thumb|Partes internas de uma unidade de disco rígido de laptop de 2,5 polegadas
Uma unidade de disco rígido (HDD), disco rígido, hard drive, disco fixo ou disco duro popularmente chamado também de HD (derivação de HDD do inglês hard disk drive) é um dispositivo de armazenamento de dados eletromecânico que armazena e recupera dados digitais usando armazenamento magnético e um ou mais pratos rígidos de rotação rápida revestidos com material magnético. Os pratos são emparelhados com cabeças magnéticas, geralmente dispostas em um braço atuador móvel, que lê e grava dados nas superfícies dos pratos. Os dados são acessados de maneira aleatória, o que significa que blocos individuais de dados podem ser armazenados e recuperados em qualquer ordem. Os HDDs são um tipo de armazenamento não volátil, retendo os dados armazenados mesmo quando desligados. Os HDDs modernos geralmente têm a forma de uma pequena caixa retangular.
Introduzido pela IBM em 1956, os HDDs eram o dispositivo de armazenamento secundário dominante para computadores de uso geral a partir do início dos anos 1960. Os HDDs mantiveram essa posição na era moderna de servidores e computadores pessoais, embora os dispositivos de computação pessoal produzidos em grande volume, como telefones celulares e tablets, dependam de dispositivos de armazenamento de memória flash. Mais de 224 empresas produziram HDDs historicamente, embora após extensa consolidação do setor a maioria das unidades sejam fabricadas pela Seagate, Toshiba e Western Digital. Os HDDs dominam o volume de armazenamento produzido (exabytes por ano) para servidores. Embora a produção esteja crescendo lentamente (por exabytes enviados), as receitas de vendas e as remessas de unidades estão diminuindo porque as unidades de estado sólido (SSDs) possuem taxas de transferência de dados mais altas, maior densidade de armazenamento de área, confiabilidade um pouco melhor, e latência e tempos de acesso muito menores.
As receitas de SSDs, a maioria dos quais usam memória flash NAND, superam ligeiramente as de HDDs. Os produtos de armazenamento flash tiveram mais que o dobro da receita dos discos rígidos em 2017. Embora os SSDs tenham um custo por bit de quatro a nove vezes maior, eles estão substituindo os HDDs em aplicações onde velocidade, consumo de energia, tamanho pequeno, alta capacidade e durabilidade são importantes. O custo por bit para SSDs está caindo, e o preço premium em relação aos HDDs diminuiu.
As principais características de um HDD são sua capacidade e desempenho. A capacidade é especificada em prefixos correspondentes a potências de 1000: uma unidade de 1 terabyte (TB) tem uma capacidade de 1.000 gigabyte (GB; onde 1 gigabyte = 1 bilhão (109) bytes). Normalmente, parte da capacidade de um disco rígido não está disponível para o usuário porque é usada pelo sistema de arquivos e pelo sistema operacional do computador, e possivelmente redundância embutida para correção e recuperação de erros. Também há confusão em relação à capacidade de armazenamento, já que as capacidades são declaradas em gigabytes decimais (potências de 1000) pelos fabricantes de HDD, enquanto os sistemas operacionais mais usados relatam capacidade em potências de 1024, o que resulta em um número menor do que o anunciado. O desempenho é especificado pelo tempo necessário para mover os cabeçotes para uma pista ou cilindro (tempo médio de acesso) adicionando o tempo que leva para o setor desejado se mover sob o cabeçote (latência média, que é uma função da velocidade de rotação física em rotações por minuto) e, finalmente, a velocidade com que os dados são transmitidos (taxa de dados).
Os dois formatos mais comuns para HDDS modernos são 3,5 polegadas, para computadores desktop, e 2,5 polegadas, principalmente para laptops. Os HDDs são conectados ao sistema por cabos de interface padrão, como os cabos PATA (Parallel ATA), SATA (Serial ATA), USB ou SAS (Serial Attached SCSI).
