Hard disk, le basi
Un hard disk meccanico è basato su uno o più piatti rotanti, che immagazzinano informazioni digitali su linee concentriche (tracce). I dati sono memorizzati magnetizzando microscopicamente piccole sezioni della tracce, in maniera da creare un pattern di sezioni magnetizzate e non magnetizzate, che rappresenteranno le informazioni immagazzinate.
Le testine solo le unità destinate a leggere e scrivere i dati rilevando la polarizzazione magnetica o magnetizzando sezioni individuali. Le testine sono disposte su entrambe le facce dei piatti, poiché entrambe sono tipicamente usate per immagazzinare dati. A spostarle pensano dei braccetti meccanici. Siccome le testine fluttuano su un cuscinetto d'aria estremamente vicino alla superficie del piatto, tutte le parti meccaniche sono estremamente delicate. Per questo motivo, è necessario evitare al disco urti o movimentazioni non indispensabili. La principale ragione per cui un hard disk si rompe è chiamata "head crash", ovvero lo scontro tra le testine e la superficie dei piatti.
La capacità d'archiviazione dei dischi moderni può essere aumentata migliorando le tecnologie di registrazione, cercando così di aumentare la densità dei dati, o aggiungendo più piatti, finché il formato lo permette. I produttori di hard disk fanno riferimento a "densità dei dati" con l'unità di misura "bit per pollice quadrato", o facendo riferimento a quanti gigabyte di dati possono essere immagazzinati su un singolo piatto. Quest'ultimo valore, tuttavia, dipende anche dal diametro dei piatti, mentre l'unità di misura "bit per pollice quadrato" è sempre valida e indipendente da altri fattori.
Il diametro dei piatti è un aspetto importante: più ampio è il piatto, più dati possono essere immagazzinati. Tuttavia, più larghi sono i piatti, più movimenti delle testine sono necessari per le varie azioni, e questo comportamento inficia sui tempi di accesso. Inoltre, piatti più larghi causano più rumore e maggior frizione, diventando inoltre più caldi. Questa è la principale ragione per cui i dischi da 5.25" sono ormai scomparsi: il loro tempo di accesso era troppo basso, e la capacità può essere aumentata notevolmente anche usando fattori di forma più compatti.
Ci sono state diverse generazioni di tecnologie di registrazione. L'ultima in voga si chiama "perpendicular magnetic recording", conosciuta con l'acronimo PMR. L'orientamento verticale degli elementi magnetizzati permette all'hard disk di avvicinare maggiormente i bit d'informazione, mentre la vecchia tecnologia che registra i dati longitudinalmente è limitata dal cosiddetto effetto super-paramagnetico. In pratica, un elemento magnetizzato influisce su quello vicino, modificandone l'orientamento e di conseguenza il dato.
La registrazione perpendicolare resterà in voga ancora a lungo, ma sarà migliorata con alcuni stratagemmi, che permetteranno di aumentare ulteriormente la densità dei dati. Una seconda opzione è la registrazione "heat-assisted", in cui una fonte di calore, come un laser, potrà "preparare" la sezione su cui lavorare, facilitandone la magnetizzazione. I produttori di hard disk confidano di poter raggiungere capacità di svariati Terabyte basandosi sui principi dei classici hard disk.
I piatti dei dischi ruotano a determinate velocità, che possono essere di 3600, 4200, 5400, 7200, 10000 o 15000 giri al minuto. I piatti dei dischi da 3.5" e 2.5" per ambienti workstation ed enterprise ruotano solitamente a 15000 o 10000 giri al minuto, mentre i dischi da 3.5" per desktop hanno velocità comprese tra i 5400 e i 10000 giri al minuto; infine, i piatti dei dischi per notebook ruotano a velocità comprese tra 7200 e 4200 giri al minuto. I dischi da 1.8", hanno un regime di rotazione di 3600 o 4200 giri al minuto, i piatti dei modelli Hitachi e Segate da 1" girano a 3600 giri al minuto.