duimnael|regs|250px|'n IBM hardeskyf, circa 2002, met die metaal hulsel verwyder. Die plate is hoogs weerkaatsend.
'n Hardeskyf is 'n toestel wat gebruik word vir die stoor van data op 'n magnetiese oppervlak in die vorm van hardeskyfplate.
Meganika en magnetiese werking 300px|duimnael|Bo- en onderaansig van 'n Western Digital WD400 3.5" hardeskyf duimnael|regs|250px|Die binnekant van 'n hardeskyf met die skyf verwyder. Aan die linkerkant is die lees-skryf arm. In die middel kan die elektromagnete van die skyf se motor gesien word.
'n Hardeskyf gebruik roterende skywe (plate). Elke plaat het 'n gladde magnetiese oppervlak waarop digitale data gestoor kan word. Inligting word op die plaat gestoor deur die aanwending van 'n magnetiese veld baie naby aan die magnetiese oppervlak deur die lees-en-skryfkop. Die magnetiese medium (film) op die skyfoppervlak verander sy magnetiese toestand in mikroskopies-klein kolle (bisse) as gevolg van die werking van die skryfkop se magnetiese veld. Die inligting kan dan weer teruggelees word deur 'n magnetoresistiewe (MR) lees-sensor wat deel is van die kop se struktuur. Die lees-sensor tel die magnetiese vloed op wat vanaf die bis oorgange wat daaronder verbybeweeg uitgestraal word deur die klein veranderinge in die weerstand van die magnetoresistiewe sensor te meet.
'n Tipiese hardeskyfontwerp bestaan uit 'n as waarom die plate teen 'n konstante aantal omwentelinge per minuut roteer. Oor en tussen die plate deur beweeg die lees- en skryfkoppe wat op 'n gesamentlike arm gemonteer is, met een kop vir elke kant van 'n plaat. Die aandrywerarm beweeg die koppe op 'n boog (byna radiaal) oor die plate terwyl hulle spin, wat elke kop toelaat om byna die totale oppervlak van die plaat by te kom.
Die elektronika beheer die beweging van die aandrywerarm en die draai van die skyf en voer die lees- en skryfbewerkinge uit op aanvraag van die skyfbeheerder. 'n Moderne hardeskyf se ingeboude programmatuur (firmware) maak dit moontlik om lees- en skryfbewerkinge op die skyfoppervlak doeltreffend te skeduleer en om 'n herindeling van die skyfsektore te doen om die beskadigde dele van die oppervlak te vermy.
Verder ondersteun die meeste hardeskyf- en moederbordvervaardigers nou self monitering- en analisetegnologie, wat dit moontlik maak om dreigende faling te voorspel en dit vir die gebruiker moontlik maak om dataverliese te vermy.
Die omhulsels is geseël en beskerm die binnedele teen stof, kondensasie en ander vorme van kontaminasie. Die hardeskyf se lees-skryf koppe vlieg skaars 'n paar nanometer bo die skyf oppervlak op 'n luglaer of lugkussing. In die lig van die submikroskopiese gaping tussen die skyf en die kop is dit dus baie belangrik om die skyf se interne omgewing skoon te hou om te verhoed dat vingerafdrukke, hare, stof of rookpartikels dit beskadig.
Die stelsel maak staat op die lugdruk binne-in die hardeskyf om die koppe op die regte "vlieghoogte" te hou terwyl die hardeskyf in beweging is. 'n Hardeskyf vereis 'n sekere lugdrukbestek om behoorlik te funksioneer. Die verbinding met die buitewêreld vind plaas deur 'n klein asemhalingsgaatjie in die omhulsel wat dikwels ook 'n koolstof-filter aan die binnekant insluit. Indien die lugdruk te laag is sal daar nie genoeg stukrag onder die kop wees nie en sal die kop nie op die regte hoogte dryf nie en bestaan daar die gevaar dat die skyf teen die oppervlak kan krap en dat data verloor kan word. Pasgemaakte skywe wat in 'n omhulsel onder druk verseël word, word benodig vir toepassings by hoë hoogtes bo seespieël (so om en by 3000 meter). Dit is egter nie van toepassing op ruimtes wat reeds onder druk gehou word nie soos onder ander die kajuit van 'n vliegtuig nie.
duimnael|regs|250px|Nabyskoot van 'n hardeskyf kop wat op 'n plaat rus saam met sy spieëlbeeld op die gladde oppervlak van die magnetiese plaat.
