硬碟儲存資料是根據電、磁轉換原理實現的。硬碟由乙個或幾個表面鍍有磁性物質的金屬或玻璃等物質碟片以及碟片兩面所安裝的磁頭和相應的控制電路組成（圖1），其中碟片和磁頭密封在無塵的金屬殼中。
硬碟工作時，碟片以設計轉速高速旋轉，設定在碟片表面的磁頭則在電路控制下徑向移動到指定位置然後將資料儲存或讀取出來。當系統向硬碟寫入資料時，磁頭中"寫資料"電流產生磁場使碟片表面磁性物質狀態發生改變，並在寫電流磁場消失後仍能保持，這樣資料就儲存下來了；當系統從硬碟中讀資料時，磁頭經過碟片指定區域，碟片表面磁場使磁頭產生感應電流或線圈阻抗產生變化，經相關電路處理後還原成資料。因此只要能將碟片表面處理得更平滑、磁頭設計得更精密以及盡量提高碟片旋轉速度，就能造出容量更大、讀寫資料速度更快的硬碟。這是因為碟片表面處理越平、轉速越快就能越使磁頭離碟片表面越近，提高讀、寫靈敏度和速度；磁頭設計越小越精密就能使磁頭在碟片上占用空間越小，使磁頭在一張碟片上建立更多的磁軌以儲存更多的資料。
磁軌、柱面和扇區
磁軌就是硬碟中的磁頭在碟片表面讀、寫資料時所形成的若干個同心圓軌跡。硬碟和軟盤一樣將碟片表面所有的磁軌從最外圈向內依次編為"0"道、"1"道等等（圖2）。
如果將硬碟中的所有碟片每面的任一磁軌如"0"道重合起來就形成乙個空心圓柱體，這個空心圓柱體在磁碟技術中就被稱為柱面。
如果再將碟片上每條磁軌平均分為若干段，則每一段就是乙個扇區（圖2）。目前我們所使用的硬碟每磁軌均分為64個扇區，編號為0至63，硬碟每扇區格式化後的容量和軟盤相同，都是512b。
c／h／s
c／h／s是硬碟產品標籤上列出的技術規格之一，是英語"柱面數量(cylinder)／磁頭數量(head)／扇區數量(sector)"的縮寫。在以往容量在8.4gb以下硬碟中，是乙個重要資料，使用者可以根據它計算硬碟的容量，也可以按照它在cmos中設定硬碟引數。隨著硬碟容量突破8.4gb，許多容量在9.1gb或更大硬碟的c／h／s引數全部標為16383／16／63，這樣c／h／s引數對大多數使用者來說已經沒多大意義，也無法利用c／h／s引數正確計算出硬碟容量。所以部分廠家就在提供的技術規格中另外列出"真實柱面（actual cyls）"引數，這樣使用者就可以利用這個引數計算硬碟實際容量。
lba扇區
lba扇區是廠家將硬碟的邏輯扇區lba規範折算出的扇區數，例如ibm djna－351520型硬碟（15.2gb）就將c／h／s引數轉換成數量為30033360的lba扇區，此時使用者同樣可以按lba扇區引數來計算具體硬碟的實際容量，但計算方法略有不同。
硬碟容量和計算
電腦專業領域中儲存器的容量普遍以1024byte為1kb，以（1024×1024）byte為1mb。而硬碟生產廠家則多以1000byte為1kb計算容量，這就是部分品牌硬碟在經過格式化之後顯示的容量都比硬碟標稱值要少的原因。
大部分硬碟的產品標籤都已經用"××gb"直接標出容量，如果沒有標出容量，也可以根據一些公式來計算實際容量，例如對容量小於8.4gb的硬碟可根據公式：（柱面數量× 磁頭數量×扇區數量×512）÷1000000進行計算，利用這個公式計算時對容量大於8.4gb的硬碟則必須使用"真實柱面"引數代入公式計算；或者利用"lba扇區"引數按公式：（lba扇區數量×512）÷10000000進行計算，否則將無法算出硬碟的正確容量。在廠家沒有提供"lba扇區"或"真實柱面"引數，也沒有標出硬碟實際容量時，使用者就只能通過電腦cmos或其它工具軟體來檢測硬碟的實際容量了。
如果將硬碟容量計算公式中的"1000000"換為"1048576"，那麼計算結果將是格式化後的容量。
單碟容量
一張碟片具有正、反兩個儲存面，兩個儲存面的儲存容量之和就是業內人士所稱的硬碟單碟容量。硬碟單碟容量取決於碟片的平滑程度、碟片表面磁性物質質量和磁頭型別，一般情況下碟片表面越光滑，表面的磁性物質質量越好，磁頭的技術越先進，那麼單碟容量就越大。目前硬碟的最大單碟容量已經達到了20gb，這樣，一張容量為40gb的硬碟只需要兩張碟片就可以實現，當然如果需要30gb的硬碟就會採用一張半碟片，至於所謂的半張碟片，其實就是碟片的一面沒有設定磁頭罷了。
s.m.a.r.t
硬碟的結構和工作特點使其成為電腦硬體中最脆弱的器件。當硬碟工作時，高速旋轉的碟片和磁頭之間僅有一層空氣形成的氣墊，如果此時硬碟受到碰撞，則很可能使高速旋轉的碟片與磁頭相撞，造成磁頭或碟片表面刮傷，以致丟失資料。為了提高硬碟執行的可靠性和資料安全性，硬碟生產廠家陸續開發了各種硬碟和資料保護技術。
s.m.a.r.t是最早的硬碟保護技術。s.m.a.r.t是英語"self－monitoring analysis and reporting technology"的縮寫，大意是"自我監測、分析和報告技術"，主要是對硬碟中碟片電機等主要部件以及碟片表面的工作狀態進行監測、分析，一旦發現問題便及時向使用者發出資訊以提醒使用者及早進行處理，目前生產的硬碟都支援s.m.a.r.t。
最大資料傳輸速率
資料傳輸速率代表硬碟的資料讀寫速度，一般用mb／s或mb／s表示，注意"b"代表位"bit"，"b"代表位元組"byte"。資料傳輸速率分為"最大內部傳輸速度"和"最大外部傳輸速度"。其中內部傳輸速率是指硬碟磁頭至資料快取之間的速度，一般取決於碟片旋轉速度和碟片磁軌上的資料（"0"或"1"）間隔密度（專業術語稱為資料線密度）；外部傳輸速率則是指資料快取至硬碟介面之間的速率，取決介面標準，所以通常也能代表硬碟介面速率。雖然目前理論上的最大外部資料傳輸率已經高達100mb／s，但由於硬碟的"最大內部傳輸速率"目前還無法超出50mb／s，所以使用udam－66和udam－100介面硬碟沒有多大區別。
尋道時間
尋道時間代表磁頭查詢資料儲存位置的速度，通常用ms（毫秒）表示。尋道時間有多種，其中用得最多是平均尋道時間和全程尋道時間。平均尋道時間是指磁頭移動到指定資料的儲存所在磁軌所需時間，這個時間通常在10ms以內；全程尋道時間則是指磁頭移動至指定資料的具體儲存位置時所需的全部時間，這個時間通常在20ms以內。
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