Magnētisko atmiņas ierīču pamatā ir informācijas ieraksts, izmantojot vielas magnētiskās īpašības. Datu glabāšanai tiek izmantoti feromagnētiski materiāli – vielas, kas magnētiskā lauka klātbūtnē magnetizējas un pēc lauka noņemšanas savu magnetizāciju saglabā. Feromagnētisma mikroskopiskais mehānisms ir vielas atomu magnētisko momentu orientēšanās un apvienošanās magnētiskajos domēnos. Izvēloties divas domēnu orientācijas, materiālā ir iespējams ierakstīt informāciju binārā koda (“1” un “0”) veidā.
Informācijas ieraksta shematisks attēlojums magnētiskā datu nesējā.
Autors Fouad A. Saad. Avots: Shutterstock.com.
Cietajā diskā dati tiek glabāti cietās diskveida platēs (platters), kas pārklātas ar magnētisku materiālu. Informācija tiek organizēta disku celiņos un sektoros izkārtotās magnētisko domēnu struktūrās. Plates ir nostiprinātas uz ass (spindle), kuras rotācija lielā ātrumā (7200–15000 apgriezieni minūtē) tiek nodrošināta ar elektromotora palīdzību. Dažu nanometru augstumā virs diskiem atrodas ierakstīšanas/nolasīšanas galviņas, ar kuru palīdzību iespējams detektēt un modificēt zem tām esošo magnētisko domēnu orientāciju. Domēnus orientē ar ārēju magnētisko lauku, ko rada ierakstošajam elementam pievadītie elektriskās strāvas impulsi. Ap pašiem magnētiskajiem domēniem veidojas lokāls magnētiskais lauks, tādēļ to orientācijas nolasīšanai piemēroti ir sensori, kuru elektriskā pretestība atkarīga no magnētiskā lauka stipruma. Galviņu pozīciju precīza kontrole tiek nodrošināta ar sviru, kas savienota ar aktuatoru. Integrālā shēma kontrolē cietā diska darbību un datu apmaiņu ar pārējām datora komponentēm. Lai ierīci pasargātu no bojājumiem, to ievieto noslēgtā korpusā.
Magnētiskā cietā diska galvenās komponentes.
Avots: Shutterstock.com.
Galvenie cieto disku parametri ir informācijas nolasīšanas/ierakstīšanas ātrums un ietilpība. Darbības ātrumu galvenokārt ierobežo ierīces mehāniskie darbības parametri – disku rotācija un galviņas pozicionēšana. Lielāku ietilpību var panākt, veidojot domēnus ar mazākiem izmēriem. Magnētisko atmiņas ierīču miniaturizāciju ierobežo superparamagnētiskā robeža (superparamagnetic limit) – parādība, kad domēnu mazo izmēru dēļ termiskās fluktuācijas var spontāni izraisīt izmaiņas magnetizācijas vērtībās, radot informācijas zudumus. Lai magnētisko atmiņas ierīču ietilpību tomēr palielinātu, tiek izstrādātas arvien jaunas informācijas ierakstīšanas tehnoloģijas.