'n Baie hoë humiditeit oor 'n lang tydperk kan versnelde verwering van die skyfkoppe tot gevolg hê as gevolg van korrosie. As die skyf CSS (Contact Start/Stop) tegnologie gebruik om die kop op die skyf te "parkeer" wanneer dit nie werk nie, kan hoë vogtigheid ook daartoe lei dat die kop vassteek aan die skyf. Dit kan fisiese skade op die skyfoppervlak tot gevolg hê. Asemhalingsopeninge kan op die meeste hardeskywe waargeneem word en daar is gewoonlik 'n plakker daarlangs om die gebruiker te waarsku om nie die openinge toe te maak nie. Die lug aan die binnekant van die skyf beweeg ook voortdurend as gevolg van die wrywing van die draaiende hardeskyfplate. Die lug beweeg deur die interne filter waar enige oorblywende kontaminant verwyder word. Ander oorsake van skyfbeskadiging is deur elektroniese faling, 'n skielike kragonderbreking, fisiese skok, verwering, korrosie of swak vervaardigde skywe en koppe. In die meeste hardeskywe van tafel- en bedienerrekenaars word die koppe na 'n landingstrook beweeg wanneer die krag afgeskakel word. Hierdie landingstrook is gewoonlik naby aan die binneste diameter van die skyf waar inligting nie gestoor word nie. Hierdie gebied word die CSS-sone genoem.
In ouer modelle kon skielike kragonderbrekings veroorsaak het dat die skyf tot stilstand kom met die kop nog steeds bo-op die datasone. Nuwer hardeskywe voorkom dit deur die draaimomentum van die plate te gebruik om die koppe veilig te parkeer. IBM het in 1995 'n nuwe tegnologie bekendgestel waar die landingsone vervaardig word deur 'n laserproses wat 'n matriks van baie gladde nanometerskaal "hobbels" op die landingsone ets en sodoende die vassteek en verwering van die koppe verhoed. 'n Paar jaar later het IBM 'n nuwe tegnologie bekendgestel waar die koppe van die plate afgelig word deur dit op 'n plastiek "oprit" naby aan die kant van die skyf te laat oploop. Sodoende word die gevaar dat die kop teen die skyf vassit geheel en al verwyder en is die skokbestandheid van 'n skyf wat nie in werking is nie, ook heelwat hoër. Sedert 2006 word beide hierdie tegnologieë steeds deur hardeskyfvervaardigers gebruik. Beide het sy voordele en nadele in terme van verlies aan stoorruimte, probleme met die beheer van meganiese toleransies en koste van implementering. duimnael|regs|250px|Mikrofoto van 'n hardeskyf kop. Die grootte van die voorkant is ongeveer 0.3 mm × 1.0 mm. Die onderkant (nie sigbaar) is ongeveer 1.0 mm × 1.25 mm en wys na die skyf. Een van die funksionele onderdele van die kop is die oranjekleurige struktuur in die middel – die litografies vervaardigde koperklos van die skryfomskakelaar. Let ook op dat die elektriese drade met goudgeplateerde blaadjies verbind is.
Die gebruik van hardeplate en die verseëling van die hardeskyf maak nouer toleransies as in 'n sagteskyf moontlik. Dit bring mee dat 'n hardeskyf baie meer data kan stoor en data baie vinniger kan lees en oordra. In 2006 was dit algemeen vir 'n hardeskyf om tussen 80- en 500 GG te stoor, teen tussen 7 200 en 10 000 opm. te draai en 'n data-oordrag snelheid van meer as 50 MG/s te hê. Die vinnigste hardeskywe draai teen 15 000 opm en kan data-oordrag snelhede van meer as 80 MG/s bereik.
Die plate word vervaardig uit 'n nie-magnetiese materiaal, gewoonlik glas of aluminium en aan beide kante met 'n dun laag magnetiese materiaal bedek. Ouer skywe het yster(III)oksied gebruik, maar huidige aandrywers gebruik 'n dun film van 'n kobalt-gebaseerde legering wat met 'n sputtertegniek aangewend word.
Die magnetiese oppervlak van die hardeskyf word in klein magnetiese gebiede, kleiner as 'n mikrometer in grootte verdeel, met elkeen wat 'n enkele binêre eenheid van inligting verteenwoordig. Elkeen van hierdie magnetiese gebiede word verder onderverdeel in 'n paar honderd magnetiese korrels. Elke korrel vorm dan 'n magnetiese dipool wat in 'n sekere rigting wys en 'n magnetiese veld daarom veroorsaak. Al die korrels in 'n magnetiese gebied wys in dieselfde rigting om 'n magnetiese dipoolmoment vir die gebied as 'n geheel te gee met sy ooreenstemmende magnetiese veld.Jorgensen, Finn. “The Complete Handbook of Magnetic Recording” McGraw-Hill, 1996 frame|regs|Die magnetiese oppervlak en sy werking. In hierdie geval vind die enkodering van die binêre data deur middel van frekwensie modulasie plaas.
