Ổ cứng (Hard disk drive) là phần quan trọng nhất và bí mật nhất của hệ thống máy tính. Một ổ cứng là một đơn vị được niêm phong được dùng cho việc lưu trữ dữ liệu không thay đổi. Lưu trữ không thay đổi hay bán vĩnh viễn nghĩa là các thiết bị lưu trữ giữ lại các dữ liệu thậm chí khi không có điện nguồn trong máy tính. Bởi vì ổ đĩa lưu trữ chủ yếu các lập trình trọng yếu và dữ liệu, các hậu quả của bất kỳ hư hỏng nào thường rất nghiêm trọng. Để duy trì, bảo dưỡng và nâng cấp đúng quy cách một hệ thống PC, rất quan trọng phải hiểu các chức năng ổ cứng như thế nào.

Một ổ cứng các miếng phẳng dạng đĩa cứng (rigid, disk-shaped platters), thường được thiết kế bằng nhôm hay thủy tin (xem hình 9). Không giống với các ổ đĩa mềm, các platter này không thể bẻ hay uốn cong do đó có thuật ngữ ổ cứng. Ở hầu hết các ổ cứng, bạn không thể gỡ bỏ các platter, đó là tại sao đôi khi họ gọi chúng là các ổ đĩa cố định. Các ổ cứng có thể tháo gỡ được.

Ổ cứng đôi khi được xem là ổ đĩa Winchester. Thuật ngữ này đã có từ năm 1973, khi IBM giới thiệu kiểu ổ đĩa 3340 có 30MB sự lưu trữ platter cố định và 30MB platter tháo gỡ được nằm trên các trục quay tách biệt. Ổ đĩa được trưởng nhóm dự án Ken Haughton đặt tên mã Winchester bởi vì thiết kế dung lượng nguyên thủy (30-30) âm nghe giống hộp chứa 30-30 thông dụng (cỡ các hạt) được sử dụng bởi khẩu súng Winchester 94 giới thiệu vào năm 1895. Ổ cứng “winchester” 3340 là ổ cứng đầu tiên sử dụng quá trình lắp ráp đầu từ/đĩa được niêm phong, từ đó tên này được áp vào cho các đĩa xuất hiện sau này và có kỹ thuật tương tự.

Ổ cứng đầu tiên xuất hiện năm 1956. Vào năm 1957, Cyril Northcote Parkinson công bố tài liệu biên soạn tiểu luận nổi tiếng của ông tựa đề Luật lệ của Parkinson (Parkinson’s Law) bắt đầu với câu “Công việc phát triển theo thời gian có thể cho sự hoàn thành”. Một hệ luận của “luật” nổi tiếng nhất Parkinson có thể áp dụng vào ổ cứng: “Dữ liệu phát triển theo không gian có thể cho sự lưu trữ”. Dĩ nhiên điều này có nghĩa rằng bất kể có một ổ đĩa cứng lớn như thế nào, bạn vẫn sẽ tìm ra cách để lấp đầy chúng. Tôi chiêm nghiệm lời nhận xét đó kể từ khi mua ổ cứng đầu tiên gần 25 năm về trước.

Mặc dù nhận thức tốt về sựu phát triển theo lũy thừa của mọi thứ liên quan đến máy tính, tôi vẫn kinh ngạc về các ổ đĩa hiện địa trở nên nhanh và dung lượng lớn như thế nào. Ổ cứng đầu tiên tôi mua vào năm 1983 là một ổ 10MB Miniscribe (10 megabyty, không phải gigabyte) kiểu 2012, là ổ đĩa 5 ¼” (miếng phẳng dạng đĩa) với kích thước toàn bộ là 203.2mm x ngày nay)! Bằng cách so sánh, một ổ đĩa hiện đại 1.5TB 3 ½” tổng kích cỡ khoảng 5 ¾”x4”x1” (146mmx102mmx25mm), nặng chỉ 1.54 1b.(0.70kg), cho lưu trữ nhiều gấp 150.000 lần trong một gói có kích cỡ vào khoảng 1/6 và cân nặng ¼ so với ổ Miniscribe cũ của tôi.

