हार्ड डिस्क ड्राइव

चुंबकीय रिकॉर्डिंग

डेटा भंडारण यन्त्र पर फेर्रोमैगनेटिक पदार्थ की एक पतली फिल्म होती है जिसे आकृष्ट करके डेटा भंडारण यन्त्र आँकणों को सहेजता है। क्रमबद्ध तरीके से चुम्बकीय क्षेत्र के दिशा का बदलाव बाइनरी डेटा बिट्स को दर्शाता है। चुंबकीकरण के बदलाव को जाँच करके डेटा डिस्क/यन्त्र से पढ़ा जाता है। एक कूट लेखन विधि  इस्तेमाल करके डेटा को सांकेतिक शब्दों में बदला जाता है। जैसे रन लेंथ लिमिटेड कूट लेखन विधि। जो डेटा को चुम्बकीय दिशा के परिवर्तन के अनुसार प्रस्तुत करता हैं। 
एक एचडीडी में तकला (धुरी पे घूमती छोटी सुई) होता हैं जो सपाट गोल डिस्क (इन्हे प्लांटर्स भी कहा जाता हैं ) को पकड़े रहती हैं। प्लांटर्स साधारणतः गैर चुम्बकीय पदार्थ जैसे एलुमिनियम एलाय , शीशा या सिरेमिक से बने होते है। इन प्लांटर्स के ऊपर चुम्बकीय पदार्थ की लेप की जाती हैं जो डेटा पकड़े रहती हैं। इस चुम्बकीय पदार्थ के परत की मोटाई १० से २० नैनोमीटर होती हैं और उसकी सुरक्षा के लिए उसके ऊपर कार्बन की एक परत भी होती हैं। यह चुम्बकीय पदार्थ की परत पेपर के मोटाई से भी कम होती हैं जो की ७०००० से १८०००० नैनोमीटर होती हैं।
आजकल के हार्ड डिस्क के प्लांटर्स को अलग अलग रफ़्तार में घुमाया जाता हैं यह वहनीय यंत्रो में ४२००  घुमाव प्रति मिनटसे लेकर उच्च प्रदर्शन क्षमता वाले सर्वर में १५००० आरपीएम तक होती हैं। पहला एचडीडी १२०० आरपीएम की गति से घुमा था और कई वर्ष तक सारे एचडीडी ३६०० आरपीएम में घूमते थे। दिसंबर २०१३ तक ज़्यादातर उपभोकता श्रेणी के एचडीडी ५४०० आरपीएम या ७२०० घुमाव प्रति मिनट की रफ़्तार में घूमते हैं।
प्लाटर जैसे ही रीड - राइट हेड के नीचे घूमता हैं उस समय सूचना प्लाटर पर से पढ़ी जाती हैं या लिखी जाती हैं। रीड - राइट हेड और प्लाटर में दूरी बहुत कम होती हैं बस कुछ नैनोमीटर। रीड - राइट हेड उसके नीचे के चुम्बकीय पदार्थ को पढ़ने और बदलने का काम करता हैं। 
आधुनिक एचडीडी में हर चुम्बकीय प्लाटर (जो की एक तकले/धुरी से जुडी होता हैं ) के ऊपर एक रीड - राइट हेड होता हैं जो की एक समान भुजा से जुड़ा हुआ होता हैं। एक गति देनेवाली भुजा (एक्सेस आर्म) हेड को डिस्क के घूमते समय एक वृत्त-चाप की दिशा में हिलाती हैं ताकि हरेक हेड प्लाटर के पुरे सतह तक पहुंच सके। इस भुजा को हिलाने के लिए वायस क्वायल एक्चुएटर या कुछ पुराने डिज़ाइन में स्टेपर मोटर इस्तेमाल किया जाता हैं। ड्राइव में जो चुम्बकीय प्लेट लगी होती है उसके ऊपर प्रकाशीय तापावरोधन किया जाता है। पहले के हार्ड डिस्क ड्राइव्स में स्थिर/एक ही बिट्स पर सेकंड के तरीके से लिखा जाता था इसलिए हर पटरी पर डेटा सामान होता था। लेकिन आधुनिक डिस्क ड्राइव्स में जोन बिट रिकॉर्डिंग  इस्तेमाल करते हैं इसमें लिखने की रफ़्तार अंदर से बाहर के ट्रैक/पटरी में जाते हुए बढ़ती रहती हैं इससे बाहर के पटरियों में ज़्यादा डेटा सुरक्षित रख सकते हैं।
आधुनिक उपकरणों में चुम्बकीय क्षेत्र के छोटे साइज के कारण इस बात की सम्भावना हैं की वह अपनी चुम्बकीय स्तिथि गर्मी के कारण खो सकता हैं। गर्मी के वजह से हुई इस चुंबकीय अस्थिरता को "सुपरपेरामैग्नेटिक लिमिट" भी कहा जाता हैं। इस स्तिथि से बचने के लिए प्लांटर्स को दो समानांतर चुम्बकीय परतो से लेप किया जाता हैं इनके बीच एक ३ अणु मोटाई का एक गैरचुम्बकीय परत रहता हैं। दोनों परतो में विपरीत दिशा में चुम्बकीय प्रभाव होता हैं, इस प्रकार दोनों परत एक दूसरे को सुदृढ़ करते हैं। गर्मी के प्रभाव से निपटने के लिए एक और तकनीक इस्तेमाल होती हैं इसका नाम परपेँडिकुलर रिकॉर्डिंग  हैं। इससे रिकॉर्डिंग डेंसिटी भी ज़्यादा मिलती हैं २००५ में इसे पहली बार शिप किया गया था आज कई HDD यह तकनीक इस्तेमाल कर रही हैं।

