物理結構
1.磁頭
硬盤內部結構
磁頭是硬盤中最昂貴的部件，也是硬盤技術中最重要和最關鍵的壹環。傳統的磁頭是讀寫合壹的電磁感應式磁頭，但是，硬盤的讀、寫卻是兩種截然不同的操作，為此，這種二合壹磁頭在設計時必須要同時兼顧到讀/寫兩種特性，從而造成了硬盤設計上的局限。而MR磁頭（Magnetoresistive heads），即磁阻磁頭，采用的是分離式的磁頭結構：寫入磁頭仍采用傳統的磁感應磁頭（MR磁頭不能進行寫操作），讀取磁頭則采用新型的MR磁頭，即所謂的感應寫、磁阻讀。這樣，在設計時就可以針對兩者的不同特性分別進行優化，以得到最好的讀/寫性能。另外，MR磁頭是通過阻值變化而不是電流變化去感應信號幅度，因而對信號變化相當敏感，讀取數據的準確性也相應提高。而且由於讀取的信號幅度與磁道寬度無關，故磁道可以做得很窄，從而提高了盤片密度，達到200MB/英寸2，而使用傳統的磁頭只能達到20MB/英寸2，這也是MR磁頭被廣泛應用的最主要原因。目前，MR磁頭已得到廣泛應用，而采用多層結構和磁阻效應更好的材料制作的GMR磁頭（Giant Magnetoresistive heads）也逐漸普及。
2.磁道
當磁盤旋轉時，磁頭若保持在壹個位置上，則每個磁頭都會在磁盤表面劃出壹個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁道。這些磁道用肉眼是根本看不到的，因為它們僅是盤面上以特殊方式磁化了的壹些磁化區，磁盤上的信息便是沿著這樣的軌道存放的。相鄰磁道之間並不是緊挨著的，這是因為磁化單元相隔太近時磁性會相互產生影響，同時也為磁頭的讀寫帶來困難。壹張1.44MB的3.5英寸軟盤，壹面有80個磁道，而硬盤上的磁道密度則遠遠大於此值，通常壹面有成千上萬個磁道。
3.扇區
磁盤上的每個磁道被等分為若幹個弧段，這些弧段便是磁盤的扇區，每個扇區可以存放512個字節的信息，磁盤驅動器在向磁盤讀取和寫入數據時，要以扇區為單位。1.44MB3.5英寸的軟盤，每個磁道分為18個扇區。
4.柱面
硬盤通常由重疊的壹組盤片構成，每個盤面都被劃分為數目相等的磁道，並從外緣的“0”開始編號，具有相同編號的磁道形成壹個圓柱，稱之為磁盤的柱面。磁盤的柱面數與壹個盤單面上的磁道數是相等的。無論是雙盤面還是單盤面，由於每個盤面都有自己的磁頭，因此，盤面數等於總的磁頭數。所謂硬盤的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁頭）、Sector（扇區），只要知道了硬盤的CHS的數目，即可確定硬盤的容量，硬盤的容量=柱面數*磁頭數*扇區數*512B。
編輯本段邏輯結構
3D參數
很久以前， 硬盤的容量還非常小的時候，人們采用與軟盤類似的結構生產硬盤。也就是硬盤盤片的每壹條磁道都具有相同的扇區數。由此產生了所謂的3D參數 (Disk Geometry). 既磁頭數(Heads)，柱面數(Cylinders)，扇區數(Sectors)，以及相應的尋址方式。 其中： 磁頭數(Heads)表示硬盤總***有幾個磁頭，也就是有幾面盤片, 最大為 255 (用 8 個二進制位存儲) 柱面數(Cylinders) 表示硬盤每壹面盤片上有幾條磁道，最大為 1023(用 10 個二進制位存儲) 扇區數(Sectors) 表示每壹條磁道上有幾個扇區, 最大為 63(用 6個二進制位存儲) 每個扇區壹般是 512個字節， 理論上講這不是必須的,但好像沒有取別的值的。 所以磁盤最大容量為： 255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 7.837 GB ( 1M =1048576 Bytes ) 或硬盤廠商常用的單位： 255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8.414 GB ( 1M =1000000 Bytes ) 在 CHS 尋址方式中，磁道，柱面，扇區的取值範圍分別為 0到 Heads - 1。0 到 Cylinders - 1。 1 到 Sectors (註意是從 1 開始)。
基本 Int 13H 調用
