Solid State Drive (SSD) Media Penyimpanan Data Pengganti Harddisk
A. PPENGERIAN
Solid state drive adalah media penyimpanan data (storage ) yang menggunakan
solid state memory untuk menyimpan datanya. Berbeda dengan hard disk yang
menggunakan platter magnetis yang berputar, SSD menggunakan semi konduktor .
Solid disk drive dapat menggantikan hard disk drive tradisional, sehingga sering disebut
solid state disk, meskipun secara teknis bukanlah sebuah disk. Bentuk dan dimensi SSD
juga sama dengan hard drive, sehingga dapat diletakkan pada slot standar yang terdapat
pada komputer.
SSD juga menggunakan interface SATA atau IDE yang sama dengan
hard disk, sehingga fungsionalitasnya pun sama. Prinsip dibalik solid state drive adalah tidak ada bagian yang bergerak, tidak platter yang berputar, tidak ada head yang berpindah-pindah.
Data dibagi dalam ukuran word dan disimpan dalam memori. Data kemudian diakses dengan cepat menggunakan metode pengalamatan yang unik pada seluruh sistem. Teknologi ini telah digunakan
untuk RAM selama bertahun-tahun, tetapi tidak digunakan untuk hard disk drive karena terlalu mahal untuk diproduksi dalam jumlah yang cukup untuk menggantikan hard disk.
B. SEJARAH SSD
SSD yang menggunakan memori ferrite, atau lebih populer dengan istilah auxiliary memory unit saat ini, muncul pada era komputer yang menggunakan vacuum tube atau pipa kedap udara.Tetapi penggunaannya terhenti setelah kemunculan drum storage unit yang lebih murah.
Pada tahun 1970an dan 1980an, SSD menggunakan memori semikonduktor dan digunakan untuk supercomputer milik IBM. Amadahl, dan Crat. Tetapi harga SSD yang sangat mahal menjadi penyebab drive ini tidak populer.
Pada tahun 1978, StorageTek mengembangkan solid state drive dengan tipe terbaru. Pada pertengahan tahun 1980, Santa Clara Systems memperkenalkan BatRam, yaitu 1 megabit DIP RAM chip dan card controller yang mengemulasikan sebuah hard disk.
BatRam juga dilengkapi dengan baterai yang dapat diisi ulang untuk mempertahankan isi dari memori saat array tidak dialiri listrik. Sharp PC-5000 diperkenalkan pada tahun 1983, menggunakan 128 kilobyte (128 KiB) solid-state cartrige untuk media penyimpanan, yang mengandung bubble memory.
Pada tahun 1980an, RAM “disk” populer digunakan sebagai media boot karena harga hard drive mahal, floppy disk yang lambat, dan beberapa sistem seperti Amiga, Apple Iigs dan Macintosh Portable mendukung booting tersebut. Sistem dapat di softreboot dan sistem operasi dapat diaktifkkan dalam hitungan detik.
Beberapa sistem menggunakan baterai sehingga isinya tetap tersimpan saat sistem dalam kondisi mati. Pada tahun 1995, M-Systems memperkenalkan solid state drive yang menggunakan flash memory (SanDisk kemudian mengambil alih M-Systems pada
November 2006).Sejak saat itu, SSD dapat digunakan sebagai pengganti hard disk drive dalam bidang militer dan penerbangan, dan aplikasi penting lainnya yang kritis. Aplikasi-aplikasi ini membutuhkan tingkat MTBF (Mean Time BetweenFailures) yang khusus karena SSD dapat menahan benturan yang kuat, getaran, dan range suhu yang besar.
Pada tahun 2007, SSD dengan kapasitas beberapa gigabyte memperoleh popularitas untuk netbook dan subnotebook. Pada tahun 2008 SSD berkembang dengan sangat pesat. Pada Maret 2008, Samsung mengumumkan akan meluncurkan solid state disk berkapasitas 258 GB pada tahun 2009.
