Memori

 

MATERI VIII
Memori

A. Pengertian Memori

        Memori adalah bagian dari komputer tempat program–program dan data–data  disimpan. Memori juga diartikan sebagai tempat informasi, dibaca dan ditulis, dimana terdapat  berbagai jenis, teknologi, organisasi, unjuk kerja dan harga memori. Secara garis besar, berdasarkan lokasinya memori terbagi dua yaitu memori internal dan eksternal. Memori  internal adalah memori yang dapat diakses langsung oleh prosesor. Contoh memori internal  adalah register yang terdapat di dalam prosesor, cache memori dan memori utama berada di  luar prosesor. Sedangkan memori eksternal adalah memori yang diakses prosesor melalui  piranti I/O, contohnya disket dan hardisk.

        Elemen dasar memori disebut sebagai sel memori. Sifat sel memori yaitu memiliki dua  keadaan stabil (atau semi-stabil), yang dapat digunakan untuk merepresentasikan bilangan  biner 1 atau 0. Sifat lainya adalah bahwa sel memori mempunyai kemampuan untuk ditulisi (sedikitnya satu kali) dan kemampuan untuk dibaca.

B. Karakter Sistem Memori

Karakteristik memori terbagi atas beberapa bagian yaitu lokasi, kapasitas, satuan  transfer, metode akses, kinerja, tipe fisik beserta karakter fisik. Adapun detail klasifikasi dan karakteristik sistem memori tersebut dapat dilihat pada tabel berikut.

        Berdasarkan tabel karakteristik tersebut diatas maka berdasarkan lokasi nya memori  terbagi atas CPU, internal dan eksternal. Memori yang berada di dalam chip prosesor (CPU)  adalah register. Register diakses langsung oleh prosesor dalam menjalankan operasinya.  Register digunakan sebagai memori sementara dalam perhitungan maupun pengolahan data  dalam prosesor. Sementara memori internal secara lokasi berada diluar chip prosesor, dimana  memori ini juga diakses langsung oleh prosesor. Memori internal terbagi atas memori utama  dan cache memori. Memori eksternal merupakan jenis memori yang lokasinya diluar komputer  dan diakses oleh prosesor melalui piranti I/O. Contoh memori eksternal ini dapat berupa disk  maupun pita. Kapasitas Memori memori internal maupun eksternal biasanya dinyatakan dalam bentuk byte (1 byte = 8 bit) atau word. Panjang word umumnya 8, 16, 32 bit. Sementara  memori eksternal biasanya lebih besar kapasitasnya daripada memori internal, hal ini  disebabkan karena teknologi dan sifat penggunaannya yang berbeda. Satuan Transfer memori internal sama dengan jumlah saluran data yang masuk ke dan keluar dari modul memori.  Jumlah saluran ini sering kali sama dengan panjang word, tapi dimungkinkan juga tidak sama.  

        Konsep Satuan Transfer terbagi menjadi beberapa diantaranya yaitu word, addressable units  serta unit of transfer. Word merupakan satuan “alami” organisasi memori. Ukuran word  biasanya sama dengan jumlah bit yang digunakan untuk representasi bilangan dan panjang  instruksi. Addressable units, pada sejumlah sistem, adressable units adalah word. Namun  terdapat sistem dengan pengalamatan pada tingkatan byte. Pada semua kasus hubungan antara  panjang A suatu alamat dan jumlah N adressable unit adalah 2A =N. Unit of tranfer, adalah  jumlah bit yang dibaca atau dituliskan ke dalam memori pada suatu saat. Pada memori  eksternal,tranfer data biasanya lebih besar dari suatu word, yang disebutdengan block.