BIOS Int 13H 調用是 BIOS提供的磁盤基本輸入輸出中斷調用，它可以完成磁盤(包括硬盤和軟盤)的復位，讀寫，校驗，定位，診，格式化等功能。它使用的就是 CHS 尋址方式， 因此最大識能訪問 8 GB 左右的硬盤 (本文中如不作特殊說明，均以 1M = 1048576 字節為單位)。
現代硬盤結構
在老式硬盤中，由於每個磁道的扇區數相等，所以外道的記錄密度要遠低於內道， 因此會浪費很多磁盤空間 (與軟盤壹樣)。為了解決這壹問題，進壹步提高硬盤容量，人們改用等密度結構生產硬盤。也就是說，外圈磁道的扇區比內圈磁道多，采用這種結構後，硬盤不再具有實際的3D參數，尋址方式也改為線性尋址，即以扇區為單位進行尋址。 為了與使用3D尋址的老軟件兼容 (如使用BIOSInt13H接口的軟件)， 在硬盤控制器內部安裝了壹個地址翻譯器，由它負責將老式3D參數翻譯成新的線性參數。這也是為什麽現在硬盤的3D參數可以有多種選擇的原因(不同的工作模式，對應不同的3D參數， 如 LBA，LARGE，NORMAL)。
基本參數
壹、容量
作為計算機系統的數據存儲器，容量是硬盤最主要的參數。 硬盤的容量以兆字節（MB）或千兆字節（GB）為單位，1GB=1024MB。但硬盤廠商在標稱硬盤容量時通常取1G=1000MB，因此我們在BIOS中或在格式化硬盤時看到的容量會比廠家的標稱值要小。 硬盤的容量指標還包括硬盤的單碟容量。所謂單碟容量是指硬盤單片盤片的容量，單碟容量越大，單位成本越低，平均訪問時間也越短。 壹般情況下硬盤容量越大，單位字節的價格就越便宜，但是超出主流容量的硬盤略微例外。
二、轉速
轉速(Rotational Speed 或Spindle speed)，是硬盤內電機主軸的旋轉速度，也就是硬盤盤片在壹分鐘內所能完成的最大轉數。轉速的快慢是標示硬盤檔次的重要參數之壹，它是決定硬盤內部傳輸率的關鍵因素之壹，在很大程度上直接影響到硬盤的速度。硬盤的轉速越快，硬盤尋找文件的速度也就越快，相對的硬盤的傳輸速度也就得到了提高。硬盤轉速以每分鐘多少轉來表示，單位表示為RPM，RPM是Revolutions Per minute的縮寫，是轉/每分鐘。RPM值越大，內部傳輸率就越快，訪問時間就越短，硬盤的整體性能也就越好。 硬盤的主軸馬達帶動盤片高速旋轉，產生浮力使磁頭飄浮在盤片上方。要將所要存取資料的扇區帶到磁頭下方，轉速越快，則等待時間也就越短。因此轉速在很大程度上決定了硬盤的速度。 家用的普通硬盤的轉速壹般有5400rpm、7200rpm幾種，高轉速硬盤也是現在臺式機用戶的首選；而對於筆記本用戶則是4200rpm、5400rpm為主，雖然已經有公司發布了10000rpm的筆記本硬盤，但在市場中還較為少見；服務器用戶對硬盤性能要求最高，服務器中使用的SCSI硬盤轉速基本都采用10000rpm，甚至還有15000rpm的，性能要超出家用產品很多。較高的轉速可縮短硬盤的平均尋道時間和實際讀寫時間，但隨著硬盤轉速的不斷提高也帶來了溫度升高、電機主軸磨損加大、工作噪音增大等負面影響。
三、平均訪問時間
平均訪問時間(Average Access Time)是指磁頭從起始位置到達目標磁道位置，並且從目標磁道上找到要讀寫的數據扇區所需的時間。 平均訪問時間體現了硬盤的讀寫速度，它包括了硬盤的尋道時間和等待時間，即：平均訪問時間=平均尋道時間+平均等待時間。 硬盤的平均尋道時間(Average Seek Time)是指硬盤的磁頭移動到盤面指定磁道所需的時間。這個時間當然越小越好，目前硬盤的平均尋道時間通常在8ms到12ms之間，而SCSI硬盤則應小於或等於8ms。 硬盤的等待時間，又叫潛伏期(Latency)，是指磁頭已處於要訪問的磁道，等待所要訪問的扇區旋轉至磁頭下方的時間。平均等待時間為盤片旋轉壹周所需的時間的壹半，壹般應在4ms以下。
四、傳輸速率