Super Talent meluncurkan SSD 256 GB tertipis. Pada Oktober 2008, Intel memproduksi SSD khusus untuk server dan workstation. Drive ini seharga $695 untuk pembelian 1000 unit. Enterprise Flash Drives (EFDs) didesain untuk aplikasi yang membutuhkan performansi tinggi (IOPS –
Input/Output per Second), realiabilitas, dan efisiensi daya.
C. ARSITEKTUR DAN FUNGSIONALITAS
Solid state disk dapat menggunakan dua jenis memori sebagai media penyimpanan, yaitu NAND flash (memori non-volatile) atau DRAM (memori volatile). Istilah NAND flash berawal dari penggunaan teknologi gerbang NAND dan sering digunakan untuk USB flash drive dan berbagai jenis memory card.
NAND flash drive bersifat non-volatile, yang dapat menyimpan data meskipun tidak ada aliran listrik, sehingga dapat digunakan sebagai hard disk drive. Dynamic Random AccessMemory DRAM) bersifat volatile dan membutuhkan sumber listrik tersendiriapabila digunakan terpisah dari komputer.
Prinsip dibalik solid state drive adalah tidak ada bagian yang bergerak, tidak platter yang berputar, tidak ada head yang berpindah-pindah. Data dibagi dalam ukuran word dan disimpan dalam memori. Data kemudian diakses dengan cepat menggunakan metode pengalamatan yang unik pada seluruh sistem.
Teknologi ini telah digunakan untuk RAM selama bertahun-tahun, tetapi tidak digunakan untuk hard disk drive karena terlalu mahal untuk diproduksi dalam jumlah yang cukup untuk menggantikan harddisk.
Jika anda melihat bagian atau komponen dari hardisk maka anda akan melihat konsep piringan hitam. Sebelum jarum tersebut menulis atau membaca, piringan tersebut harus berputar hingga pada lokasi yang sesuai.
SSD menggunakan semacam jaringan sel elektrik yang dengan cepat mengirim dan memanggil data. Jaringan listrik ini terbagi menjadi bagian-bagian yang disebut “pages”, dimana “pages” atau halaman ini merupakan tempat dimana data disimpan.
“Pages” ini kemudian dijadikan satu untuk membentuk “block”. Penjelasan tersebut diperlukan untuk mempermudah memahami konsep SSD, dimana SSD hanya bisa menulis data pada page yang kosong di sebuah block.
Pada HHD data akan dituliskan pada lokasi dimana piringan magnetic pada saat itu berhenti. Ini artinya sebuah data dapat dengan mudah di-Overwrite . SSD tidak bisa langsung menimpa data yang sudah ada.
Pertama-tama SSD akan mencari page yang kosong dalam sebuah block kemudian menulisnya pada page yang kosong tersebut. Bagaimana dengan konsep penghapusan pada SSD? Saat page dalam sebuah block ditandai sebagai file tidak berguna, SSD akan mengambil block tersebut dan kemudian akan menghapusnya secara keseluruhan.
Saat anda memiliki SSD baru yang kosong maka akan terdapa banyak blox page yang kosong. Saat pertama kali mengisi page tersebut dengan sebuah atau beberapa data maka proses penulisan akan berlangsung sangat cepat.
Namun lama kelamaan kamua anda akan kehabisan page kosong dan akhirnya terdapat page kosong
yang tidak rapi. Hasilnya didalam SSD akan terdapat banyak page yang berantakan disana-sini.
Karena SSD tidak bisa langsung menimpa data, jika kamu ingin menulis data pada kondisi SSD yang sudah mencapai kondisi ini, maka drive tersebut akan menjalani proses berikut :
Mencari blok dengan page kosong yang cukup
Menyimpan data page apa saja yang masih diperlukan dalam block tersebut
Reset setiap page dalam blok tersebut
Menulis ulang data yang diperlukan ke dalam page pada blok yang baru di-reset
tersebut
Menuliskan data baru
Intinya, apabila anda sudah menggunakan setiap page kosong yang tersedia di dalam blok pada SSD, drive tersebut akan perlu menjalani proses diatas setiap kali menuliskan data baru. Akibatnya, semakin lama, SSD akan malah akan menjadi semakin lambat
Selain itu, SSD yang menggunakan DRAM lebih murah daripada NAND flash. Namun saat tidak ada aliran listrik, semua data yang tersimpan dalam DRAM akan hilang. Beberapa SSD yang menggunakan DRAM berusaha mengatasi kelemahan ini dengan menambahkan baterai yang dapat diisi ulang dan sistem backup.
