3.3.6.1. Tvrdi disk - Feritne glave

Najstariji dizajn glave je ujedno i najjednostavnije izvedbe. Feritna glava (slika 19) je napravljena od željezne jezgre u obliku slova U omotana sa zavojnicama što ju čini gotovo klasičnim elektro-magnetom, ali jako malim elektro magnetom. Rezultat ovog dizajna je nalik na klasični magnet u obliku slova U gdje svaki kraj magneta predstavlja sjeverni ili južni pol. Kada glava zapisuje, struja u zavojnici stvara polarizirano magnetsko polje u međuprostoru između polova zavojnice koje magnetizira površinu diska/medija odnosno mjesto gdje se nalazi glava. Kada se smjer struje u zavojnici okrene, stvara si suprotni polaritet magnetskog polja. Za čitanje proces je obrnut; glava prolazi iznad dijelova diska/medija koje je magnetizirano te sa time stvara struju kroz zavojnice u onome smjeru ovisno o polaritetu na disku/mediju. 

3.3.6. Tvrdi disk - Vrste glava

Postoji nekoliko različitih familija tehnologije koja se koriste za proizvodnju glava za čitanje/pisanje tvrdih diskova. Obično, kako bi se omogućio napredak brzine i kapaciteta tvrdog diska, mora se izvršiti korekcija načina na koji glave za čitanje/pisanje rade. U nekim slučajevima to su sitna namještanja i korekcija na postojećim tehnologijama, ali obično veći koraci u kapacitetu i brzini zahtijevaju nove tehnologije i dizajn, sve dok se postojeća tehnologija ne dovede do krajnjih granica (slika 18).

Slika 18: Osnovni dizajn glava i njihove karakteristike

3.3.5. Tvrdi disk - Sudar glave

Otkako glave za čitanje/pisanje lebde na mikroskopskom sloju zraka iznad diska/medija, moguć je kontakt glave i medija u nekim određenim okolnostima. Normalno glave samo dodiruju medije kada se disk/medij pokreče ili zaustavlja. Uzmemo li u obzir da se diskovi/mediji vrte više od 100 puta u sekundi ovo nije baš najbolja stvar.
Ako glava dotakne površinu medija kada se disk/medij nalazi na operacijskoj brzini vrtnje, rezultata toga bi moga dovesti do gubitka podataka, oštećenja glave diska, oštećenja površine medija ili sve troje. Takav događaj se zove „head crash“ (sudar glave). Najčešći uzrok sudara glave su prljavština koja uđe između glave i medija diska ili udar o sam tvrdi disk dok izvršava operacije.
Usprkos manjem lebdjenju glave na modernim tvrdim diskovima, oni su u mnogočemu manje osjetljiviji na udare glave nego stariji tvrdi diskovi. Razlog tome je superioran dizajn tvrdih diskova odnosno njegove zatvorenosti koja eliminira bilo kakvu kontaminaciju kao i mnogo čvršća unutarnja struktura i specijalna tehnika montiranja dizajnirana da ukloni vibracije i udare na tvrdi disk. Diskovi/mediji imaju na svojoj površini zaštitni sloj koji tolerira određenu istrošenost prije nego počne biti problem. Radi predostrožnosti, da bi smo izbjegli sudar glave, moramo biti iznimno pažljivi kod prenošenja diskova pogotovo prijenosnih računala, ako su upaljena.

3.3.4. Tvrdi disk - Visina glave

Jedna od prepoznatljivih karakteristika tehnologije tvrdog diska koja ga razlikuje od floppy diskete ili VCR kazete je da glava za čitanje i pisanje nije ni malo u kontaktu sa medijem. Razlog tome je velika brzina vrtnje diska/medija i potrebe za stalnim skeniranjem čas sa jedne čas s druge strane po različitim stazama diska/medija. Kada bi glava doticala disk/medij, to bi rezultiralo neprihvatljivom trošenju glave i medija/diska. U stvari prvi diskovi su imali svoje glave u kontaktu sa medijem i takav dizajn se promijenio baš zbog trošenja glave i medija koje je izazivao taj kontakt.

