tahun 1980. Pada dasarnya interface ini didesain untuk harddisk yang dibuat oleh Seagate yang diberi tipe ST-506 dengan kapasitas 5 MB.
Lalu pada tahun 1981, Seagate memeperkenalkan harddisk ST-412 berkapasitas 10 MB dengan menambahkan keistimewaan "seek-bufferring". ST-506 hanya dapat bergerak dari satu track ke track lainnya yang bersebelahan. Fasilitas seek-buffering dapat mempercepat pencarian track dengan menyediakan buffer untuk perintah pencarian yang berasal dari kontroler.

Kemudian banyak perusahan pembuat harddisk lainnya mengikuti tipe interface ini. Tapi umumnya tipe ini digunakan untuk harddisk berkapasitas kecil atau dibawah 140 MB.

2. ESDI ( Enhanced Small Device Interface)

ESDI adalah suatu interface untuk harddisk dan drive tape yang distandarisasi pada tahun 1983 oleh perusahaan MAXTOR. ESDI mirip dengan ST-506/412 dimana ESDI menggunakan 34 pin kabel kontrol dan 20 pin kabel data dan banyak dari pin ini memiliki sinyal yang sama dengan ST-506.

ESDI dapat menerima perintah untuk melaksanakan beberapa fungsi dan dapat memberitahukan hasilnya ketika selesai. Selain itu ESDI dapat menangani floppy drive, tape untuk backup dan dapat melakukan transfer file secara langsung antara peralatan tersebut.

3. SCSI ( Small Computer System Interface )

Merupakan kelanjutan dari SASI (Shugart Associates System Interface). Interface SCSI tidak hanya menangani harddisk saja akan tetapi dapat menangani device lain. Hal ini dikarenakan board SCSI yang ditancapkan pada PC lebih tepat jika disebut adapter "tuan rumah" (host adapter). Ia bertindak sebagai pintu gerbang bagi bus SCSI dan sistem. Sebuah SCSI mendukung sebanyak 8 buah port. Satu telah digunakan untuk koneksi dengan komputer sedangkan 7 port lain dapat digunakan untuk piranti lain. Antara lain port serial dapat ditancapkan pada salah satu port, kontroler harddisk ST-506 pada port lain, kontroler ESDI pada port lain dan dapat ditambah lagi dengan scanner grafik.

Sebuah SCSI pada sistem komputer dapat menambah kemempuan perluasan peralatan.Pada awalnya SCSI digunakan secara intensif oleh Apple Macintosh. Apple menyadari kesalahannya dengan membuat macintosh sebagai sebuah sistem yang tertutup (tanpa slot). Perusahaan ini kemudian bahwa cara termudah untuk dapat memperluas kemampuan macintosh adalah dengan membuat port SCSI. Kini peralatan external dapat ditambahkan pada Apple Macintosh.

4. IDE (Integrated Device Electronic)

Interface ini dibentuk pada tahun 1988 oleh beberapa pembuat peripheral yang bergabung dalam grup bernama Common Access Method Commitee. Komite ini bertujuan untuk membentuk ATA ( AT Attachment) yang merupakan interface yang didesain untuk motherboard AT yang murah. Jenis interface ini yang beredar banyak di indonesia. Harddis yang menggunakan interface ini merupakan harddisk yang "pandai", memiliki fungsi kontrolernya pada drive. Interface ini menggunakan satu buah konektor 40 pin. Semua drive IDE telah di low-level format dari pabrik sehingga kita tidak dianjurkan me-low level format lagi karena dapat merusak daftar kerusakan pada dis.

HAL YANG PERLU DIKETAHUI PADA HARDDISK

1. Head Parking

Head parking adalah suatu aktivitas harddisk untuk meletakkan head pada suatu area yang aman agar head tidak merusak area data pada piringan harddisk. Harddisk menggerakan head sama halnya dengan piringan hitam menggerakan jarumnya pada rekaman. Jika harddisk yang sedang aktif kemudian dimatikan powernya maka head akan berhenti bergerak dan menempel pada piringan harddisk. Apabila harddisk mengalami guncangan cukup keras maka head akan menggores piringan informasi pada harddisk. Hal ini akan mengakibatkan kerusakan data.