História Reynold B. Johnson foi a pessoa de destaque. Um inventor americano e pioneiro da computação, que por muito tempo foi funcionário da IBM. Ele é considerado hoje o "pai" da unidade de disco rígido (popularmente conhecida como HD), e, além dessa invenção, ele também fez outras invenções que incluem equipamentos de teste automático de pontuação e a fita de videocassete. + Melhoria das características do HDD ao longo do tempo Parâmetro Começou com (1957) Aprimorado para Melhoria Capacidade(formatado) 3.75 megabytes 18 terabytes (a partir de 2020) 4,8 milhões para um16,000,000,000,000 dividido por 3,750,000 Volume físico 56,000 para um68 x 12 x 12 x 12 dividido por 2.1 Peso 2.000 libras (910 kg) 2,2 onças (62 g) 15,000 para um910,000 divido por 62 Tempo médio de acesso aprox. 600 milissegundos 2.5 ms a 10 ms; Depende de RW RAM cerca de200 para um600 dividido por 2.5 Preço US$ 9,200 por megabyte (1961; US$ 83,107 em 2021)Ballistic Research Laboratories "A THIRD SURVEY OF DOMESTIC ELECTRONIC DIGITAL COMPUTING SYSTEMS," March 1961, section on IBM 305 RAMAC (p. 314-331) states a $34,500 purchase price which calculates to $9,200/MB. US$0.024 por gigabyte até 2020$387.55÷16,000 GB. 3,46 bilhões para um83,107,180 divido por 0.024. Densidade de dados 2,000 bits por polegada quadrada 1.3 terabits por polegada quadrada em 2015 650 milhões para um1,300,000,000,000 dividido por 2,000. Vida útil média c. MTBF 2000 horas c. 2,500,000 horas (~285 anos) MTBF 1250 para um2,500,000 dividido por 2,000.
A primeira unidade de disco rígido de produção da IBM, o IBM 350, foi lançado em 1957 como um componente do sistema IBM 305 RAMAC. Era aproximadamente do tamanho de duas geladeiras de tamanho médio e armazenava cinco milhões de caracteres de seis bits (3,75 megabytes) em uma pilha de 52 discos (100 superfícies usadas). O 350 tinha um único braço com duas cabeças de leitura/gravação, uma voltada para cima e outra para baixo, que se moviam horizontalmente entre um par de pratos adjacentes e verticalmente de um par de pratos para um segundo conjunto. Variantes do IBM 350 foram o IBM 355, IBM 7300 e IBM 1405.
Em 1961, a IBM anunciou, e em 1962 lançou, a unidade de armazenamento de disco IBM 1301, que substituiu o IBM 350 e unidades semelhantes. O 1301 consistia em um (para o modelo 1) ou dois (para o modelo 2) módulos, cada um contendo 25 pratos, cada prato com cerca de 1⁄8 polegadas (3,2 mm) de espessura e 24 polegadas (610 mm) de diâmetro. Enquanto as unidades de disco IBM anteriores usavam apenas duas cabeças de leitura/gravação por braço, o 1301 usava uma matriz de 48 cabeças (comb), cada matriz movendo-se horizontalmente como uma única unidade, uma cabeça por superfície usada. Modo Cilindro as operações de leitura/gravação foram suportadas e as cabeças voaram cerca de 250 micropolegadas (cerca de 6 µm) acima da superfície do prato. O movimento da matriz de cabeça dependia de um sistema adicionador binário de atuadores hidráulicos que assegurava o posicionamento repetível. O gabinete 1301 tinha aproximadamente o tamanho de três refrigeradores domésticos colocados lado a lado, armazenando o equivalente a cerca de 21 milhões de bytes de oito bits por módulo. O tempo de acesso foi de cerca de um quarto de segundo.
Também em 1962, a IBM introduziu a unidade de disco modelo 1311, que era do tamanho de uma máquina de lavar e armazenava dois milhões de caracteres em um pacote de disco removível. Os usuários podem comprar pacotes adicionais e trocá-los conforme necessário, como bobinas de fita magnética. Modelos posteriores de unidades removíveis, da IBM e de outros, tornaram-se a norma na maioria das instalações de computadores e atingiram capacidades de 300 megabytes no início dos anos 80. Os HDDs não removíveis eram chamados de drives de "disco fixo".