        Metode Akses memori terbagi menjadi empat yaitu Sequential access, Direct access ,Random access serta Associative access. Metode sequential access bekerja dengan cara  memori diorganisasi menjadi unit – unit data yang disebut record. Akses harus dibuat dalam  bentuk urutan linier yang spesifik. Informasi pengalamatan yang disimpan dipakai untuk  memisahkan record – record dan untuk membantu proses pencarian. Terdapat shared read/write  mechanism untuk penulisan/pembacaan memorinya. Pita magnetik merupakan memori yang  menggunakan metode sequential access. Sedangkan metode direct access sama seperti  sequential access dimana terdapat shared read/write mechanism. Setiap blok dan record  memiliki alamat unik berdasarkan lokasi fisiknya. Akses dilakukan langsung pada alamat  memori dan disk adalah memori direct access. Metode yang selanjutnya yaitu random access,  pada metode ini setiap lokasi memori dipilih secara random dan diakses serta dialamati secara  langsung. Contohnya adalah memori utama. Metode yang terakhir yaitu associative access  yang merupakan jenis memori random akses yang memungkinkan pembandingan lokasi bit  yang diinginkan untuk pencocokan. Data dicari berdasarkan isinya bukan alamatnya dalam  memori. Contoh memori ini adalah cache memori.

        Parameter utama unjuk kerja memori meliputi access time, memory cycle time serta  transfer rate. Pada random access memory, waktu akses adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan operasi baca atau tulis. Memori non-random akses merupakan waktu yang  dibutuhkan dalam melakukan mekanisme baca atau tulis pada lokasi tertentu. Selanjutnya  parameter semory cycle time digunakan pada random access memory. Terdiri dari access time  ditambah dengan waktu yang diperlukan transient agar hilang pada saluran sinyal. Pada transfer rate atau kecepatan data transfer ke unit memori atau dari unit memori. Random access  memory sama dengan 1/(cycle time). Sedangkan non-random access memory dengan  perumusan :

TN = TA + (N/R)

TN = waktu rata – rata untuk membaca atau menulis N bit  TA = waktu akses rata – rata

N = jumlah bit

R = kecepatan transfer dalam bit per detik (bps)

        Berdasarkan bentuk fisiknya memori dibedakan menjadi volatile dan non-volatile serta  erasable dan nonerasable. Pada media penyimpanan volatile (volatile memory) informasi akan  hilang apabila daya listriknya dimatikan, sedangkan pada non-volatile memory data yang  tersimpan tidak hilang walau daya listriknya hilang. Memori permukaan magnetik adalah  contoh non-volatile memory, sedangkan memori semikonduktor ada yang volatile dan  nonvolatile. Selanjutnya pada pembagian media erasable dan nonerasable, terdapat beberapa  jenis memori semikonduktor yang tidak bisa dihapus kecuali dengan menghancurkan unit  storage-nya, memori ini dikenal dengan ROM (Read Only Memory).

        Keandalan memori dihitung berdasarkan ukuran kapasitas atau berapa banyak data yang data disimpan. Kebutuhan ukuran ini merupakan sesuatu yang sulit dijawab, karena  berapapun kapasitas memori tentu ukuran aplikasi yang akan menggunakannya juga menjadi  factor penentu. Keandalan selajutnya dihitung berdasarkan kecepatan akses memori dimana  memori harus mempu mengikuti kecepatan CPU sehingga terjadi sinkronisasi kerja antar CPU  dan memori tanpa adanya waktu tunggu karena komponen lain belum selesai prosesnya. Faktor  penentu keandalan yang lain meliputi harga dari sebuah memori yang bisa dikatakan bahwa  nilainya relatif. Bagi produsen selalu mencari harga produksi paling murah tanpa  mengorbankan kualitasnya untuk memiliki daya saing di pasaran. Hubungan ketiganya yakni  harga, kapasitas dan waktu akses adalah bahwa semakin kecil waktu akses maka semakin besar  harga per bitnya, semakin besar kapasitas maka semakin kecil harga per bitnya serta semakin  besar kapasitas maka semakin besar waktu aksesnya.

C. Hirarki Memori

        Menurunnya hirarki mengakibatkan beberapa hal terjadi diantaranya meliputi  penurunan harga/bit, peningkatan kapasitas, peningkatan waktu akses serta penurunan  frekuensi akses memori oleh CPU. Kunci keberhasilan hirarki ini pada penurunan frekuensi aksesnya. Semakin lambat memori maka keperluan CPU untuk mengaksesnya semakin sedikit.  Secara keseluruhan sistem komputer akan tetap cepat namun kebutuhan kapasitas memori  besar terpenuhi.