Die data word gekodeer deur die verandering in magnetiese veld by die gebied grens, eerder as die rigting van die magneetveld van die gebied. As die magnetisering tussen twee magnetiese domeine omkeer, dui dit 'n toestand aan, en daar waar geen verandering plaasvind nie, word 'n ander toestand aangedui. Om verskeie redes word die binêre data as 'n reeks van hierdie moontlike toestande gekodeer, eerder as deur een van die toestande alleen. Die meeste hardeskywe gebruik byvoorbeeld 'n vorm van kodering waar die looplengte sonder 'n magnetiese oorgang beperk word om onsekerheid uit te skakel en heet RLL kodering.
By die gebiedgrens waar die magnetiese veld omkeer sal die magnetiese veldlyne dig wees en loodreg ten opsigte van die medium. Die leeskop is ontwerp om hierdie verandering waar te neem.
In ouer hardeskywe was die leeskop, gewoonlik 'n klein induktor, wat dikwels met paramagnetiese materiaal gevul was om die sein te versterk. Soos dit oor die grens, waar 'n magnetiese omkeer voorkom beweeg, het die leeskop 'n magnetiese vloed ervaar, wat deur die induktor na 'n elektriese stroom omgeskakel is. Moderne hardeskywe het 'n kop wat gebruik maak van die Reuse Magnetoresistiewe effek, wat veroorsaak dat die weerstand van sekere materiale verander in die teenwoordigheid van 'n sterk magnetiese veld. As hierdie soort kop oor 'n grensgebied met magnetiese omkeer beweeg sal die sterk magnetiese veld veroorsaak dat die weerstand meetbaar verander.Bertram, H Neal. “Theory of Magnetic Recording” Cambridge University Press 1994
Een rede waarom magnetiese korrels eerder as 'n kontinue magnetiese medium gebruik word is dat hulle die spasie verminder wat 'n magnetiese gebied vereis. In kontinue magnetiese materiale vorm sogenaamde Neel pieke, wat pieke van teenoorgestelde magnetiese pole is en vorm om dieselfde rede as wat staafmagnete sal neig om hulself in teenoorgestelde rigtings te oriënteer. Dit veroorsaak probleme omdat die pieke mekaar uitkanselleer. Korrels skakel hierdie probleem uit omdat dit diskrete magnetiese domeine vorm wat nie groei of krimp om die pieke te veroorsaak nie.
Toegang deur Koppelvlakke Daar word deur 'n verskeidenheid soorte busse toegang verkry tot die gegewens op 'n hardeskyf wat onder andere insluit ATA (IDE, EIDE), Serie ATA, SCSI, SAS, IEEE 1394 (Firewire), USB en Fibre Channel.
Voorheen in die dae van die ST-506 koppelvlak was die koderingskema ook 'n baie belangrike faktor. Die eerste ST-506 skywe het MFM-kodering (Engels: Modified Frequency Modulation) gebruik en word nog steeds op die "1.44 MG" 3.5 duim sagteskywe gebruik. Data is teen 'n snelheid van 5 megagrepe per sekonde oorgedra. Latere beheerders wat die 2,7 RLL-kodering gebruik het, kon die data teen 'n snelheid van 7.5 megagrepe per sekonde oordra en het ook 'n verdubbeling in skyfkapasiteit tot gevolg gehad.
Die ESDI-koppelvlak het ook verskeie data snelhede ondersteun (ESDI het ook van 2,7 RLL gebruik gemaak maar met 10, 15 of 20 megagrepe per sekonde data snelhede).
SCSI is oorspronklik met slegs een spoed bekendgestel naamlik 5 MHz (wat 'n maksimum datasnelheid van 5 megagrepe per sekonde meegebring het), maar latere weergawes het die spoed dramaties verbeter. Die spoed van die SCSI-bus hou geen verwantskap met die skyf se interne snelheid nie omdat daar 'n databuffer tussen die bus en die skyf se interne bus voorsien word. Baie vroeë skywe het egter 'n baie klein buffer gehad en moes dikwels herformateer word wanneer dit op stadiger rekenaars (soos die eerste IBM versoenbare rekenaars) geïnstalleer is.