Untuk harddisk dengan penggerak voice coil aktifitas head parking telah dilakukan dengan otomatis akan tetapi untuk harddisk dengan penggerak motor stepper hal ini tidak otomatis. Pada saat ini harddisk terbaru pada umumnya telah menerapkan kemampuan head parking secara otomatis.

2. Low level format dan High Level Format

Perbedaan dasar antara low level dengan high level format adalah bahwa low level format bekerja pada tingkat kontroler untuk memberi batas track dan sektor. Sedangkan high-level format bekerja pada tingkat sistem operasi.

Sebelum dapat digunakan , harddisk harus di low level format terlebih dahulu. Low level format adalah suatu proses yang dikerjakan kontroler untuk menulis informasi ke silinder harddisk, mendefinisikan dimana letak sektor dan bagaimana penomorannya.

Untuk interface IDE dan SCSI harddis tidak perlu di low level format oleh pembeli karena sudah dilakukan oleh pabrik pembuat.

3. Kecepatan

Pabrik pembuat harddisk biasanya mengukur kecepatan harddisk dalam dua cara yaitu :

a. waktu akses atau waktu akses rata-rata

Waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk menggerakkadn head dari satu track ke track yang bersebelahan. Sedangkan waktu akses rata-rata adalah waktu rata-rata yang dibutuhkan untuk menggerakkan head dari satu track ke track lainnya yang dipilih secara random. Makin kecil nilainya berarti makin baik kualitas harddisknya. Waktu akses tergantung pada tipe dari penggerak head yang digunakan. Penggerak head yang menggunakan voice coil memiliki waktu akses yang lebih kecil dibanding dengan penggerak head stepper motor.

b. Kecepatan transfer data adalah kecepatan informasi yang dapat ditransfer antara harddisk dan komptuer. Diukur dalam satuan Megabyte per detik.

c. Kecepat putaran piringan harddisk. Kecepatan kecepatan ini diukur dalam satuan RPM ( Rotation per Minute ). Semakin besar nilainya maka semakin baik kualitas harddisk tersebut

HARDDISK

KONSTRUKSI DAN OPERASI HARD DISK

Suatu harddisk terdiri atas beberapa komponen fisik. Semua harddisk umumnya memiliki kompenen yang sama. Perbedaannya mungkin terletak pada pelaksanaan yang sesungguhnya dari komponen ini serta kualitas bahan yang digunakan.

Harddisk memiliki komponen sebagai berikut :
1. Piringan disk
2. Penggerak Head (Head Actuator)
3. Head baca tulis
4. Motor kumparan (motor spindle)
5. papan logika (logic board)
6. Kabel dan konektor
7. drive select jumper dan terminating resistor
8. Penutup depan (bezel)

1. Piringan Disk

Biasanya harddisk memeiliki lebih dari satu piringandan terdapt dalam dua beberapa ukuran antara lain 5 1/4 inch dan 3 1/4 inch. Piringan disk terbuat dari logam biasanya aluminium dengan ketebal 1/4 inch. Piringan ini kemudian dilapisi dengan bahan bersifat magnet atau sering disebut juga media. Media inilah yang berfungsi atas segala informasi yang tersimpan di harddisk. Terdapat beberapa jenis media yang sering digunakan pada piringan disk antara lain media oksida dan film tipis.

Harddisk produksi lama menggunakan media oksida. Hal ini dikarenakan harganya tidak mahal dan mudah digunakan.Sementara itu media film tipis dapat mengangani kerapatan data yang lebih tinggi dengan ketepatan data yang tinggi pula.

2. Head baca/tulis

Harddisk biasanya memiliki satu head baca/tulis untuk masing-masing piringan. Total head pada harddisk antara 2 s/d 16 head. Head tersebut dihubungkan bersama-sama pada suatu alat gerak. Jadi semua head bergerak secara serentak.

Dalam keadaan tidak bekerja head akan menempel pada piringan . Tapi ketika piringan berputar dengan kecepatan penuh akan terjadi tekanan udara di bawah head dan tekanan ini akan mengangkat head dari permukaan piringan. Jarak antara head dan piringan ketika piringan sedang berputar sekitar 10 per sejuta inchi. Jarak sekecil ini lah yang menjadikan alasan mengapa harddisk dilarang dibuka bagian dalamnya. Apabila sebutir debu masuk dan menempel pada piringan maka dapat dipastikan ketika head berputar akan mengenai butiran debu dan akan menyebabkan tergoresnya media piringan.