Satuan pokok memori adalah digit biner atau disebut bit. Bit dapat berisi sebuah angka 0 atau 1. Memori juga dinyatakan dalam byte, 1 byte = 8 bit. Kumpulan byte dinyatakan dalam word. Panjang word yang umum adalah 8, 16, dan 32 bit. Tingkatan satuan memori dari yang ukuran  kecil sampai besar tampak pada table di bawah ini.

D. Memori internal

        Memori semikonduktor terbagi atas beberapa tipe diantaraya adalah random akses  (RAM), ROM, PROM, EPROM, Flas Memory serta EEPROM. Pada komputer lama, bentuk umum  random access memory untuk memori utama adalah sebuah piringan ferromagnetik berlubang  yang dikenal sebagai core, istilah yang tetap dipertahankan hingga saat ini.

        Pada memori random akses data diakses secara langsung melalui logik pengalamatan  wired-in. Pada memori jenis ini dimungkinkan adanya pembacaan dan penulisan data ke  memori secara cepat dan mudah. RAM bersifat volatile dimana data tersimpan selama ada daya  (listrik) dan akan hilang jika tidak ada sumber listrik. Random akses memori terbagi atas RAM  dinamik dan RAM static. RAM dinamik disusun oleh sel – sel yang menyimpan data sebagai  muatan listrik pada kapasitor. Kapasitor memiliki kecenderungan alami untuk mengosongkan  muatan, maka RAM dinamik memerlukan pengisian muatan listrik secara periodik untuk  memelihara penyimpanan data. Biasanya dimanfaaatkan untuk operasi data besar. Sedangkan  RAM statik, nilai biner disimpan dengan menggunakan konfigurasi gate logika flipflop tradisional. RAM jenis ini memiliki kemampuan menyimpan data selama ada daya listriknya  dan lebih cepat dibanding RAM dinamik. ROM (Read Only Memory) merupakan jenis memori yang sangat berbeda dengan RAM. Pada ROM data bersifat permanen, tidak bisa diubah dimana ini menguntungkan untuk  penyimpanan data yang permanen. Namun terdapat kerugian yaitu jika terdapat kesalahan data  atau adanya perubahan data sehingga perlu penyisipan –penyisipan. PROM (Programmable  ROM) merupakan jenis memori non-volatile yang terbagi atas tiga macam yaitu EPROM,  EEPROM dan flash memory. EEPROM electrically erasable programmable read only memory.  Jenis memori yang dapat ditulisi kapan saja tanpa menghapus isi sebelumnya. EEPROM  menggabungkan kelebihan non-volatile dengan fleksibilitas dapat di-update.

        Catu daya keping adalah Vcc dengan pin grounding Vss serta pin chip enable (CE). Karena  mungkin terdapat lebih dari satu keping memori yang terhubung pada bus yang sama maka pin  CE digunakan untuk mengindikasikan valid atau tidaknya pin ini. Pin CE diaktifkan oleh logik  yang terhubung dengan bit berorde tinggi bus alamat (di atas A19). Tegangan program adalah  Vpp. Dalam melaksanakan fungsi penyimpanan, memori semikonduktor dimungkinkan  mengalami kesalahan. Kesalahan berat yang biasanya merupakan kerusakan fisik memori.  Kesalahan ringan yang berhubungan data yang disimpan. Kesalahan ringan dapat dikoreksi  kembali. Koreksi kesalahan data yang disimpan diperlukan dua mekanisme yaitu mekanisme  pendeteksian kesalahan serta perbaikan kesalahan.

E. Cache Memori

        Salah satu jenis memori adalah cache memori yang memiliki kemampuan untuk  mempercepat kerja memori utama sehingga mendekati kecepatan prosesor. Memori utama  le pat kerja memori utama sehingga mendekati kecepatan prosesor. Memori utama  lebih besar kapasitasnya namun lambat operasinya, sedangkan cache memori berukuran kecil  namun lebih cepat. Cache memori berisi salinan memori utama. Ukuran cache memori adalah  kecil, semakin besar kapasitasnya maka akan memperlambat proses operasi cache memori itu  sendiri, disamping harga cache memori yang sangat mahal.

