Enamus kõvaketta plaate ehk kettaid on valmistatud alumiinimumisulamist, kuid esineb ka keraamilisest materjalist ja klaasist valmistatud kettaid. Plaatide diameeter võib olla 21/2, 32/2, 51/4 tolli. Nende paksus kõigub 1–3 millimeetrini. Plaadid on mõlemalt poolt kaetud magnetiseeruva üliõhukese (kuni 0,000001 mm paksu) materjaliga. Vanemates kettaseadmetes kasutati selleks ferriidi ühendit, mis pritsiti lahusena plaadi pinnale. Seejärel pandi plaat suure kiirusega pöörlema ja jaotati materjal tsentrifugaaljõu abil ühtlaselt plaadi pinnale. Uuematel seadmetel on magnetiline kilekiht paigaldatud plaadile galvaniseerimise teel.
Kui kõvakettale tehakse eelvormindus (low-level format), siis jagatakse ketas radadeks ja sektoriteks. Rajad on kontsentrilised magnetilised jooned ümber kettaplaadi keskel asuva võlli, mõlemal kettaplaadi poolel. Rajad on grupeeritud silindriteks, kusjuures rajad omakorda jaotatakse sektoriteks, millest igaüks on standardselt 512 baiti suur. Sektor on ketta väikseim ligipääsetav ühik. Kettaseadmed kasutavad zoned-bit salvestustehnoloogiat, mille abil ketta välised rajad sisaldavad rohkem sektoreid kui sisemised. Üksikute sektorite otsimine ja kalkeerimine (tracking) nõuaks palju ressursse, põhjustades failitöötluse kiiruse langemist. Jõudluse tõstmiseks jaotatakse sektorid gruppideks, mida nimetatakse klastriteks (cluster). Sektorite arv klastris sõltub klastri suurusest, mis omakorda sõltub kõvaketta sektsiooni suurusest ja kasutatavast failisüsteemist.
Joonis 1. Kõvaketta andmeplaadid
Tabel 1. Sektsiooni ja klastri suuruste suhe FAT32 ja FAT16 failisüsteemi puhul
FAT 32 Sektsiooni suurus |
FAT 32 klastri suurus |
FAT 16 Sektsiooni suurus |
FAT 16 klastri suurus |
|
0 MB – 255 MB |
512 KB |
0 MB – 127 MB |
2 KB |
|
256 MB – 8 GB |
4 KB |
128 MB – 255 MB |
4 KB |
|
8 GB – 16 GB |
8 KB |
256 MB – 511 MB |
8 KB |
|
16 GB – 32 GB |
16 KB |
512 MB – 1 GB |
16 KB |
|
32 GB – 2 TB |
32 KB |
1 GB – 2 GB |
32 KB |
Enamikel seadmetel on mitu kettaplaati, mis on kinnitatud ühise võlli külge. Plaatide vahel on vaba ruum lugemis-kirjutuspeade jaoks. Otsekasutus (direct drive) harjadeta võllmootor on ehitatud võlli sisse või paigutatud selle alla. Võll ja plaadid pöörlevad konstantse nurkkiirusega. Tänapäeval on uuemate kõvaketaste pöörlemiskiirus üle 10000 pööret minutis, võrdluseks võib tuua disketiseadme, kus võll pöörleb 300 või 360 pööret minutis. Võllmootor saab juhtsignaalid tehase poolt plaadile kirjutatud infost, või vanemate seadmete korral füüsilistest sensoritest.
Plaatide mõlemad pooled on kaetud magnetilise pinnaga. Plaadi mõlema poole jaoks on oma lugemis-kirjutuspea. Mõningad seadmed kasutavad seadme ühe plaadi üht poolt juhtsignaalide jaoks. Iga pea on kinnitatud akuraatori külge. Ketaste pöörlemisel tekib õhupadi ketaste vahele. Peade ja kettapinna vahel puudub kokkupuude. Enamikel kettaseadmetel, mis on ehitatud pärast 1980-t aastat, on spetsiaalne peade parkimissüsteem. Süsteem liigutab pead vooluahela katkestamise korral ettemääratud asendisse, tavaliselt ketaste lõpus ning lukustab nad selles asendis seniks, kuni vooluahel taastatakse.
Akuraatorit kasutatakse peade liigutamiseks edasi-tagasi üle kettaste pinna. Esimeste kettaseadmete juures kasutati peade positsioneerimiseks samm-mootor (Stepper Motor) süsteemi. Tänapäeval kasutatakse veel seda süsteemi disketiseadmete juures, kuid see ei ole enam sobiv kasutamiseks tänapäeva kõvakettaplaatide andmetiheduse juures. Samm-mootor tüüpi kõvaketaste päringukiirus (access speed) on vahemikus 30-70 ms (millisekundit).
Kaua aega on kasutatud akuraatori juhtimiseks Voice Coil süsteemi. Pool, mis on paigaldatud pea sisse, liigub püsimagneti poole või sellest eemale, vastavalt voolu suunast, mis poolist läbi lastakse. Voice Coil süsteemi puhul on tegu analoogsüsteemiga, kus pooli liikumise vahemaad kontrollitakse kindla voolu hulga läbilaskmisega poolist. Pooli tegelik asukoht määratakse kindlaks juht servo informatsiooni järgi, mis on tehase poolt kettale kirjutatud. Peade täpne asukoht radade kohal seatakse õigeks vastavalt loetud kontrollinformatsioonile reageerides. Voice Coil tüüpi kettaseadmete päringukiirus on vahemikus 10-20 ms.
Eelvõimendi saab signaali peadest, puhastab signaali ja võimendab seda enne selle saatmist kõvakettast välja.
Kõvaketta sisemiste komponentide kulumisel ja peade juhuslikul kokkupuutel ketastega tekivad mikroskoopilised osakesed, mis levivad kõvaketta sees. Alaline õhufilter on paigaldatud õhuvoolu ette, et eemaldada need osakesed enne kui nad jõuavad kahjustada õrnu kettasiseseid mehhanisme. Enamikel kõvaketastel on väike ava, mis varustab kõvaketta sisemust vähesel määral välisõhuga. Selline õhuvahetus võimaldab ketta sisemise rõhu ühtlustumist välisrõhuga, mis võimaldab kettaseadmeid kasutada erinevates keskkondades ilma ala- või ülerõhu tekkimiseohuta.
Joonis 2. Kõvaketta sisemus