Rõ ràng là dung lượng lưu trữ lớn ở các ổ đĩa hiện đại là vô dụng trừ phi ban cũng có thể truyền dữ liệu vào và ra ổ đĩa nhanh chóng. Ổ cứng ở IBM XT đầu tiên năm 1983 đã có một tốc độ truyền dữ liệu bất biến vào khoảng 100MBps hay nhiều hơn. Giống như việc gia tăng dung lượng ổ đĩa, tốc độ của giao diên cũng năm 80. Lúc nào cũng vậy, các giao diện nhanh hơn nhiều so với ổ đĩa thực tế. Các giao diện hiện đại cho tốc độ truyền dữ liệu lên đến 133MBps đối với Parallel ATA, 150 và 300MBps cho SAS. Tất cả các giao diện này nhanh hơn nhiều so với các ổ đĩa mà chúng hỗ trợ, nghĩa là tốc độ truyền thực sự mà bạn sẽ thấy gần như hoàn toàn bị giới hạn bởi ổ đĩa và chứ không phải các giao diện mà bạn chọn. Các giao diện hiện đại có băng thông dự trữu cho sự phát triển tương lai phát triển và các tiến bộ trong công nghệ ổ cứng.

Cuốn sách Luật của Parkinson (1SBN 1-5684-9015-1) vẫn còn in để bán và thực tế cho đến ngày nay vẫn được coi là một trong những tập sách cần thiết cho nghiên cứu kinh doanh và quản lý.

Năm 2006, ổ đĩa cứng mừng lễ kỷ niệm 50 năm, một mốc lịch sử trong công nghệ máy tính. Để cho bạn một sự hiểu biết về ổ cứng đã tiến xa như thế nào trong 25 năm chúng được dùng trong máy tính cá nhân, tôi đã vạch ra một số thay đổi sâu sắc trong ổ cứng PC.

+ Các dụng lượng lưu trữ tối đa tăng từ các ổ cứng cao đầy đủ 5MB 5 ¼” năm 1981 đến các ổ cứng nữa chiều cao 1.5TB 3 ½ năm 2008, các ổ cứng cho hay thậm chi các hệ thống máy xách tay, rất hiếm có ổ cứng nào nhỏ hơn 80GB.

+ Các tốc độ truyền dữ liệu vào và ra các đĩa (các tốc độ truyền được duy trì) đã tăng từ khoảng 100KBps  đối vớ máy IBM XT đầu tiên vào năm 1983 đến một mức trung bình trên 100Bps cho vài ổ đĩa nhanh nhất hiện nay, hoặc hơn 130MBps cho ổ đĩa SAS (Serial Attached SCSI) nhanh nhất.

+ Thời gian tìm kiếm trung bình (phải mất bao lâu để chuyển từ đầu từ vào cylinder (riêng biệt) đã giảm từ hơn 85ms(mili giây) cho các ổ đĩa 10MB IBM Vintage PC-XT sử dụng vào năm 1983 đến 3.3ms đối với các ổ đĩa 15.000rpm ngày nay.

+ Năm 1982 một ổ đĩa 10MB và bộ điều khiển mất hơn 2.000$ (200.000$ cho mỗi gigabyte), tương đương hơn gấp đôi với giá hiện tại tính bằng đô la Mỹ. Hiện nay, giá ổ cứng máy để bàn (có tích hợp bộ điều khiển) đã tụt xuống đến 0.09$ cho mỗi gigatybe hoặc thấp hơn khoảng 1.000GB chỉ giá 90$! Ổ đĩa máy tính xách tay đã giảm 0.18$ cho mỗi gigabyte hoặc ít hơn hay khoảng 500GB chỉ giá 90$.