        Secara bentuk fisik cache memori terbagi atas logical dan fisikal, sedangkan untuk  ukuran bervarasi menyesuaikan kebutuhan. Sebagai contoh AMD mengeluarkan prosesor K5  dan K6 dengan cache yang besar (1MB), kinerjanya tidak bagus. Intel mengeluarkan prosesor tanpa cache untuk alasan harga yang murah, yaitu seri Intel Celeron pada tahun 1998-an,  kinerjanya sangat buruk terutama untuk operasi data besar, floating point. Sejumlah penelitian  telah menganjurkan bahwa ukuran cache antara 1KB dan 512KB akan lebih optimum [STA96].

        Hubungan antara ukuran blok dan hit ratio sangat rumit untuk dirumuskan, tergantung pada karakteristik lokalitas programnya dan tidak terdapat nilai optimum yang pasti telah  ditemukan. Ukuran antara 4 hingga 8 satuan yang dapat dialamati (word atau byte) cukup  beralasan untuk mendekati nilai optimum [STA96].

Pemetaan Cache mempunyai kapasitas yang kecil dibandingkan memori utama. Aturan blok – blok mana yang diletakkan dalam cache. Terdapat tiga metode, yaitu pemetaan  langsung, pemetaan asosiatif, dan pemetaan asosiatif set. Pemetaan langsung merupakan teknik  paling sederhana, yaitu teknik ini memetakan blok memori utama hanya ke sebuah saluran  cache saja. Pemetaan Assosiatif mengatasi kekurangan pemetaan langsung. Tiap blok memori  utama dapat dimuat ke sembarang saluran cache. Alamat memori utama diinterpretasikan  dalam field tag dan field word oleh kontrol logika cache. Tag secara unik mengidentifikasi  sebuah blok memori utama. Mekanisme untuk mengetahui suatu blok dalam cache dengan  memeriksa setiap tag saluran cache oleh kontrol logika cache. Fleksibilitas dalam penggantian  blok baru yang ditempatkan dalam cache. Kelebihan dari pemetaan ini adalah bahwa algoritma  penggantian dirancang untuk memaksimalkan hit ratio, yang pada pemetaan langsung terdapat  kelemahan. Sedangkan kekurangannya yaitu kompleksitas rangkaian sehingga mahal secara  ekonomi. Pemetaan Assosiatif Set menggabungkan kelebihan yang ada pada pemetaan langsung dan pemetaan asosiatif.

        Memori cache dibagi dalam bentuk set–set. Alamat memori  utama diinterpretasikan dalam tiga field, yaitu: field tag, field set, field word. Setiap blok  memori utama dapat dimuat dalam sembarang saluran cache. Algorithma penggantian merupakan suatu mekanisme pergantian blok–blok dalam  memori cache yang lama dengan data baru. Pemetaan langsung tidak memerlukan algoritma  ini. Pemetaan asosiatif dan asosiatif set, berperanan penting meningkatkan kinerja cache  memori. Algoritma Least Recently Used (LRU), yaitu mengganti blok data yang terlama berada  dalam cache dan tidak memiliki referensi. Algoritma First In First Out (FIFO), yaitu mengganti  blok data yang awal masuk. Algorithma Least Frequently Used (LFU) adalah mengganti blok  data yang mempunyai referensi paling sedikit. Algoritma Random, yaitu penggantian tidak  berdasakan pemakaian datanya, melainkan berdasar slot dari beberapa slot kandidat secara  acak.