संघटक

एक साधारण HDD में दो विद्युतीय मोटर होते हैं। एक तकली से लगी हुई मोटर जो चक्रिका (डिस्क) को घुमाती हैं और एक प्रवर्तक मोटर जो रीड/राइट हेड प्रणाली को घूमते हुए चक्रिका के ऊपर ले जाता हैं। चक्रिका से जुड़े हुए मोटर में एक बाहरी रोटर होता हैं जो चक्रिका के साथ जुड़ा होता हैं, विद्युत चालक स्थायी घुमावदार तार [[स्टेटर वाइंडिंग ]]एक जगह स्थापित होती हैं। प्रवर्तक के ठीक विपरीत तकले से जुडी छड़ी के अंत पर एक रीड -राइट हेड (लिखने/पढ़ने वाली नोक) होती हैं। यह लिखने/पढ़ने वाली नोक बहुत पतले विद्युतीय परिपथ से एम्पलीफायर इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ जुड़ा होता हैं जो प्रवर्तक के केन्द्र बिन्दु पर स्थित होता हैं। नोक की सहायक भुजा वजन में बहुत हलकी और ठोस होती है। आधुनिक उपकरणों में इसकी तेज होने की गति ५५० g तक हो सकती हैं।
प्रवर्तक एक स्थायी चुम्बक होता हैं। उसमे एक घूमनेवाला क्वॉयल होता हैं जो सही जगह पर लिखने/पढ़ने वाली नोक को चलाता हैं। धातु की एक थाली एक स्क्वाट नेओडिमिनम -आयरन -बोरोन तीव्र प्रवाह वाले चुम्बक को थामे रखती है। इस थाली के नीचे एक घूमनेवाला धातु का लच्छा (क्वॉयल) होता हैं जिसे आवाज़ वाली क्वॉयल भी कहते हैं।यह क्वॉयल (धातु का लच्छा) प्रवर्तक के केंद्र से जुड़ा रहता हैं और इस क्वॉयल के नीचे एक नेओडिमिनम -आयरन -बोरोन चुम्बक होता है। इसे मोटर के एकदम निचले थाली पर चढ़ा कर रखा जाता हैं। 
आवाज़ वाली क्वॉयल का आकार एक तीर के नोक के जैसा होता हैं और इसे २ बार लेप किये हुए ताम्बे के चुम्बकीय तार से बनाया जाता हैं। अंदर की सतह ताप रोधन के लिए होती हैं और बाहर की सतह गर्म प्लास्टिक की होती हैं। नोक के दोनों तरफ के क्वॉयल चुम्बकीय क्षेत्र के साथ लगते रहते हैं। जब विद्युत प्रवाह एक धातु के लच्छे के अंदर के दिशा में गमन करती हैं और दूसरे लच्छे के बाहरी दिशा में गमन करती हैं तब एक स्पर्श-रेखीय दबाव उत्पन्न होता हैं जो प्रवर्तक को घुमाता हैं। 
HDD के इलेक्ट्रॉनिक्स प्रवर्तक के हरकत को नियंत्रित करती हैं और डिस्क के परिक्रमण या गोलाकार चलने को भी नियंत्रित करती हैं। वह चक्रिका नियंत्रक के निर्देशो के अनुसार चक्रिका से सूचना पढ़ने या लिखने का काम भी करती हैं। ड्राइव इलेक्ट्रॉनिक्स की प्रतिपुष्टि चक्रिका के ख़ास हिस्सों से होती हैं जो सर्वो प्रतिपुष्टि के लिए समर्पित होता हैं। यह या तो फिर पूरी तरह से संकेन्द्रित परिमंडल (समर्पित सर्वो तकनीकी के केस में)होते हैं या वो हिस्से जिसमे असली आंकडें बिखरे हुए (सन्निहित सर्वो तकनीकी के मामले मे) रूप मे होते हैं।