IBM đã bán bộ phận vận hành ổ cứng của họ cho Hitach vào ngày 6 tháng 1 năm 2003. Mỗi công ty mới được gọi là Hitach Global Storage Technologies (www.hitachigst.com); bao gồm ổ cứng của Hiatchi và IBM và đặt trụ sở tại San Jose, California. Hitachi Global Storage Technologies bây giờ sản xuất, bán và hỗ trợ các dòng sản phẩm IBM trước đó; Travelstar; Microdrive, Ultrastar. Công ty mới có 70% cổ phần thuộc sở hữu của Hitachi, số cổ phần còn lại do IBM nắm giữ. Hitachi nắm quyền sở hữu toàn bộ vào cuối năm 2005 và IBM không tham gia vào việc quản lý công ty mới. IBM đã sáng chế ra ổ cứng, vì vậy thật đáng buồn khi nhìn thấy họ ra khỏi ngành kinh doanh này.

Cơ số cơ sở của ngành công nghiệp PC luôn được tiêu chuẩn hóa. Với các ổ đĩa, hiển nhiên là các hệ số mẫu vật lý và điện đã bao gồm trong các ổ đĩa hiện đại. Bằng cách sử dụng dạng tiêu chuẩn công nghiệp (industry-standard dạng), bạn có thể mua một hệ thống hoặc một khung hệ thống từ nhà sản xuất này, lắp đặt một ổ đĩa của một nhà sản xuất khác theo quy luật tự nhiên và điện học. Các dạng tiêu chuẩn bảo đảm các ổ đĩa trong thị trường sẽ vừa với khoang chứa đĩa, các ổ bắt vít sẽ sắp thành hàng, các cáp và kết nối chuẩn sẽ cắm vừa. Nếu không có các tiêu chuẩn công nghiệp này, không có sự tương thích giữa các khung đựng máy, các bo mạch chủ, các loại cáp và ổ đĩa khác nhau.

Bạn có thể tự hởi các hệ số mẫu này được thiết lập như thế nào. Trong một số trường hợp, đơn giản như là một sản xuất tạo ra một sản phẩm phổ biến trong hình dnagj và giao thức kết nối riêng biệt, những người khác sao chép hoặc nhái các tham số này, làm các sản phẩm khác tương thích về mặt vật lý hoặc điện học. Trong các trường hợp khác, các ủy ban hay nhóm khác nhau được hình thành để định ra một số tiêu chuẩn công nghiệp cụ thể. Sau đó thì tùy thuộc vào các công ty làm ra các sản phẩm ứng dụng phù hợp với tiêu chuẩn này.

Qua nhiều năm, các ổ đĩa đã được giới thiệu dưới nhiều dạng tiêu chuẩn công nghiệp, thông thường được xác định bởi kích cỡ áng chừng của các platter chứa bên trong ổ đĩa. Bảng 9.1 liệt kê danh sách các dạng ổ đĩa khác nhau đã dùng trong các máy tính cá nhân và các máy xách tay.

Hiện nay, các ổ đĩa 3 ½” phổ biến nhất cho máy để bàn, trong khi ổ đĩa 2 ½” và các ô nhỏ hơn lại phổ biến trong máy tính xách tay, các thiết bị di động. Các ổ đĩa Parallel ÂT vẫn có sẵn cho việc nâng cấp các hệ thống cũ, mặc dù lựa chọn này trở nên giới hạn.