        Apabila suatu data telah diletakkan pada cache maka sebelum ada penggantian data baru maka harus dicek apakah data tersebut telah mengalami perubahan atau tidak. Apabila  data telah berubah maka data pada memori utama harus di-update. Masalah penulisan ini sangat  kompleks, apalagi memori utama dapat diakses langsung oleh modul I/O, yang memungkinkan  data pada memori utama berubah. Perubahan data pada memori utama ini tentunya akan  mempengaruhi data yang telah dikirim pada cache. Perubahan ini menyebabkan data yang ada  pada cache menjadi tidak valid, sehingga perlu dilakukan pembenaran berupa update atau perubahan data. Write Policy –”write through” merupakan operasi penulisan melibatkan data  pada memori utama dan sekaligus pada cache memori sehingga data selalu valid. Kekurangan  teknik ini adalah lalu lintas data ke memori utama dan cache sangat tinggi. Write Policy –”write  back “ merupakan teknik meminimasi penulisan dengan cara penulisan pada cache saja. Pada  saat akan terjadi penggantian blok data cache maka baru diadakan penulisan pada memori  utama. Masalah muncul jika data di memori utama belum di-update telah diakses modul I/O  sehingga data di memori utama tidak valid. Write Policy-Multi cache merupakan multi cache  untuk multi prosesor yang memiliki masalah yang lebih kompleks. Masalah validasi data tidak  hanya antara cache dan memori utama namun validasi antar cache juga harus diperhatikan.

        Berdasarkan jumlahnya cache memori terbagi menjadi dua yaitu single or two level serta unified or split. Pada jenis single or two level cache, layer 1 atau L1 merupakan cache internal dimana lokasi memori berada di dalam chip yang tidak membutuhkan bus eksternal  dan waktu aksesnya sangat cepat. Sementara layer 2 atau cache tingkat 2 (L2) merupakan cache  eksternal yang lokasinya ada diluar chip. Selanjutnya jenis yang kedua dari sistem cache  terdapat cache data dan cache instruksi yang disebut unified cache. Keuntungan unified cache  yaitu hit rate yang tinggi karena telah dibedakan antara informasi data dan informasi instruksi  dan hanya sebuah cache saja yang perlu dirancang dan diimplementasikan. Pemanfaatan split  cache dapat dilihat pada mesin–mesin superscalar seperti Pentium dan PowerPC dimana sistem  lebih menekankan pada paralel proses dan perkiraan –perkiraan eksekusi yang akan terjadi.  Kelebihan utama split cache adalah kemampuanya dalam mengurangi persaingan antara  prosesor instruksi dan unit eksekusi untuk mendapatkan cache, hal ini sangat utama bagi  perancangan prosesor–prosesor pipelining. bih besar kapasitasnya namun lambat operasinya, sedangkan cache memori berukuran kecil  namun lebih cepat. Cache memori berisi salinan memori utama. Ukuran cache memori adalah  kecil, semakin besar kapasitasnya maka akan memperlambat proses operasi cache memori itu  sendiri, disamping harga cache memori yang sangat mahal.

        Secara bentuk fisik cache memori terbagi atas logical dan fisikal, sedangkan untuk  ukuran bervarasi menyesuaikan kebutuhan. Sebagai contoh AMD mengeluarkan prosesor K5  dan K6 dengan cache yang besar (1MB), kinerjanya tidak bagus. Intel mengeluarkan prosesor tanpa cache untuk alasan harga yang murah, yaitu seri Intel Celeron pada tahun 1998-an,  kinerjanya sangat buruk terutama untuk operasi data besar, floating point. Sejumlah penelitian  telah menganjurkan bahwa ukuran cache antara 1KB dan 512KB akan lebih optimum [STA96].

        Hubungan antara ukuran blok dan hit ratio sangat rumit untuk dirumuskan, tergantung pada karakteristik lokalitas programnya dan tidak terdapat nilai optimum yang pasti telah  ditemukan. Ukuran antara 4 hingga 8 satuan yang dapat dialamati (word atau byte) cukup  beralasan untuk mendekati nilai optimum [STA96].

Pemetaan Cache mempunyai kapasitas yang kecil dibandingkan memori utama. Aturan blok – blok mana yang diletakkan dalam cache. Terdapat tiga metode, yaitu pemetaan  langsung, pemetaan asosiatif, dan pemetaan asosiatif set. Pemetaan langsung merupakan teknik  paling sederhana, yaitu teknik ini memetakan blok memori utama hanya ke sebuah saluran  cache saja. Pemetaan Assosiatif mengatasi kekurangan pemetaan langsung. Tiap blok memori  utama dapat dimuat ke sembarang saluran cache. Alamat memori utama diinterpretasikan  dalam field tag dan field word oleh kontrol logika cache. Tag secara unik mengidentifikasi  sebuah blok memori utama. Mekanisme untuk mengetahui suatu blok dalam cache dengan  memeriksa setiap tag saluran cache oleh kontrol logika cache. Fleksibilitas dalam penggantian  blok baru yang ditempatkan dalam cache. Kelebihan dari pemetaan ini adalah bahwa algoritma  penggantian dirancang untuk memaksimalkan hit ratio, yang pada pemetaan langsung terdapat  kelemahan. Sedangkan kekurangannya yaitu kompleksitas rangkaian sehingga mahal secara  ekonomi. Pemetaan Assosiatif Set menggabungkan kelebihan yang ada pada pemetaan langsung dan pemetaan asosiatif.

