HDD là viết tắt của từ tiếng anh Hard Disk Drive, có nghĩa là ổ đĩa cứng và là một thành phần vô cùng quan trọng của bộ nhớ máy tính, laptop. Công việc chính mà HDD đảm nhiệm đó là điều khiển việc định vị, đọc và ghi lại các thông tin, đồng thời cũng có chức năng lưu trữ dữ liệu. Và HDD thường được sử dụng làm thiết bị lưu trữ chính trong máy tính. Ổ cứng thường lưu trữ hệ điều hành, chương trình phần mềm và các file khác, đồng thời có thể được tìm thấy trong máy tính để bàn, thiết bị di động, thiết bị điện tử tiêu dùng và mảng lưu trữ doanh nghiệp  trong trung tâm dữ liệu.

Ổ đĩa cứng HDD được phát minh năm 1953 bởi các kỹ sư thuộc tập đoàn IBM với mong muốn truy cập vào những dữ liệu có dung lượng cao với chi phí thấp. Những chiếc ổ cứng HDD được sản xuất đầu tiên năm 1956 có kích thước rất lớn bằng kích thước một chiếc tủ lạnh có thể lưu trữ 3.75 MB dữ liệu. Ngoài ra có thể kể đến một số nhà cung cấp ổ HDD đầu tiên khác như Memorex, Seagate và Western Digital.

Kích thước của các ổ HDD đã được giảm dần với sự phát triển của khoa học công nghệ. Đến giữa những năm 1980, những ổ HDD có kích thước 2,5 và 3,5 inch đã được giới thiệu, và ngay lập tức trở thành kích thước tiêu chuẩn đối với PC.

Dung lượng lưu trữ của những ổ HDD cũng dần được tăng lên, ngày nay dung lượng lưu trữ dữ liệu của HDD có thể đạt tới hàng TB so với 3,75MB ban đầu. Năm 2020 nhà sản xuất ổ cứng Seagate đã xác nhận phát hành ổ cứng HDD có dung lượng tới 20TB và trở thành ổ cứng có dung lượng lớn nhất thế giới ở thời điểm hiện tại.

Ổ cứng HDD được cấu thành từ rất nhiều các bộ phận khác nhau. Nhưng xét về nguyên lý cấu tạo, các thành phần chính của ổ đĩa cứng HDD là:

• Đĩa từ : Đĩa từ là một đĩa kim loại hình tròn được gắn bên trong ổ đĩa cứng. Một số đĩa được gắn trên một động cơ trục chính (spindle motor) để tạo nhiều bề mặt lưu trữ dữ liệu trong một không gian nhỏ hơn. Bề mặt đĩa là nơi chứa dữ liệu chính khi ổ cứng HDD bắt đầu đầu hoạt động. Ổ cứng sẽ gồm nhiều đĩa quay hoạt động với vận tốc 5400 vòng/ phút – 7200 vòng/ phút. Trên bề mặt đĩa có các đầu từ thực hiện nhiệm vụ di chuyển, đọc và ghi dữ liệu.Dữ liệu được ghi trên các đường tròn đồng tâm được gọi là track/ cylinder. Mỗi đường tròn đồng tâm này sẽ có nhiều cung (được gọi là sector). Dữ liệu tối đa của các cung sẽ ghi được 512 Byte. Các nhà sản xuất sẽ sử dụng chương trình đặc biệt để định dạng vật lý hoặc cấp thấp cho đĩa.Để duy trì việc lưu trữ và truy xuất dữ liệu có tổ chức, các đĩa từ được sắp xếp thành các cấu trúc cụ thể. Các cấu trúc cụ thể này bao gồm các track (rãnh), sector và cluster.
• Đầu đọc: Nó là một thiết bị hiện diện trên cánh tay của ổ cứng để đọc hoặc ghi dữ liệu trên các đĩa từ, được gắn trên bề mặt của ổ đĩa.
• Trục chính: Là trục quay, trên đó giữ các đĩa ở vị trí cố định sao cho các cánh tay đọc / ghi có thể lấy được dữ liệu trên đĩa.
• Tay truyền động: Nó là một thiết bị, bao gồm đầu đọc-ghi di chuyển trên ổ đĩa cứng để lưu hoặc truy xuất thông tin
• Mạch xử lý dữ liệu : Cấu tạo của ổ đĩa cứng được làm bằng một bảng mạch thông minh được tích hợp vào bộ phận đĩa cứng. Nó được gắn trên đáy của ổ cứng. Đầu đọc, ghi được liên kết với bảng mạch xử lý dữ liệu thông qua cáp ribbon linh hoạt.

