vignette|Schéma d'un disque dur IDE.
Un disque dur (parfois abrégé DD ; en anglais, hard disk drive, HDDe l'anglais signifiant « disque dur » par opposition à signifiant disque souple ou disquette. ou HDDDe l'anglais signifiant « lecteur de disque dur ».) est une mémoire de masse à disque tournant magnétique utilisée principalement dans les ordinateurs, mais également dans des baladeurs numériques, des caméscopes, des lecteurs/enregistreurs de DVD de salon, des consoles de jeux vidéo
Inventé en 1956, le disque dur a fait l'objet d'évolutions de capacité et de performances considérables, tout en voyant son coût diminuer, ce qui a contribué à la généralisation de son utilisation, particulièrement dans l'informatique. Avec l'arrivée des disques SSD, la part de marché des disques durs est en baisse.
Historique vignette|upright|Ancien disque dur IBM. vignette|upright|Disque dur IBM 3380 d'une capacité d'. En 1956, le premier système de disque dur s'appelle l'IBM 350. Il est utilisé dans le (RAMAC pour « ») Timeline: 50 Years of Hard Drives, sur pcworld.com (consulté le 5 septembre 2016).. Il est dévoilé au public par IBM. La production commerciale commence en juin 1957 et, jusqu'en 1961, plus d'un millier d'unités sont vendues. Son prix est alors de par mégaoctet. Le est constitué de de de diamètre et de deux têtes de lecture/écriture qui peuvent se déplacer d'un plateau à un autre en moins d'une seconde. La capacité totale est de cinq millions de caractères.
Le RAMAC a déjà un concurrent : le , composé de magnétiques chacun d'une capacité de . Bien que ce dernier ait une vitesse supérieure, c'est le RAMAC, qui peut stocker trois fois plus d'informations, qui a le rapport coût/performance le plus intéressant pour le plus grand nombre d'applications.
En , J. J. Hagopian, ingénieur IBM, a l'idée de faire « voler » les têtes de lecture/écriture au-dessus de la surface des plateaux, sur un coussin d'air. Il propose le design de la forme de ces têtes. En , il dessine l'équivalent des disques durs actuels : des plateaux superposés et un axe sur lequel sont fixées les têtes de lecture/écriture. Cela devient un produit commercial en 1961 sous la dénomination « ».
vignette|upright|Disque amovible SATA.
En 1962, IBM sort son périphérique de stockage à disque dur amovible modèle 1311 ; il fait la taille d'une machine à laver et peut enregistrer jusqu'à deux millions de caractères sur une pile de disques. Les utilisateurs peuvent acheter des paquets de disques supplémentaires et les échanger au besoin, un peu comme des bobines de bande magnétique. Les modèles ultérieurs d'unité d'entraînement pour piles de disques amovibles, d'IBM et d'autres, sont devenus la norme dans la plupart des installations informatiques de l'époque. Ils ont atteint des capacités de dans le début des années 1980. Les unités de disques durs non amovibles ont été appelées « lecteur-enregistreurs de disques durs fixes ».
Fin 1969, trois ingénieurs réfléchissent à ce qui pourrait être pour eux le système disque idéal. Ils tombent d'accord sur un modèle composé de deux disques de chacun, l'un amovible, l'autre fixe. On le nomme « », comme un modèle de carabine . Le nom est resté, et encore aujourd'hui un disque « » IBM Archives : 1973, IBM.Jean-François Pillou, Histoire du disque dur, CommentCaMarche.net. désigne un disque dur non amovible (soit quasiment tous les disques internes depuis les années 1990).
Dans les années 1970, HP sort ses premiers disques à têtes mobiles ; d'abord le HP-7900A, suivi des HP-7905 HP 7905A Disc Drive, sur computinghistory.org.uk (consulté le 17 juin 2016)., 7920 et 7925Arrêt de la production en 1985 , , sur hpmuseum.net (consulté le 5 septembre 2016). ; tous ces disques possèdent des cartouches amovibles.