        Memori cache dibagi dalam bentuk set–set. Alamat memori  utama diinterpretasikan dalam tiga field, yaitu: field tag, field set, field word. Setiap blok  memori utama dapat dimuat dalam sembarang saluran cache. Algorithma penggantian merupakan suatu mekanisme pergantian blok–blok dalam  memori cache yang lama dengan data baru. Pemetaan langsung tidak memerlukan algoritma  ini. Pemetaan asosiatif dan asosiatif set, berperanan penting meningkatkan kinerja cache  memori. Algoritma Least Recently Used (LRU), yaitu mengganti blok data yang terlama berada  dalam cache dan tidak memiliki referensi. Algoritma First In First Out (FIFO), yaitu mengganti  blok data yang awal masuk. Algorithma Least Frequently Used (LFU) adalah mengganti blok  data yang mempunyai referensi paling sedikit. Algoritma Random, yaitu penggantian tidak  berdasakan pemakaian datanya, melainkan berdasar slot dari beberapa slot kandidat secara  acak.

        Apabila suatu data telah diletakkan pada cache maka sebelum ada penggantian data baru maka harus dicek apakah data tersebut telah mengalami perubahan atau tidak. Apabila  data telah berubah maka data pada memori utama harus di-update. Masalah penulisan ini sangat  kompleks, apalagi memori utama dapat diakses langsung oleh modul I/O, yang memungkinkan  data pada memori utama berubah. Perubahan data pada memori utama ini tentunya akan  mempengaruhi data yang telah dikirim pada cache. Perubahan ini menyebabkan data yang ada  pada cache menjadi tidak valid, sehingga perlu dilakukan pembenaran berupa update atau perubahan data. Write Policy –”write through” merupakan operasi penulisan melibatkan data  pada memori utama dan sekaligus pada cache memori sehingga data selalu valid. Kekurangan  teknik ini adalah lalu lintas data ke memori utama dan cache sangat tinggi. Write Policy –”write  back “ merupakan teknik meminimasi penulisan dengan cara penulisan pada cache saja. Pada  saat akan terjadi penggantian blok data cache maka baru diadakan penulisan pada memori  utama. Masalah muncul jika data di memori utama belum di-update telah diakses modul I/O  sehingga data di memori utama tidak valid. Write Policy-Multi cache merupakan multi cache  untuk multi prosesor yang memiliki masalah yang lebih kompleks. Masalah validasi data tidak  hanya antara cache dan memori utama namun validasi antar cache juga harus diperhatikan.

        Berdasarkan jumlahnya cache memori terbagi menjadi dua yaitu single or two level serta unified or split. Pada jenis single or two level cache, layer 1 atau L1 merupakan cache internal dimana lokasi memori berada di dalam chip yang tidak membutuhkan bus eksternal  dan waktu aksesnya sangat cepat. Sementara layer 2 atau cache tingkat 2 (L2) merupakan cache  eksternal yang lokasinya ada diluar chip. Selanjutnya jenis yang kedua dari sistem cache  terdapat cache data dan cache instruksi yang disebut unified cache. Keuntungan unified cache  yaitu hit rate yang tinggi karena telah dibedakan antara informasi data dan informasi instruksi  dan hanya sebuah cache saja yang perlu dirancang dan diimplementasikan. Pemanfaatan split  cache dapat dilihat pada mesin–mesin superscalar seperti Pentium dan PowerPC dimana sistem  lebih menekankan pada paralel proses dan perkiraan –perkiraan eksekusi yang akan terjadi.  Kelebihan utama split cache adalah kemampuanya dalam mengurangi persaingan antara  prosesor instruksi dan unit eksekusi untuk mendapatkan cache, hal ini sangat utama bagi  perancangan prosesor–prosesor pipelining.

