Có khá nhiều loại ổ cứng đang có trên thị trường, nhưng gần như tất cả đều dùng chung các thành phần vật lý cơ bản.
Một số khác biệt có thể tồn tại trong sự thực thi của những thành phần này (và chất lượng các vật liệu được sử dụng để làm ra chúng), nhưng các đặc điểm hoạt động của hầu hết các ổ đĩa là tương tự nhau.
Các thành phần cơ bản của một ổ cứng
Các đĩa platter Các đầu từ/ghi Cơ cấu truyền động đầu từ.
Motor trục quay (bên trong trung tâm platter)
Bo mạch chủ logic (Bảng mạch in hay bộ điều khiển)
Cáp và các kết nối.
Các mục cấu hình (như là các cầu nhảy hay mạch chuyến).
Các platter, motor trục quay, các đầu từ và cơ cấu truyền động đầu từ thường được chứa trong một khoang được niêm phong gọi là bộ phận lắp ráp đầu từ đĩa (HAD: head disk assembly). HDA thường được xem như là một thành phần đơn: nó hiếm khi mở. Các bộ phận khác bên ngoài HDA ổ đĩa như các bo mạch chủ logic, các mặt vát và các cấu hình khác hoặc bộ khung phần cứng khác, có thể tháo rời khỏi ổ đĩa.
Các platter của đĩa cứng
Một ổ đĩa cứng có một hoặc nhiều platter, hoặc các đĩa. Các ổ cứng hệ thống PC, qua nhiều năm đã xuất hiện ở nhiều dạng. Thông thường, kích cỡ vật lý của một ổ đĩa được diễn tả giống như kích cỡ của các platter.
Ổ cứng lớn hơn có các platter 8”, 14”, hoặc thậm chí lớn hơn cũng có. nhưng các ổ đĩa này không được sử dụng ớ các hệ thống máy PC. Hiện nay, ổ đĩa 3 1/2” là phổ biến nhất dành cho máy để bàn và một số hệ thống xách tay, trong khi các ổ đĩa nhỏ hơn 2 1/2” rất phổ biến ở hệ thống di động hoặc máy xách tay.
Hầu hết các ổ cứng có hai platter hoặc nhiều hơn. mặc dù một vài ổ đĩa nhỏ hơn được sử dụng trong các hệ thống xách tay và một vài ổ đĩa cơ bàn dành cho máy tính để bàn chỉ có một platter mà thôi, số lượng platter của một ổ cứng bị giới hạn bởi kích cỡ vật lý theo chiều dọc của ổ đĩa. Số lượng platter tối đa tôi thấy trong bất kỳ ổ đĩa 3 1/2” nào là 12. Tuy nhiên, hầu hết các ổ đĩa đều có 6 platter hoặc ít hơn.
Về cơ bản, các platter được làm từ hợp kim nhôm/magnesium cho độ bền và trọng lượng nhẹ. Tuy nhiên, mong muốn của các nhà sản xuất về những mật độ càng ngày càng cao và ổ đĩa phải càng ngày càng nhỏ hơn đã dẫn đến việc sử dụng platter làm bằng thủy tinh (hoặc kỹ thuật hơn, bằng hỗn hợp gốm thuỷ tinh). Một loại vật liệu, được Dow Corning Corporation sản xuất, gọi là MemCor. MemCor kết hợp thủy tinh với các mô gốm, cho phép chúng chịu đựng rạn nứt tốt hơn so với thuỷ tinh tinh khiết. Các platter thủy tinh cho ta độ cứng nhiêu hơn kim loại (vi kim loại có thể bị bé cong còn thủy tinh thì không) và vì thế có thể được làm bằng máy để có độ dày bằng 1/2 độ dầy của ổ đĩa nhôm cơ bản – đôi khi còn mỏng hơn. Các platter thủy tinh cũng khá ổn định về nhiệt hơn các platter làm bằng nhôm, có nghĩa là chúng không nở hoặc co rút nhiều với các thay đổi trong môi trường nhiệt độ. Nhiều ổ cứng hiện nay sử dụng các platter thủy tinh hay gôm thuỷ tinh.
Môi trường ghi
Không quan trọng chất nền nào được sử dụng, các platter được bao phủ một lớp mỏng chất bảo vệ có từ tính, gọi là lớp trung gian (medium), thông tin từ tính được lưu trên đó. Hai loại môi trường từ tính phổ biến được sử dụng trong các platter ổ cứng là:
Môi trường Oxide.
Môi trường tấm phim mỏng (Thin-film).
Môi trường Oxide
Lớp trung gian oxide được cấu thành từ các hợp chất khác nhau, chứa oxit sắt như là thành phần hoạt động. Lớp từ tính được tạo ra trên đĩa bằng cách phủ lên platter nhôm một chất lỏng đặc sánh chứa các phân tử oxit sắt. Chất lỏng này lan khắp đĩa bằng cách quay các platter ở tốc độ cao; lực ly tâm đã làm cho chất này trôi từ vùng trung tâm platter ra phía ngoài, tạo ra một lớp phủ bằng phẳng trên platter. Bề mặt platter sau đó sẽ được xử lý và đánh bóng. Cuối cùng, một lớp vật liệu bảo vệ và bôi trơn bề mặt được thêm vào và mang đi đánh bóng. Lớp áo oxide thường dầy khoảng 1/30 triệu inch. Nếu bạn có thể nhìn vào một ổ đĩa có các platter phủ oxide, bạn sẽ thấy các platter này hơi nâu hay có màu hổ phách.