Shugart Associates đầu tiên giới thiệu dang 5 ¼” cùng với ổ mềm 5 ¼” đầu tiên vào năm 1976. Sau đó nhà sáng lập Al Shugart đã rời khỏi công ty này và thành lập Seagate Technologies, công ty mới giới thiệu ổ cứng 5 ¼” đầu tiên (Model ST-506, công suất 5MB) vào năm 1980, trước cả máy tính IBM. Sau đó IBM đã sử dụng ổ Seagate ST-412 (10MB) trong một vài kiểu PC-XT của họ trở thành một trong số những dòng PC đầu tiên được bán ra có ổ cứng dựng sẵn. Định dạng vật lý của ổ cứng 5 ¼” cũng giống như ổ mềm cao đủ 5 ¼”, do đó cả hai ổ cùng vừa với kích thước khoang chứa đĩa trong một khung hệ thống. Ví dụ, các kiểu IBM PC và XT ban đầu có hai khoang chứa đĩa trong một khung hệ thống. Ví dụ, các kiểu IBM PC và XT ban đầu có hai khoang chứa đĩa cao đủ 5 ¼” gắn vừa với các ổ đĩa này. Các hệ thống di động đầu tiên (như Compaq Portable đầu tiên) cũng sử dụng các ổ đĩa này. Sau đó, dạng 5 ¼”bị giảm xuống nữa chiều cao khi các ổ mềm và ổ vốn ban đầu được thiết kế chỉ cho một ổ đĩa. Dạng nữa chiều 5 ¼” vẫn được dùng cho các ổ đĩa quang và là hệ số dạng tiêu chuẩn cho các khoang chứa đĩa lớn hơn trong tất cả các khung mát tính để bàn hiện đại.

Sony giới thiệu ổ đĩa mềm đầu tiên 3 ½” vào năm 1981 có độ rộng và sâu nhỏ hơn, nhưng cùng một chiều cao như dạng nữa chiều cao 5 ¼”. Chúng được gọi là các ổ đĩa nữa chiều cao 3 ½”, mặc dù không có điều gì đại loại như ổ đĩa đủ chiều cao 3 ½”. Rodime đeo đuổi dòng ổ cứng cao đủ 3 ½” đầu tiên vào năm 1983. Các ổ cứng và ổ mềm 3 ½ sau này được làm giảm chiều cao chỉ còn 1”, dưới một phần ba của dạng đủ chiều cao 5 ¼ ban đầu (đôi khi được gọi là các ổ đĩa 1/3-height). Ngày nay, phiên bản cao 1” đã trở thành hệ số dạng 3 ½” tiêu chuẩn công nghiệp hiện đại.

Prairie Tek giới thiệu dạng 2 ½” vào năm 1988 chứng minh được chúng là sản phẩm lý tưởng của các máy tính xách tay và máy tính Notebook. Ngay khi lượng máy tính xách tay bán ra giá tang, cũng đồng nghĩa với việc lượng bán ra của ổ đĩa 2 ½” tăng theo. Mặc dù PrairieTek là nhà sản xuất đầu tiên dạng đó, các nhà sản xuất ổ đĩa khác cũng đã nhanh chóng nắm bắt thị trường bằng cách giới thiệu ổ đãi 2 ½. Cuối cùng, vào năm 1994 Conner Peripherals, Inc., trả 18 triệu đô la cho công nghệ ổ đĩa 2 ½” của PraireTek và PrairieTek ra khỏi kinh doanh này. Kể từ khi ổ đĩa 2 ½” lần đầu tiên xuất hiện, hầu như tất cả các hệ thống máy tính xách tay (Laptop và Notebook) đều sử dụng chúng. Mặc dù ổ đĩa 2 ½” có thể dùng được trong các hệ thống máy để bàn, ổ đĩa 3 ½” tiếp tục thống trị thị trường máy tính để bàn do công suất và tốc độ lớn hơn, chi phí thấp hơn.

Cacsoor đĩa 2 ½” đã được sản xuất với các độ dày (hoặc cao) khác nhau và nhiều hệ thống máy tính xách tay bị giới hạn do cách chúng có thể hỗ trợ một ổ đĩa dày bao nhiêu. Dưới đây là độ dày thông thường có ở thị trường:

+ 8.5mm

+ 9.5mm

+ 12.5mm

+ 12.7mm

+17.0mm

+19.0mm

Các kích cỡ phổ biến nhất là phiên bản dày 9.5mm và 12.5mm, hầu hết các nhà sản xuất ổ đĩa hiện đại đang tập trung vào dạng 9.5mm. Một ổ đĩa mỏng hơn hầu như luôn luôn được gắn vào một máy tính dày hơn; tuy nhiên, phần lớn hệ thống đều không có chỗ để gắn một ổ đĩa dày hơn thiết kế ban đầu của chúng.