À la même époque, il existe des disques durs à têtes fixes : un certain nombre de têtes permettent un accès piste-à-piste très rapide avec, certes, une capacité inférieure aux disques à têtes mobiles mais moins fragiles mécaniquement ; ils sont utilisés pour les applications embarquées, notamment en sismique par réflexion.
À cette époque, le disque dur a remplacé efficacement les tambours et les bandes, reléguant peu à peu ces dernières à des applications d'archivage et de sauvegarde dans les années 1990.
vignette|upright|alt=Intérieur disque dur de 1990|Disque de 1990 avec avancement des têtes de lecture par mouvement tangentiel.
Dans les années 1980, HP sort de nouveaux disques, plus performants : les HP-7933 et HP-7935 à packPlusieurs plateaux de disques sur un même axe. amovible Operating and installation manuel 7935 disk drive , sur trailing-edge.com (consulté le 5 septembre 2016)..
À cette époque apparaissent des disques reliés directement sur les réseaux NAS et SAN, suivis par d'autres applications dans lesquelles le disque dur trouve son utilité : stockage d'information de caméscopes, de lecteurs/enregistreurs de DVD de salon, de consoles de jeux vidéo
Au cours des années 1990, la taille des disques durs est considérablement réduite grâce aux travaux d'Albert Fert et de Peter Grünberg sur la magnétorésistance géante.Le prix Nobel de physique 2007 , Fondation Nobel.. Leur prix se démocratise et tous les ordinateurs personnels deviennent équipés d'un disque dur, et non plus seulement de lecteurs de disquettes.
En 1998, année du centenaire de l'enregistrement magnétique (inventé par le Danois Valdemar Poulsen), IBM commercialise le premier disque dur de ()., capacité présentée à l'époque par la presse comme disproportionnée par rapport aux besoins réels des particuliers. En effet, ils n'avaient pas encore accès en masse à Internet ni au téléchargement, en particulier le téléchargement illégal.
Dans les années 2000, le disque dur se met à concurrencer les disquettes en raison de la baisse de son coût au gigaoctet et de sa plus grande commodité d'accès ; vers la fin de cette même décennie, il commence à être remplacé lui-même comme mémoire de masse, pour les petites capacités (), par des stockages à mémoire flash qui, bien que plus onéreux, n'imposent pas le délai de latence dû à la rotation des plateaux.
En 2011, le besoin du marché en disques durs est évalué à d'unités par an..
Au quatrième trimestre de 2011, des inondations en Thaïlande provoquent une pénurie de disques durs, en rendant inopérantes plusieurs usines, ce qui provoque une augmentation importante des prix... Certains modèles voient leur prix doubler, voire tripler.
Évolutions en termes de prix ou de capacité Entre 1980, date de sortie du ST-506 d'une capacité de , et 2008, la surface moyenne occupée par un bit d'information sur le disque s'est vue réduite d'un facteur de plus de ( pour un plateau en 1980 et en 2008, soit une densité supérieure).
Dans le même temps, le prix du mégaoctet a été divisé par plus d'un million, sans tenir compte de l'inflation, car : en 1980, le ST-506 coûtait , soit ; en 2008, le mégaoctet d'un disque dur ne coûte plus qu'environ Gilbert Kallenborn, « Seagate a livré son milliardième disque dur », BFM Business, 25 avril 2008..
Capacité de stockage vignette|Évolution de la capacité de stockage (en Go) du disque dur depuis le premier disque dur en 1956. vignette|Disque Seagate de 36 Go. Les disques durs ayant les capacités les plus importantes sur le marché dépassent les (téraoctets) (2017) et en 2022. Le constructeur Seagate a annoncé en . que des disques de capacités de , et seront disponibles respectivement en 2023, 2026 et 2030. La capacité des disques durs a augmenté beaucoup plus vite que leur rapidité, limitée par la mécaniqueJusqu'à l'apparition des SSD.. Le temps d'accès en lecture est lié à la vitesse de rotation du disque et au temps de positionnement des têtes de lecture. Le débit d'information ensuite est d'autant meilleur que la densité du disque et la vitesse de rotation sont élevées. En 1997, le standard pour les PC de bureau est de pour les disques durs de . Vers 2002, les disques durs de sont courants pour des PC de bureau. En 2009, le standard pour les PC de bureau est de (à partir de en ) et de pour les PC portables. En 2022, sont devenus courants. Pour les « faibles capacités » de moins de environ, ils sont remplacés, de plus en plus, par des mémoires électroniques de type carte SD ou « disques » SSD, notamment dans les appareils nécessitant un support de stockage léger et peu encombrant.