F. Memori Eksternal

        Memori eksternal dibutuhkan karena kapasitas yang terdapat pada memori utama tidak  mencukupi sehingga diperlukan peralatan tambahan untuk menyimpan data yang lebih besar  dan dapat dibawa kemana-mana. Semakin besar peralatan penyimpanan maka akan mempengaruhi waktu pemrosesan data. Contoh-contoh memori eksternal meliputi Magnetik  Disk (Floppy Disk, IDE Disk, SCSI Disk), RAID, Optical Disk (CDROM, CD-R, CD-RW,  DVD) serta Pita Magnetik.

        Magnetik Disk adalah piringan bundar yang terbuat dari bahan tertentu (logam atau plastik) dengan permukaan dilapisi bahan yang dapat di magnetisasi. Mekanisme baca/tulis  menggunakan kepala baca atau tulis yang disebut head,merupakan komparan pengkonduksi  (conducting coil). Desain fisiknya, head bersifat stasioner sedangkan piringan disk berputar sesuai kontrolnya. Dua metode layout data pada disk, yaitu constant angular velocity dan  multiple zoned recording. Disk diorganisasi dalam bentuk cincin – cincin konsentris yang  disebut track. Tiap track pada disk dipisahkan oleh gap (gap: mencegah atau mengurangi  kesalahan pembacaan maupun penulisan yang disebabkan melesetnya head atau karena  interferensi medan magnet). Sejumlah bit yang sama akan menempati track – track yang  tersedia. Semakin ke dalam disk maka kerapatan (density) disk akan bertambah besar. Data  dikirim ke memori ini dalam bentuk blok, umumnya blok lebih kecil kapasitasnya daripada  track. Blok – blok data disimpan dalam disk yang berukuran blok, yang disebut sector. Track  biasanya terisi beberapa sector, umumnya 10 hingga 100 sector tiap tracknya.

        RAID (Redundancy Array of Independent Disk) merupakan organisasi disk memori  yang mampu menangani beberapa disk dengan sistem akses parallel dan redudansi ditambahkan untuk meningkatkan reliabilitas. Kerja paralel menghasilkan resultan kecepatan  disk yang lebih cepat. Teknologi database sangat penting dalam model disk ini karena  pengontrol disk harus mendistribusikan data pada sejumlah disk dan juga membacaan kembali.  Karakteristik umum disk RAID yaitu bahwa RAID adalah sekumpulan disk drive yang  dianggap sebagai sistem tunggal disk. Data RAID didistribusikan ke drive fisik array dimana  kapasitas redudant disk digunakan untuk menyimpan informasi paritas, yang menjamin  recoveribility data ketika terjadi masalah atau kegagalan disk. RAID merupakan salah satu  jawaban masalah kesenjangan kecepatan disk memori dengan CPU dengan cara menggantikan  disk berkapasitas besar dengan sejumlah disk–disk berkapasitas kecil dan mendistribusikan  data pada disk–disk tersebut sedemikian rupa sehingga nantinya dapat dibaca kembali.

        Sistem pita magnetik menggunakan teknik pembacaan dan penulisan yang identik  dengan sistem disk magnetic. Medium pita magnetik berbentuk track – track paralel, sistem pita lama berjumlah 9 buah track sehingga memungkinkan penyimpanan satu byte sekali  simpan dengan satu bit paritas pada track sisanya. Sistem pita baru menggunakan 18 atau 36  track sebagai penyesuaian terhadap lebar word dalam format digital. Seperti pada disk, pita  magnetik dibaca dan ditulisi dalam bentuk blok – blok yang bersambungan (kontinyu) yang  disebut physical record. Blok – blok tersebut dipisahkan oleh gap yang disebut inter-record  gap. Kecepatan putaran pita magnetik adalah rendah sehingga transfer data menjadi lambat.  Pita magnetik mulai ditinggalkan digantikan oleh jenis – jenis produk CD.