Mekanisme Internal Media Penyimpanan: HDD, SSD, dan NVMe
Perbedaan mendasar antara Hard Disk Drive (HDD), Solid State Drive (SSD), dan Non-Volatile Memory Express (NVMe) terletak pada metode fisik penyimpanan data dan protokol komunikasi yang digunakan untuk mentransfer data ke unit pemrosesan pusat (CPU). HDD menggunakan komponen mekanis dengan piringan magnetik berputar, sementara SSD menggunakan sirkuit memori flash tanpa bagian yang bergerak. NVMe merupakan pengembangan lebih lanjut dari teknologi SSD yang memanfaatkan antarmuka Peripheral Component Interconnect Express (PCIe) untuk mengatasi keterbatasan protokol penyimpanan lama.
HDD adalah perangkat penyimpanan elektromekanis yang telah menjadi standar industri selama beberapa dekade. Mekanisme internalnya bergantung pada komponen fisik yang bergerak.
- Piringan Magnetik dan Aktuator: HDD terdiri dari satu atau lebih piringan (cakram) kaku yang dilapisi material magnetik. Piringan ini berputar pada kecepatan tinggi, umumnya antara 5.400 hingga 7.200 putaran per menit (RPM). Data dibaca dan ditulis oleh kepala (head) baca/tulis yang terletak di ujung lengan aktuator yang bergerak melintasi permukaan piringan.
- Pengalamatan Data: Data diorganisir dalam trek (lingkaran konsentris) dan sektor. Untuk mengakses data, lengan aktuator harus bergerak secara fisik ke lokasi trek yang tepat, dan piringan harus berputar hingga sektor yang diinginkan berada di bawah head. Ketergantungan pada gerakan mekanis ini menyebabkan latensi yang relatif tinggi, berkisar antara 10 hingga 15 milidetik.
- Kerentanan Fisik: Karena memiliki komponen bergerak yang presisi, HDD rentan terhadap kerusakan akibat guncangan fisik atau getaran, yang dapat menyebabkan kegagalan mekanis pada lengan aktuator atau piringan.
Solid State Drive (SSD) Berbasis SATA
SSD merupakan media penyimpanan yang menggunakan memori flash NAND non-volatil untuk menyimpan data, menghilangkan kebutuhan akan komponen mekanis yang bergerak.
- Sel Memori Flash: Di dalam SSD, data disimpan dalam sirkuit terintegrasi yang terdiri dari transistor gerbang mengambang (floating gate transistors) yang disusun dalam pola kisi. Kondisi muatan listrik pada transistor ini merepresentasikan data biner (0 dan 1). Data disimpan dalam unit yang disebut halaman (pages), yang kemudian dikelompokkan menjadi blok.
- Proses Penulisan Data: Mekanisme penulisan pada SSD lebih kompleks daripada HDD. Untuk mengubah data, SSD harus menyalin data lama ke blok baru, menghapus blok asli, dan menulis ulang data dengan perubahan ke blok baru. Proses ini dikelola oleh pengontrol SSD melalui teknik seperti wear leveling dan garbage collection untuk menjaga kinerja dan umur pakai.
- Antarmuka SATA: SSD konvensional sering menggunakan antarmuka Serial Advanced Technology Attachment (SATA) dan protokol AHCI (Advanced Host Controller Interface), yang awalnya dirancang untuk HDD. Hal ini membatasi kecepatan transfer data SSD hingga maksimum sekitar 600 MB/s, menciptakan hambatan (bottleneck) bagi potensi kecepatan memori flash.
Non-Volatile Memory Express (NVMe)
NVMe bukanlah jenis media fisik baru, melainkan protokol akses dan transportasi data yang dirancang khusus untuk memori flash guna mengatasi keterbatasan antarmuka SATA.
- Antarmuka PCIe: Berbeda dengan SSD SATA yang menggunakan pengontrol perantara, NVMe menghubungkan penyimpanan langsung ke CPU melalui bus PCIe (Peripheral Component Interconnect Express). Jalur langsung ini secara drastis mengurangi latensi dan meningkatkan bandwidth.
- Paralelisme dan Antrean Perintah: Perbedaan mekanisme paling signifikan NVMe adalah kemampuan parallelism. Protokol SATA/AHCI hanya mendukung satu antrean perintah dengan kedalaman 32 perintah. Sebaliknya, NVMe mendukung hingga 64.000 antrean perintah, dengan setiap antrean mampu menampung 64.000 perintah secara simultan. Arsitektur ini memungkinkan NVMe memproses ribuan permintaan input/output per detik (IOPS) secara bersamaan, jauh melampaui kemampuan HDD maupun SSD SATA.
- Kinerja: Dengan memanfaatkan jalur PCIe Gen 4 atau Gen 5, drive NVMe dapat mencapai kecepatan transfer data hingga 7.500 MB/s atau bahkan 14.900 MB/s, dengan latensi di bawah 10 mikrodetik.
Tabel Perbandingan Mekanisme
| Fitur | HDD | SSD (SATA) | SSD (NVMe) |
| Media Penyimpanan | Piringan Magnetik Berputar | Memori Flash NAND | Memori Flash NAND |
| Komponen Bergerak | Ya (Piringan & Lengan Aktuator) | Tidak Ada | Tidak Ada |
| Antarmuka/Bus | SATA | SATA | PCIe |
| Antrean Perintah | 1 Antrean / 32 Perintah | 1 Antrean / 32 Perintah | 64.000 Antrean / 64.000 Perintah |
| Latensi Rata-rata | 10–15 ms | ~70 µs | < 10 µs |