+ Historique des capacités des disques durstoutes tailles confondues Capacité Année Fabricant Modèle Taille1956IBM350 Ramac24"1962IBMmodèle 13011982Hitachi.H859814"1998IBM Deskstar 25 GP3,5"181 Go2000SeagateBarracuda 180 2005Hitachi2007Hitachi Deskstar 7K1000. 2009Western Digital.Caviar Green WD20EADS 2010Seagate 2011Hitachi.7K4000 2013HGSTWD lance un disque dur NAS à la capacité record de , Information presse Western Digital, 22 juillet 2014.WD Red Pro 2014Seagate.Archive HDD 2015HGSTUltrastar He10. 2018SeagateExos X14. 2019SeagateExos X16.18 To2020SeagateExos X18.26 To2022Western DigitalUltrastar.32 To2024SeagateHAMR
En 2,5 pouces (2,5") : premier disque 2,5" sur un seul plateau en (Toshiba). ; premier disque 2,5" en (Western Digital Scorpio Blue WD10TEVT)Le premier disque dur 2,5" de , Tom’s Hardware, 27 juillet 2009..
Principe de fonctionnement vignette|L'intérieur d'un disque dur dont le plateau a été retiré. Sur la gauche se trouve le bras de lecture/écriture. Au milieu, on peut voir les électroaimants du moteur du plateau. vignette| Vue d'ensemble du fonctionnement d'un disque dur. vignette| Le démontage d'un disque dur. Dès 1956, dans un disque dur, on trouve des plateaux rigides en rotation. Chaque plateau est constitué d'un disque réalisé généralement en aluminium, qui a les avantages d'être léger, facilement usinable et paramagnétique. À partir de 1990, de nouvelles techniques utilisent le verre ou la céramique, qui permettent des états de surface encore plus lisses que ceux de l'aluminium. Les faces de ces plateaux sont recouvertes d'une couche magnétique, sur laquelle sont stockées les données. Ces données sont écrites en code binaire {0/1} sur le disque grâce à une tête de lecture/écriture, petite antenne très proche du matériau magnétique. Suivant le courant électrique qui la traverse, cette tête modifie le champ magnétique local pour écrire soit un 1, soit un 0, à la surface du disque. Pour lire, le même matériel est utilisé, mais dans l'autre sens : le mouvement du champ magnétique local engendre aux bornes de la tête un potentiel électrique qui dépend de la valeur précédemment écrite, on peut ainsi lire .
Un disque dur typique contient un axe central autour duquel les plateaux tournent à une vitesse de rotation constante. Toutes les têtes de lecture/écriture sont reliées à une armature qui se déplace à la surface des plateaux, avec une ou deux têtes par plateau (une tête par face utilisée). L'armature déplace les têtes radialement à travers les plateaux pendant qu'ils tournent, permettant ainsi d'accéder à la totalité de leur surface.
Le disque peut-être positionné horizontalement ou verticalement selon le boîtier.
L'électronique associée contrôle le mouvement de l'armature ainsi que la rotation des plateaux, et elle réalise les lectures et les écritures suivant les requêtes reçues. Les des disques durs récents sont capables d'organiser les requêtes de manière à minimiser le temps d'accès aux données, et donc à maximiser les performances du disque.
Géométrie vignette|Géométrie d'un disque dur : ici, trois plateaux avec six têtes de lectures pour six surfaces. Chaque plateau (possédant le plus souvent deux surfaces utilisables) est composé de pistes concentriques initialement séparées les unes des autres par une zone appelée « espace interpiste ». Cette zone disparaît pour les disques durs à plus grande capacité et les pistes sont superposées les unes aux autres dans un format SMR dit enregistrement magnétique à bardeau plus dense mais moins rapide à l'écriture.