3.3.3. Tvrdi disk - Broj glava

Svaka ploča diska ima dvije površine, po jednu na svakoj strani ploče. Učestalo se obje površine koriste za podatke u modernim tvrdim diskovima, ali kao što je opisano u naslovu broj ploča diska ponekad i nije baš tako. Za svaku površinu koristi se po jedna glava. U slučaju kada tvrdi disk koristi „dedicated servo“ postoji još jedna glava za istu površinu. Kako većina diskova ima od jednog do četiri rotirajuće ploče, tako i većina ima dvije do osam glava. Neki veći diskovi mogu imati dvadeset glava i više.
Samo jedna glava može čitati ili pisati na rotirajuću ploču u zadanom vremenu. Specijalan električni krug se koristi za kontrolu glava diska te određivanje koja glava je aktivna u zadanom vremenu.

3.3.2. Tvrdi disk - Funkcija glave

U konceptu glave tvrdog diska su relativno jednostavne. One su transformatori energije; pretvaraju električni signal u magnetski signal te magnetski signal nazad u električni. Glave na Video rekorderu ili glava na kazetofonu rade veoma sličnu funkciju, osim što koriste drugačiju tehnologiju. Glave za čitanje i pisanje su u suštini maleni elektro magneti koji rade pretvorbu iz električne informacije u magnetsku te obrnuto. Svaki informacijski bit koji se posprema je zapisan na tvrdi disk uz pomoć specijalne metode nekodiranja koji pretvara nule i jedinice u strukturni magnetski zapis.

3.3.1. Tvrdi disk - Operacije glave

U mnogo načina glave za čitanje i pisanje su najsofisticiraniji dio tvrdog diska. Općenito ne pridobivaju mnogo pozornosti, možda iz razloga što većina ljudi nikada ih ni ne vidi. Ovo poglavlje govori o tome kako glave tvrdog diska rade te obuhvaća problematiku ključnih operacija i problema.

3.3. Tvrdi disk - Glave za čitanje i pisanje

Glave za čitanje i pisanje u tvrdom disku čine sučelje između magnetskog odnosno fizičkog dijela medija na kojem su pohranjeni podaci i električne komponente diska koja čini ostatak tvrdog diska. Glave konvertiraju bitove u magnetski puls i spremaju ih na rotirajuće ploče te u obrnutom procesu čitaju sa ploče magnetske impulse koje pretvaraju u bitove.
Glave za čitanje i pisanje čine kritičnu komponentu u tvrdom disku koja uteče na krajnju performansu te kao takve imaju veliku ulogu u pohranjivanju i dohvaćanju podataka. Uobičajeno su i najskuplji dio tvrdog diska te da bi zadovoljile što gušći zapis te što bržu vrtnju rotirajuće ploče diska glave za čitanje i pisanje morale su evoluirati iz skromnog i glomaznog dijela diska u samim počecima u ekstremno naprednu i kompliciranu tehnologiju.

3.2.6. Tvrdi disk - Prostorna gustoća diska/medija

Prostorna gustoća, također ponekad zvana „bit density“ (gustoća biti), se odnosi na količinu podataka koje je moguće pohraniti na zadanom prostoru diska/medija. Kako je površina diska/medija dvodimenzionalna, prostorna gustoća se mjeri kao broj bitova koji mogu biti pohranjeni u jedinici površine. Ona se obično mjeri u bitima po kvadratnom inču (BPSI).

3.2.5. Tvrdi disk - Staze i sektori

Diskovi/mediji su organizirani u specijalnoj strukturi kako bi omogućili organizaciju i pristup podacima. Svaki disk /medij je razdijeljen u staze, njih desetine tisuća, koji čine uredno pakirane koncentrične krugove. Oni su slični strukturi godova presječenog stabla (ali nisu slični podacima na vinil pločama, koji formiraju koncentrične spirale, a ne koncentrične krugove).
Staza zadrži previše podataka da bi činila najmanji dio pohrane podataka na disku/mediju, stoga svaka od staza je razdijeljena na sektore (slika 12). Sektor je najmanji pojedinačni dio s mogućnošću adresiranja podataka pohranjenih na disku/mediju, obično sadržava 512 bajta. Prvi računalni tvrdi diskovi su tipično sadržavali 17 sektora po jednoj stazi. Današnji tvrdi diskovi mogu imati i tisuću sektora po pojedinačnoj stazi. Također mogu koristiti metodu „zone recording“ kako bi omogućili više sektora na vanjskim dužim stazama diska/medija.

Slika 12: Sektori i staze na disku/mediju