Để hình dung rõ cấu tạo của ổ cứng HDD, bạn có thể xem hình mô phỏng dưới đây :

Trong máy tính, ổ cứng thường được tìm thấy trong khoang ổ đĩa và được kết nối với bo mạch chủ thông qua cáp ATA , SATA hoặc SCSI. Ổ cứng HDD cũng được kết nối với bộ cấp nguồn và có thể giữ dữ liệu được lưu trữ trong khi tắt nguồn.

Ổ HDD về cơ bản là một đĩa kim loại có lớp phủ từ tính để lưu trữ dữ liệu của bạn. Hầu hết các ổ HDD cơ bản sẽ bao gồm một số đĩa cứng được đặt xung quanh một trục xoay bên trong một khoang kín. Buồng cũng bao gồm đầu đọc-ghi và động cơ. 

Động cơ được sử dụng để quay các đĩa chứa dữ liệu, với tốc độ lên đến 15.000 vòng mỗi phút (số vòng/phút cao hơn dẫn đến hiệu suất của ổ HDD cũng nhanh hơn). Khi các đĩa quay, một động cơ thứ hai sẽ điều khiển vị trí của các đầu đọc-ghi ghi lại thông tin từ tính và đọc thông tin từ các dữ liệu trên mỗi đĩa.

Ổ HDD thường chia ra làm 2 loại là ổ HDD trong và ổ HDD ngoài.

Ổ HDD ngoài

Ổ HDD ngoài có thể được sử dụng để mở rộng dung lượng lưu trữ hoặc hoạt động như một USB dung lượng lớn. Ổ cứng gắn ngoài có thể kết nối với máy tính hoặc thiết bị thông qua giao diện USB 2.0 hoặc với eSATA. Ổ HDD ngoài cũng có thể có tốc độ truyền dữ liệu chậm hơn so với ổ HDD trong. Nó thuận tiện cho việc chuyển các dữ liệu từ thiết bị này sang thiết bị khác

Ổ HDD trong

Ổ cứng HDD trong được cài đặt bên trong thân máy (máy tính xách tay) hoặc PC (máy tính để bàn) của bạn, trong khi ổ đĩa cứng bên ngoài kết nối với máy tính của bạn qua USB hoặc FireWire kết nối. 

Tuy đều là ổ cứng để lưu trữ dữ liệu nhưng cơ chế hoạt động của SSD và HDD rất khác nhau. Như đã nói ở trên, theo cấu tạo ổ cứng HDD sử dụng ổ đĩa từ để lưu trữ dữ liệu nhưng SSD lại là ổ cứng thể rắn dùng chip nhớ để lưu trữ dữ liệu. Nhìn chung, ổ cứng HDD sẽ có ưu thế về giá thành hơn nhưng bù lại, SSD lại có lợi thế về mặt tốc độ cũng như trọng lượng.

Dưới đây là bảng so sánh một vài yếu tố chính giữa SSD và HDD

Kể từ khi phiên bản Window 10 được nâng cấp, tình trạng full disk xảy ra trên các máy tính sử dụng ổ cứng HDD gây không ít khó chịu cho khách hàng. Có rất nhiều phương pháp được đặt ra nhưng để xử lý dứt điểm tình trạng này thì thay ổ cứng SSD là phương án tối ưu. Và hiện tại, giá của SSD đã rẻ hơn rất nhiều nên giờ đây hầu hết người dùng đều lựa chọn SSD là công cụ lưu trữ dữ liệu của mình, ít nhất là ổ đĩa để cài hệ điều hành và các phần mềm.

Ổ cứng SSD sẽ cho bạn tốc độ truy xuất dữ liệu, khởi động các phần mềm nhanh hơn nhờ đó tối ưu được hiệu quả làm việc. Các tình trạng thường gặp với ổ cứng HDD như bad sector, phân mảnh sẽ không xảy ra trên ổ cứng SSD. Ngoài ra ổ cứng SSD sử dụng các Nand nhớ không phụ thuộc quá nhiều vào cơ chế đọc ghi qua ổ đĩa quay sẽ hạn chế được việc mất dữ liệu khi xảy ra các tác nhân vật lý hay lỗi người dùng như va đập, rơi.. Dựa vào các tiêu chí trên, có thể thấy rằng việc lựa chọn ổ cứng SSD để sử dụng là phương án tốt hơn ở thời điểm hiện tại so với việc dùng ổ cứng HDD.