Khi mật độ ổ đĩa tăng, lớp trung gian từ tính cần phải mỏng hơn và được cấu thành hoàn hảo hơn. Các ổ đĩa dung lượng cao nhất đã làm vượt trội những khả năng của các lớp áo oxide. Bời vì lớp trung gian oxide rất mỏng, các ổ đĩa sử dụng chúng dễ bị hư do va chạm với đầu từ nếu ổ đĩa bị xóc nẩy trong quá trình vận hành. Hầu hết các ổ đĩa cũ. đặc biệt là những ổ đĩa dòng cấp thấp, sử dụng lớp trung gian oxide trên các platter. Lớp trung gian oxide, đà được sử dụng từ 1955, vẫn còn phổ biến bởi vì giá thành thấp và dễ ứng dụng. Tuy nhiên ngày nay. rất ít ổ đĩa sử dụng lớp trung gian oxide.
Môi trường tấm phim mỏng
Lớp trung gian tấm phim mỏng còn mỏng hơn, cứng hơn và được cấu thành hoàn hảo hơn lớp trung gian oxide. Tấm phim mỏng đã được phát triển như là lớp trung gian hiệu suất cao cho phép một thế hệ ổ đĩa mới có được những độ cao của đầu từ nổi thấp hơn, các đầu từ này lần lượt làm tăng mật độ ổ đĩa ở mức có thể.
Lớp trung gian tấm phim mỏng được đặt tên rất thích hợp. Lớp phủ đạt đến mức độ mỏng hơn ở phương pháp phù lớp oxide. Lớp trung gian tấm phím mỏng cùng được biết đến như là lớp trung gian được mạ (plated) hay thổi (sputtered) bởi vì các quy trình khác nhau được sử dụng để lắng đọng một lớp phim mỏng trên các platter.
Lớp trung gian được mạ lớp phim mỏng được sản xuất bằng cách phủ lớp trung gian từ tính trên đĩa bằng cơ cấu mạ điện, cùng giống như lớp mạ chrome được phủ trên bộ càn xe hơi. Platter nhôm/magnesium hay thủy tinh cũng đều được ngâm vào hàng loạt bồn hoá chất làm phủ lên platter nhiều lớp phim kim loại. Bản thân lớp trung gian từ tính là một hợp kim cobalt dày khoảng 1 p-inch.
Lớp trung gian được thổi lớp phim mỏng được tạo ra bởi lần phủ đầu tiên các platter nhôm một lớp nickel phosphorus và tiếp đến phết nguyên liệu từ tính hợp kim cobalt qua quy trình lắng đọng chân không liên tục gọi là kỹ thuật thổi /sputtering). Quy trình này để lại những lớp từ tính mỏng cỡ 1 µ-inch hoặc ít hơn trên đĩa. Trong một kiểu tương tự với cách mà các vi mạch silic được phủ những lớp phim kim loại trong công nghiệp bóng bán dẫn. Kỹ thuật thổi này một lần nữa được sử dụng để thực hiện một sự khó khăn cực kỳ, lớp áo cacbon bảo vệ dầy 1 µ-inch. Nhu cầu cần có một môi trường gần như chân không đã làm cho kỹ thuật thối trở thành một quy trình tốn kém nhất được mô tả ở đây.
Bề mặt của các platter được thổi có chứa những lớp từ tính mỏng cỡ 1 µ-inch. Do bề mặt này cũng rất nhẵn, đầu từ có thể lơ lửng gần bề mặt đĩa hơn so với trước đây. Chiều cao nồi nhỏ cỡ 10nm (nanometers, hoặc khoảng 0.4 µ-inch) bên trên bề mặt là có thể. Khi đầu từ gần hơn với platter, mật độ những chuyển đổi thông lượng từ tính có thể được gia tăng để cung cấp dung lượng lưu trữ lớn hơn. Ngoài ra, cường độ gia tăng của vùng từ tính trong quá trình đọc gần cùng cung cấp các biên độ tín hiệu cao hơn cần thiết cho sự thực thi từ tín hiệu đến âm thanh tốt.
Cả hai quy trình thổi và mạ đều có kết quả là một lớp phim rất mỏng và cứng của lớp trung gian từ tính trên các platter. Bởi vì lớp trung gian tấm phim mỏng rất cứng nên chịu đựng va chạm tốt hơn với các đầu từ ớ tốc độ cao. Thật sự, tấm phim mỏng hiện đại hầu như không thể bị trầy xước. Nếu có thể mở ổ đĩa để xem các platter, bạn sẽ thấy ràng các platter được phù một lớp trung gian tấm phim mỏng trông như các tấm kính.