Em 1963 a IBM introduziu o 1302, com o dobro da capacidade de esteira e duas vezes mais esteiras por cilindro que o 1301. O 1302 tinha um (para o Modelo 1) ou dois (para o Modelo 2) módulos, cada um contendo um pente separado para as primeiras 250 faixas e as últimas 250 faixas.
Alguns HDDs de alto desempenho foram fabricados com um cabeçote por trilha, por exemplo, Burroughs B-475 em 1964, IBM 2305 em 1970, para que não se perdesse tempo movendo fisicamente os cabeçotes para uma trilha e a única latência era o tempo para o desejado bloco de dados para girar para a posição sob a cabeça.Microsoft Windows NT Workstation 4.0 Resource Guide 1995, Chapter 17 – Disk and File System Basics Conhecidos como drives de disco de cabeça fixa ou cabeça por trilha, eles eram muito caros e não estão mais em produção.
Em 1973, a IBM introduziu um novo tipo de HDD com o codinome "Winchester". Sua principal característica distintiva era que as cabeças de disco não eram completamente retiradas da pilha de pratos de disco quando a unidade era desligada. Em vez disso, as cabeças podiam "pousar" em uma área especial da superfície do disco ao girar para baixo, "decolando" novamente quando o disco for ligado mais tarde. Isso reduziu muito o custo do mecanismo do atuador do cabeçote, mas impedia a remoção apenas dos discos da unidade, como era feito com os pacotes de discos da época. Em vez disso, os primeiros modelos das unidades de "tecnologia Winchester" apresentavam um módulo de disco removível, que incluía o pacote de disco e o conjunto do cabeço, deixando o motor do atuador na unidade após a remoção. Mais tarde, as unidades "Winchester" abandonaram o conceito de mídia removível e retornaram aos pratos não removíveis.
Em 1974, a IBM introduziu o atuador de braço oscilante, viabilizado porque as cabeças de gravação Winchester funcionam bem quando inclinadas para as faixas gravadas. O design simples do drive IBM GV (Gulliver),{"Design of a Swinging Arm Actuator for a disk file" J. S. HEATH IBM J. RES. DEVELOP. July 1976} inventado no Hursley Labs da IBM no Reino Unido, tornou-se a invenção eletromecânica mais licenciada da IBM{US 3,849,800 Magnetic disk apparatus. Cuzner, Dodman, Heath, & Rigbey} de todos os tempos, o atuador e o sistema de filtragem foram adotados na década de 1980, eventualmente, para todos os HDDs, e ainda universal quase 40 anos e 10 bilhões de braços depois.
Como a primeira unidade de pacote removível, as primeiras unidades "Winchester" usavam pratos de 14 polegadas (360 mm) de diâmetro. Em 1978, a IBM introduziu uma unidade de braço oscilante, o IBM 0680 (Piccolo), com pratos de oito polegadas, explorando a possibilidade de que pratos menores pudessem oferecer vantagens. Seguiram-se outras unidades de oito polegadas, depois unidades de 5 1⁄4 pol (130 mm), dimensionadas para substituir as unidades de disquete contemporâneas. Estes últimos destinavam-se principalmente ao então incipiente mercado de computadores pessoais (PC).
Com o tempo, à medida que as densidades de gravação aumentaram muito, outras reduções de diâmetro do disco para 3,5" e 2,5" foram consideradas ótimas. Os poderosos materiais magnéticos de terras raras tornaram-se acessíveis durante esse período e foram complementares ao projeto do atuador do braço oscilante para possibilitar os fatores de forma compactos dos HDDs modernos.
No início da década de 1980, os HDDs eram um recurso adicional raro e muito caro em PCs, mas no final da década de 1980 seu custo havia sido reduzido ao ponto de serem padrão em todos os computadores, exceto nos mais baratos.
A maioria dos HDDs no início da década de 1980 foi vendida para usuários finais de PC como subsistema externo adicional. O subsistema não foi vendido sob o nome do fabricante da unidade, mas sob o nome do fabricante do subsistema, como Corvus Systems e Tallgrass Technologies, ou sob o nome do fabricante do sistema de PC, como Apple ProFile. O IBM PC/XT em 1983 incluiu um HDD interno de 10 MB, e logo depois os HDDs internos proliferaram em computadores pessoais.