Ada dua macam head yang diguankan harddisk yaitu:
a. Head campuran ferit
b. Head film tipis

Head campuran ferit adalah tipe lama dari head magnetik. Head ini lebih besar dan berat daripada head film tipis. Biaya produksi head ini relatif murah dibanding head film tipis. Sementara itu head film tipis sebenarnya prodk spesial dari chip semikonduktor. Head ini dibuat dengan cara yang sama dengan membuat chip semikonduktor tapi dengan satu pengecualian yaitu bentuk sangat penting. Head ini harus memiliki lekuk huruf U pada bagian bawah agar tekanan udara bertambah. Head ini ringan dan dapat berada di atas piringan dengan jarak yang lebih pendek dibandingkan dengan head campuran ferit.

3. Penggerak Head

Alat ini akan menggerakkan head sepanjang disk dan meletakkannya secara tepat pada silinder yang diinginkan. Alat penggerak head yang sering digunakan ada dua macam yaitu penggerak stepper motor dan penggerak voice coil.

Penggunaan tipe penggerak berpengaruh kuat pada dayaguna dari harddisk. Pengaruhnya terletak pada ketepatan, sensitivitas terhadap suhu, pisisi, vibrasi. Penggerak voice coil lebih baik kinerjanya bila dibandingkan dengan penggerak motor stepper. Hal ini karena penggerak voice coil lebih cepat, tidak sensitif terhadap suhu, parking head otomatis sangat handal.

4. Motor kumparan

Motor yang memutarkan piringan disebut motor kumparan . Hal ini karena motor ini terhubung dengan kumparan disekeliling piringan yang bergerak. Motor ini secara langsung terhubung dalam arti tidak ada ban atau gear. Motor ini harus bebas bunyi dan harus dikontrol kecepatannya dengan tepat.

5. Papan logika

Papan ini memiliki rangkaian elektronika yang akan mengatur sistem kumparan drive dan penggerak head dan juga mengolah data yang berasal dari kontroler sehingga dapat direkam .

6. Kabel dan konektor

Harddisk standar menggunakan interface ST-506/412, ESDI atau IDE dimana interface ini memiliki empat konektor yaitu :
a. konektor kontrol interface
b. konektor data interface
c. konektor power
d. konektor ground.

The Giant Magnetoresistive Head: A giant leap for IBM Research

To some people,
10 years = a decade.
To IBM Research,
10 years = a revolution.
Its called the Giant Magnetoresistive effect.

Ten years ago, it hadnt even been discovered. But now, afon. Increase the spacer layer thickness and youd expect the strength of such "coupling" of the magnetic layers to decrease. But as Parkins team made and tested some 30,000 different multilayer combinations of different elements and layer dimensions, they demonstrated the generality of GMR for all transition metal elements and invented the structures that still hold the world records for GMR at low temperature, room temperature and useful fields. In addition, they discovered oscillations in the coupling strength: the magnetic alignment of the magnetic layers periodically swung back and forth from being aligned in the same magnetic direction (parallel alignment) to being aligned in opposite magnetic directions (anti-parallel alignment). The overall resistance is relatively low when the layers were in parallel alignment and relatively high when in anti-parallel alignment. For his pioneering work in GMR, Parkin won the European Physical Societys prestigious 1997 Hewlett-Packard Europhysics Prize along with Gruenberg and Fert.

Searching for a useful disk-drive sensor design that would operate at low magnetic fields, Bruce Gurney and colleagues began focusing on the simplest possible arrangement: two magnetic layers separated by a spacer layer chosen to ensure that the coupling between magnetic layers was weak, unlike previously made structures. They also "pinned" in one direction the magnetic orientation of one layer by adding a fourth layer: a strong antiferromagnet. When a weak magnetic field, such as that from a bit on a hard disk, passes beneath such a structure, the magnetic orientation of the unpinned magnetic layer rotates relative to that of the pinned layer, generating a significant change in electrical resistance due to the GMR effect. This structure was named the spin valve.