Jika arus listrik terputus, baterai akan menyediakan daya sementara semua data dikopi dari RAM ke media penyimpanan backup, atau ditransfer ke komputer lain. Saat listrik ada kembali, data dari media penyimpanan backup akan dikembalikan lagi ke RAM sehingga SSD dapat berjalan seperti biasa (mirip dengan fungsi hibernate pada sistem operasi modern).
Namun solusi ini tidak menguntungkan, karena baterai menambah berat, memiliki umur yang terbatas, dan reabilitasnya masih kalah bila dibandingkan dengan SSD yang menggunakan
NAND Flash.SSD jenis DRAM umumnya memiliki tipe yang sama dengan modul DRAM yang digunakan pada PC biasa dan server.
Hal ini memungkinkan penukaran dengan yang lebih besar. SSD dengan DRAM terutama bermanfaat untuk komputer yang sudah memiliki RAM maksimum. Misalnya, komputer yang menggunakan arsitektur x86-32 dapat dipercepat dari batas 4 GB dengan menambahkan file paging atau file swap dalam sebuah SSD.
Karena adanya bottleneck pada bandwith dalam bus yang terhubung, SSD dengan DRAM tidak dapat membaca dan menuliskan data secepat RAM utama, tetapi masih jauh lebih cepat daripada hard drive mekanis.
Penempatan file swap/scratch pada RAM SSD dapat meningkatkan performansi yang cukup signifikan.
2. NAND Flash
NAND Flash memiliki protokol khusus untuk penulisan dan pembacaan data. Berbeda dengan DRAM, NAND memory harus diakses dengan satuan diskrit. Satuan kecil penulisan dan pembacaan data adalah page.
Page yang telah terisi data tidak bisa langsung ditumpuki dengan data baru, namun harus dihapus terlebih dahulu. Sedangkan satuan terkecil penghapusan data adalah block, yang biasanya terdiri dari 64 atau 128 page.
Hal penting lainnya untuk media yang yang menggunakan NAND flash adalah pengaturan ukuran baca dengan tulis yang tidak simetris. Tampak pada tabel di atas, penulisan ke NAND flash sangat lambat dibandingkan pembacaannya.
Penulisan ke page 8 kali lebih lambat daripada pembacaan page. Penghapusan block, yang jarang dilakukan, tetapi termasuk bagian dari penulisan/pemrograman NAND, tujuh kali lebih lambat bila dibandingkan dengan penulisan page.
Walaupun perbedaan waktu eksekusi yang cukup besar ini berusaha ditangani, adalah penyebab semua media penyimpanan yang menggunakan NAND, misalkan USB drive atau solid state drive memiliki performansi baca yang lebih baik bila dibandingkan dengan performansi tulis.
Flash memory adalah sejenis chip EEPROM. Flash memory memiliki deretan kolom dan baris dengan sebuah cell yang memiliki dua buah transistor pada masing-masing persimpangannya. Kedua transistor dipisahkan antara satu dan lainnya dengan menggunakan sebuah lapisan oxide tipis.
Salah satu dari transistor tersebut dinamakan floating gate dan yang satunya dinamakan control gate. Jika link ini terhubung, maka cell yang bersangkutan akan memiliki nilai 1. Untuk mengubahnya menjadi bernilai 0 diperlukan proses yang dinamakan FowlerNordheim tunneling.
Gerbang NAND flash menggunakan tunnel injection untuk menulis data dan tunnel release untuk menghapus. NAND flash memory merupakan pembentuk media penyimpanan USB, antara lain USB flash drive, memory card, dan berbagai macam media penyimpanan Nintendo DS seperti NCard.
Anda bisa mendownload versi pdf dari artikel ini di sini
Makasih