[Để có cái nhìn trực quan và tìm hiểu sâu hơn về ổ cứng, vui lòng đọc bài viết Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ổ cứng (ảnh động 3D)].
Cho dù bạn là một người đam mê công nghệ, có thể tự xây dựng máy tính từ các linh kiện, nhưng chắc hẳn có những thành phần mà bạn chưa hoàn toàn hiểu hết. Bạn có thể biết một cách chung chung về nguyên lý hoạt động của máy tính, nhưng bạn có biết tiến trình thực tế của nó diễn ra thế nào không? Tương tự như vậy, có một số người - đam mê hoặc không - không biết cách hoạt động cơ bản của ổ cứng; các đĩa từ quay và đầu từ đọc ghi dữ liệu... nhưng ngoài điều đó ra, bạn biết bao nhiêu về hoạt động thực tế của ổ cứng?
Đầu từ di chuyển bằng cách nào?
Đầu từ phải tìm kiếm thật chính xác các vùng từ tính nhỏ bé có độ rộng chỉ vài nanomet (nm), trong khi đĩa từ quay ở tốc độ hàng nghìn vòng trên phút. Điều đó chắc chắc không thể được thực hiện bởi một động cơ thông thường. Trong thực tế, đầu từ ổ cứng được di chuyển bởi một cơ cấu cuộn dây di động (voice coil actuator), cách hoạt động tương tự như màng loa di chuyển để tạo ra âm thanh. Bằng cách đưa một lượng điện rất nhỏ vào dây dẫn, lực Lorentz được ứng dụng để giúp đầu từ di chuyển chính xác. Không có bánh răng truyền động, nhờ đó hạn chế tối đa độ hao mòn - đây là một trong những lý do giải thích vì sao ổ cứng có tuổi thọ rất dài (so với các thiết bị cơ khí khác có điều kiện hoạt động tương tự).
Đầu từ đọc dữ liệu như thế nào?
Về cơ bản, đầu từ là một miếng kim loại được quấn dây điện. Khi đầu từ di chuyển qua vùng từ trường trên đĩa từ, những thay đổi về từ tính tạo ra dòng điện. Dòng điện này được đo lường và chuyển đổi sang tín hiệu nhị phân. Tuy không đơn giản như vậy - có sự khác biệt trong quá trình chế tạo đầu từ ổ cứng và phương pháp mã hóa dữ liệu trên bề mặt từ tính - nhưng định luật cảm ứng của Faraday luôn được sử dụng.
Kỹ thuật di chuyển của đầu từ hiện đại:
Chú thích: Suspension - giá treo, Slider - con trượt, Head - đầu từ, Platter - đĩa từ, Platter rotation - chiều quay của đĩa từ, Air 80 miles/hour - tốc độ di chuyển của không khí (35 m/s).
Do mật độ dữ liệu trên các ổ cứng hiện đại rất cao - lên đến 625 tỷ bit (78GB) mỗi inch vuông trên một đĩa từ 1TB - đầu từ phải nằm nổi chỉ 5nm hoặc 10nm phía trên vùng từ tính. Thay vì cố định đầu từ ở khoảng cách 10nm phía trên đĩa từ, các đầu từ của ổ cứng hiện đại nằm nổi trên một lớp không khí - được tạo ra do hoạt động quay của đĩa từ. Đây được gọi là kỹ thuật tự điều chỉnh: nếu đầu từ lên quá cao, nó sẽ mất lực nổi và rơi về "độ cao nổi" (floating height) của nó. Để giúp bạn dễ hình dung về khoảng cách mà đầu từ bay trên đĩa từ ổ cứng: 10nm đang là công nghệ sản xuất transistor được dùng trong các bộ xử lý máy tính ngày nay. Khi mật độ ổ cứng tăng lên, floating height sẽ còn thấp hơn nữa.