To see an animation of how MR and GMR recording heads work, click here. Gurney and colleagues worked for several years to perfect the sensor design that is used in the new disk drives. The materials and their tiny dimensions had to be fine-tuned so they 1) could be manufactured reliably and economically, 2) yielded the uniform resistance changes required to detect bits on a disk accurately, and 3) were stable -- neither corroding nor degrading -- for the lifetime of the drive. "Thats why its so important to understand the science," Parkin says. "IBMs intensive studies of GMR enabled us to enhance considerably the performance of some low-field sensors."

The chief source of GMR is "spin-dependent" scattering of electrons. Electrical resistance is due to scattering of electrons within a material. By analogy, consider how fast it takes you to drive from one town to another. Without obstacles on a freeway, you can proceed quickly. But if you encounter heavy traffice, accidents, road construction and other obstacles, youll travel much slower.

Depending on its magnetic direction, a single-domain magnetic material will scatter electrons with "up" or "down" spin differently. When the magnetic layers in GMR structures are aligned anti-parallel, the resistance is high because "up" electrons that are not scattered in one layer can be scattered in the other. When the layers are aligned in parallel, all of the "up" electrons will not scatter much, regardless of which layer they pass through, yielding a lower resistance.

For an animation showing how electrons of different spins scatter within a GMR structure, click here.

The E-Impact
Weve just explained our astounding new technological achievement and announced our new ter intense and dedicated research and development, "giant magnetoresistance" -- or GMR for short -- makes its mass-market debut in IBMs record-breaking 16.8-gigabyte hard disk drive for desktop computers using a special GMR structure developed at IBM called a spin valve.

Most people dont give their hard drive a second thought -- until they run out of disk space. If this describes you, read on. Once you understand the beauty of the GMR/spin valve head, you will never feel the same way about your hard disk drive again.

What is it?
The "giant magnetoresistive" (GMR) effect was discovered in the late 1980s by two European scientists working independently: Peter Gruenberg of the KFA research institute in Julich, Germany, and Albert Fert of the University of Paris-Sud . They saw very large resistance changes -- 6 percent and 50 percent, respectively -- in materials comprised of alternating very thin layers of various metallic elements. This discovery took the scientific community by surprise; physicists did not widely believe that such an effect was physically possible. These experiments were performed at low temperatures and in the presence of very high magnetic fields and used laboriously grown materials that cannot be mass-produced, but the magnitude of this discovery sent scientists around the world on a mission to see how they might be able to harness the power of the Giant Magnetoresistive effect.

IBM Research Arrives on the Scene
Stuart Parkin and two groups of colleagues at IBMs Almaden Research Center, San Jose, Calif, quickly recognized its potential, both as an important new scientific discovery in magnetic materials and one that might be used in sensors even more sensitive than MR heads.
Parkin first wanted to reproduce the Europeans results. But he did not want to wait to use the expensive machine that could make multilayers in the same slow-and-perfect way that Gruenberg and Fert had. So Parkin and his colleague, Kevin P. Roche, tried a faster and less-precise process common in disk-drive manufacturing: sputtering. To their astonishment and delight, it worked! Parkin’s team saw GMR in the first multilayers they made. This demonstration meant that they could make enough variations of the multilayers to help discover how GMR worked, and it gave Almadens Bruce Gurney and co-workers hope that a room-temperature, low-field version could work as a super-sensitive sensor for disk drives.


The Nitty Gritty
The key structure in GMR materials is a spacer layer of a non-magnetic metal between two magnetic metals. Magnetic materials tend to align themselves in the same direction. So if the spacer layer is thin enough, changing the orientation of one of the magnetic layers can cause the next one to align itself in the same directi16.8 Gigabyte product. Now wed like to tell you how we envision its effect on your future. Computers are no longer simply relegated to the desktop. They are in our cars, our TVs, VCRs, Stereos and toasters. Increasingly, we are doing business and accomplishing everyday tasks over vast computer networks -- including, but not limited to, the internet. Our world is changing from the physical to the digital. This transformation is no small task and the transition from the present world to the digital one is highly dependent on smart, inexpensive and abundant digital storage.

One Step Beyond...
Imagine a world in which computers are ubiquitous: You will be able to record and store on "micro" hard disk drives anything you want, even everything you see and hear. Furthermore, you will have this information at your fingertips, eyes and ears. IBM Researchers are developing powerful technology that will enable you to use new kinds of information to improve the way we work and live. IBM Research technology will help you design life and business in the next millenium.