निष्कर्ष

एक डेटा भण्डारण यन्त्र या सख्त चक्रिका संचालक(HDD) में एक या एक से ज़्यादा तेज घूमने वाली चक्रिकाएँ (प्लाटर) और चुंबकीय नोक होते हैं। इन्हे एक चलते हुए प्रवर्तक भुजा के ऊपर रखा जाता हैं ताकि इस नोक की सहायता से चक्रिका के सतह पर आंकडों को लिखा या पढ़ा जा सके। 
जितना समय चुंबकीय नोक को सिलिंडर या पटरी में ले जाने में लगे और उसके साथ ही जो समय चक्रिका के हिस्से को नोक के नीचे घूमने में लगे और कितना डेटा हर क्षण में प्रेषित(डेटा प्रेषण दर) हो रहा हैं इन मापदंडो पर ही डेटा भण्डारण यन्त्र का प्रदर्शन निश्चित किया जाता हैं।

त्रुटि दर व निवारण

आधुनिक डेटा भण्डारण यन्त्र त्रुटि संशोधन कूट का बहुत इस्तेमाल करती हैं खासकर रीड - सोलमन त्रुटि निवारण कूट। यह तकनीक अतिरिक्त बिट सहेज कर रखती हैं। हर डेटा खंड में कुछ अतिरिक्त बिट्स होते हैं जो कुछ गणित के सूत्र इस्तेमाल कर गलतियों को अदृश्य तरीके से सुधारते हैं। यह अतिरिक्त बिट्स डेटा भण्डारण यन्त्र में कुछ जगह ज़रूर ले लेते हैं लेकिन यह डेटा भण्डारण यन्त्र पर ज़्यादा लेखन घनत्व होना संभव बनाती हैं और जो इस प्रक्रिया में जो गलतियाँ आ जाती हैं उन्हें ठीक करना भी संभव बनाती हैं। इसका फल यह होता हैं की डेटा भण्डारण यन्त्र की भंडारण क्षमता ज़्यादा होती हैं। उदाहरण स्वरूप एक १ टीबी क्षमता वाला डेटा भण्डारण यन्त्र जिसमे ५१२ बाइट खंड हैं वह ९३ जीबी अतिरिक्त डेटा भंडारण क्षमता पाता हैं।
एकदम नए डेटा भण्डारण यन्त्र में लघु घनत्व समता जांच कूट (एल. डी. पी. सी.) रीड-सोलमन की जगह लेने लगे हैं। एल. डी. पी. सी. कूट से प्रदर्शन शैनन सीमा के करीब पहुंच जाती हैं। इससे सबसे ज़्यादा भंडारण घनत्व प्राप्त होता हैं।

८ इंच

९.५ इंच × ४.६२४ इंच × १४.२५ इंच (२४१.३ एमएम ×११७.५ एमएम × ३६२ एमएम )। १९७९ में शुगर्ट एसोसिएट्स एस.ए १००० पहला फॉर्म फैक्टर अनुकूल एचडीडी था। इसके परिमाप ८" इंच के एफडीडी के अनुकूल थे।

५.२५ इंच

५.७५ इंच × ३.२५ इंच × ८ इंच (१४६.१ एमएम × ८२.५५ एमएम × २०३ एमएम )। एचडीडी में यह छोटा फॉर्म फैक्टर १९८० में सबसे पहले सीगेट ने लाया था। इसका आकार ५१/४ इंच एफडीडी जितना ही था। इसकी उचाई ३.२५ इंच थी।

३.५ इंच

४ इंच X १ इंच X ५.७५ इंच यह छोटे फॉर्म फैक्टर वाला हार्ड डिस्क ड्राइव सबसे पहले रोडिम ने १९८३ में लाया था। इसकी उचाई हाफ हाइट यानि १.६३ इंच थी। आज इन ड्राइव्स की उचाई १ इंच की होती है। इस फॉर्म फैक्टर्स के हार्ड ड्राइव्स डेस्कटॉप में इस्तेमाल किये जाते हैं।

२.५ इंच

२.७५ इंच × ०.२७५–०.७५ इंच × ३.९४५ इंच (६९.८५ एमएम × ७–१९ एमएम × १०० एमएम )। यह छोटा फॉर्म फैक्टर सबसे पहले १९८८ में प्रेरीटेक ने लाया था। यह मोबाइल यंत्रो( लैपटॉप, संगीत वादक) और सॉलिड स्टेट ड्राइव्स में हार्ड ड्राइव की तरह इस्तेमाल होता हैं। इसको प्लेस्टेशन ३ और एक्स बॉक्स ३६० वीडियो गेम प्रणालियों में भी इस्तेमाल किया जाता हैं।