Ổ đĩa 1.8 được Intelgral Peripherals giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1991 và đã gặp vô khối vấn đề để được chấp nhận trong khi thị trường hơn bao giờ hết.Ban đầu kích cỡ này được tạo ra bởi vì nó vừa khít với dạng card PC (PCMCIA), làm cho nó trở thành lý tưởng như là một thiết bị lưu trữ có thể tháo gỡ được thêm vào dành cho các hệ thống máy tính xách tay. Thật không may, thị trường ổ đĩa 1.8” khó hình thành và vào năm 1998, một nhớm đầu tư gọi là không may, thị trường ổ đĩa 1.8” khó hình thành và vào năm 1998, một nhóm đầu tư gọi là Mobile Storage đã mua lại kỹ thuật ổ đĩa 1.8” của Integral Peripherals với giá 5.5 triệu độ la Mobile Storgae đã mua lại kỹ thuật ổ đĩa 1.8” của Intergral Peripherals với giá 5.5 triệu đô la Mỹ; sau đó Integral Peripherals đã ra khỏi việc kinh doanh này. Vải công ty khác được giới thiệu ổ đĩa 1.8” nhiều năm – đáng kể nhất là HP, Calluna, Toshiba và Hitache. Trong ố này chỉ có Toshiba và Hitachi tiếp tục sản xuất ổ đĩa với định dạng đó. HP hoàn toàn rời bỏ thị trường ổ đĩa vào năm 1996 và Calluna cuối cùng ngừng hoạt động vào năm 2001. Toshiba giới thiệu ổ đĩa 1.8” của họ vào năm 2000 (có sẵn trong dạng vật lý của card Type II Pc) và Hitachi tham dự vào thị trường ổ đĩa 1.8” vào anwm 2003. Các ổ đĩa 1.8” có dung lượng lên đến 250GB hay nhiều hơn.

Trong suốt năm 1998, IBM giới thiệu ổ đĩa 1” gọi là MicroDrire, kết hợp một platter khoảng kích cỡ một phần tư! Các phiên bản hiện nay của MicroDrive có thể lưu trữu lên đến 8GB hoặc nhiều hơn. Các ổ đĩa này hiện diện dưới vài giao diện của một card Type II Compact Flash (CF), có nghĩa là chúng có thể được sử dụng trong hầu hết bất kỳ thiết bị nào dùng card CF, bao gồm các máy ảnh kỹ thuật số, các máy trợ lý kỹ thuật số cá nhân (PDA 2003 và kết hợp với kinh doanh công nghệ lưu trữu của Hitachi thành Hitachi Global Storage Technologies).

HP giới thiệu một ổ đĩa 200MB 1.3” gọi là KityyHawk vào năm 1992, ban đầu dự định dành cho thị trường máy tính cầm tay. Vào năm 1994, HP đeo đuổi một model 40MB. Các ổ đĩa nhỏ này đắt và đã được chứng minh là quá hiện đại so với thời cửa chúng, cũng như với các máy tính cầm tay mà các ổ đĩa này đang nhắm tới. Sau hai năm doanh thu thấp, HP ngưng dòng sản phẩm KittyHawk.

Vào nằm 2004, Toshiba đã giới thiệu ổ đĩa nhỏ nhất cho đến bây giờ; ổ đãi 0.85”, có kích cỡ khoảng bằng một con tem bưu điện và lưu đến 4Gb. Ổ này được thiết kế cho các máy điện thoại cầm tay, máy nghe nhạc kỹ thuật số, các PDA, các máy ảnh kỹ thuật số, các máy quay video xách tay…