१.८ इंच

५४ mm X ८mm X ७८.५ mm यह फॉर्म फैक्टर सबसे पहले १९९३ में Integral Pehripherals ने लाया था। कुछ समय के लिए इसे डिजिटल ऑडियो प्लेयर्स और सबनोटबुक्स में काफी इस्तेमाल किया जाता था। लेकिन बाद में इसकी लोकप्रियता बहुत कम हो गयी और यह फॉर्म फैक्टर मार्किट में रेयर होता जा रहा हैं।

१ इंच

४२.८ mm X 5 mm X ३६.४ mm इस फॉर्म फैक्टर को १९९९ में IBM माइक्रोड्राइव  के तौर पर प्रस्तुत किया गया था। यह इसलिए बनाया गया था ताकि यह CF Type २ स्लॉट में फिट हो सके। सैमसंग  अपने प्रोडक्ट लिटरेचर में अपने इसी फॉर्म फैक्टर को १.३ इंच का बताता हैं।

०.८५ इंच

२४ मिमी X ५ मिमी X ३२ मिमी। तोशिबा  ने सबसे पहले इस फॉर्म फैक्टर का ऐलान जनवरी २००४ में किया था। यह फॉर्म फैक्टर मोबाइल फ़ोन और दूसरे छोटे उपकरणों में इस्तेमाल किये जाने हेतु बनाया गया था जिसमे यू एस बी से जुड सकने वाले एचडीडी भी शामिल हैं जो की 4 जी मोबाईल फ़ोन पर वीडियो भंडारण के लिए बना होता हैं। तोशिबा ने ४ जीबी (MK4001MTD) और ८ जीबी (MK8003MTD) वाले संस्करण बनाए। तोशिबा का नाम दुनिया के सबसे छोटे एचडीडी बनाने के लिए गिनीज़ वर्ल्ड रिकॉर्ड्स में दर्ज हैं। 
२.५ इंच और ३.५ इंच फॉर्म फैक्टर वाले HDD सबसे ज़्यादा लोकप्रिय हैं। 
२००९ तक हार्ड ड्राइव निर्माताओ ने १.३ इंच , १ इंच और ०.८५ इंच फॉर्म फैक्टर वाले HDD का निर्माण बंध कर दिया हैं क्यूंकि यूऍसबी_फ्लैश_ड्राइव की कीमते घट रही हैं और इनमे को घूमने वाला पुर्जा भी नहीं होता।

सीक टाइम

औसतन सीक टाइम हाई एंड सर्वर के हार्ड ड्राइव्स के लिए ४ ms का होता हैं , मोबाइल ड्राइव्स के लिए १५ ms आम मोबाइल ड्राइव्स के लिए १२ ms और डेस्कटॉप हार्ड ड्राइव्स के लिए ९ ms का होता हैं। सबसे पहले हार्ड डिस्क ड्राइव का सीक टाइम ६०० ms था ,१९७० के दशक के मध्य तक ऐसे हार्ड ड्राइव उपलब्ध हो गए थे जिनका सीक टाइम २५ ms जितना था। शुरुवात के कुछ डेस्कटॉप ड्राइव्स में हेड्स को हिलाने के लिए स्टेपर मोटर्स का इस्तेमाल किया जाता था और इसके वजह से सीक टाइम ८०-१२० ms जितना हुआ करता था। लेकिन १९८० के दशक तक इसमें तेज सुधार लाते हुए वॉइस कोइल  टाइप अक्टूएशन का इस्तेमाल होने लगा जिससे सीक टाइम २० ms तक कम हो गया। इसके बाद सीक टाइम धीरे धीरे कम होता रहा।

डेस्कटॉप एच डी डी

ये विशिष्ट रूप से ६० जीबी से ४ टीबी तक आंकडों का भंडारण करते हैं और ५४०० से १०००० घुमाव प्रति मिनट कि दर से घुमते हैं। इनमें ऑंकणों कि स्थानांतरण गति १जीबी/सेकेंड होती हैं।
अगस्त २०१४ तक सबसे अधिक क्षमता वाला डेस्कटॉप एच डी डी ८ टीबी तक आंकणों का भंडारण कर सकता था।]]।

उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक एचडीडी

ये वो एचडीडी होते है जो वीडियो रिकॉर्डर, एमपी३ वादक, वाहनों में लगे होते हैं। चूंकि ये अधिकतर हिलते रहने वाले उपकरणों में लगे होते हैं इसलिए इन्हे आघात प्रतिरोधी बनाया जाता है। इससे बिजली की खपत कम होती है और डाटा भंडारन की क्षमता में व्रधि होती है