傳輸速率(Data Transfer Rate) 硬盤的數據傳輸率是指硬盤讀寫數據的速度，單位為兆字節每秒（MB/s）。硬盤數據傳輸率又包括了內部數據傳輸率和外部數據傳輸率。 內部傳輸率(Internal Transfer Rate) 也稱為持續傳輸率(Sustained Transfer Rate)，它反映了硬盤緩沖區未用時的性能。內部傳輸率主要依賴於硬盤的旋轉速度。 外部傳輸率（External Transfer Rate）也稱為突發數據傳輸率（Burst Data Transfer Rate）或接口傳輸率，它標稱的是系統總線與硬盤緩沖區之間的數據傳輸率，外部數據傳輸率與硬盤接口類型和硬盤緩存的大小有關。 目前Fast ATA接口硬盤的最大外部傳輸率為16.6MB/s，而Ultra ATA接口的硬盤則達到33.3MB/s。 使用SATA（Serial ATA）口的硬盤又叫串口硬盤，是未來PC機硬盤的趨勢。2001年，由Intel、APT、Dell、IBM、希捷、邁拓這幾大廠商組成的Serial ATA委員會正式確立了Serial ATA 1.0規範。2002年，雖然串行ATA的相關設備還未正式上市，但Serial ATA委員會已搶先確立了Serial ATA 2.0規範。Serial ATA采用串行連接方式，串行ATA總線使用嵌入式時鐘信號，具備了更強的糾錯能力，與以往相比其最大的區別在於能對傳輸指令（不僅僅是數據）進行檢查，如果發現錯誤會自動矯正，這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。
五、緩存
緩存（Cache memory）是硬盤控制器上的壹塊內存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤內部存儲和外界接口之間的緩沖器。由於硬盤的內部數據傳輸速度和外界介面傳輸速度不同，緩存在其中起到壹個緩沖的作用。緩存的大小與速度是直接關系到硬盤的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬盤整體性能。當硬盤存取零碎數據時需要[1]不斷地在硬盤與內存之間交換數據，有大緩存，則可以將那些零碎數據暫存在緩存中，減小外系統的負荷，也提高了數據的傳輸速度
編輯本段數據保護
1.S.M.A.R.T.技術 S.M.A.R.T.技術的全稱是Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology，即“自監測、分析及報告技術”。在ATA-3標準中，S.M.A.R.T.技術被正式確立。S.M.A.R.T.監測的對象包括磁頭、磁盤、馬達、電路等，由硬盤的監測電路和主機上的監測軟件對被監測對象的運行情況與歷史記錄及預設的安全值進行分析、比較，當出現安全值範圍以外的情況時，會自動向用戶發出警告，而更先進的技術還可以提醒網絡管理員的註意，自動降低硬盤的運行速度，把重要數據文件轉存到其它安全扇區，甚至把文件備份到其它硬盤或存儲設備。通過S.M.A.R.T.技術，確實可以對硬盤潛在故障進行有效預測，提高數據的安全性。但我們也應該看到，S.M.A.R.T.技術並不是萬能的，它只能對漸發性的故障進行監測，而對於壹些突發性的故障，如盤片突然斷裂等，硬盤再怎麽smart也無能為力了。因此不管怎樣，備份仍然是必須的。 2.DFT技術 DFT（Drive Fitness Test，驅動器健康檢測）技術是IBM公司為其PC硬盤開發的數據保護技術，它通過使用DFT程序訪問IBM硬盤裏的DFT微代碼對硬盤進行檢測，可以讓用戶方便快捷地檢測硬盤的運轉狀況。 據研究表明，在用戶送回返修的硬盤中，大部分的硬盤本身是好的。DFT能夠減少這種情形的發生，為用戶節省時間和精力，避免因誤判造成數據丟失。它在硬盤上分割出壹個單獨的空間給DFT程序，即使在系統軟件不能正常工作的情況下也能調用。 DFT微代碼可以自動對錯誤事件進行登記，並將登記數據保存到硬盤上的保留區域中。DFT微代碼還可以實時對硬盤進行物理分析，如通過讀取伺服位置錯誤信號來計算出盤片交換、伺服穩定性、重復移動等參數，並給出圖形供用戶或技術人員參考。這是壹個全新的觀念，硬盤子系統的控制信號可以被用來分析硬盤本身的機械狀況。 而DFT軟件是壹個獨立的不依賴操作系統的軟件，它可以在用戶其他任何軟件失效的情況下運行。
編輯本段擴展分區
由於主分區表中只能分四個分區， 無法滿足需求，因此設計了壹種擴展分區格式。基本上說， 擴展分區的信息是以鏈表形式存放的，但也有壹些特別的地方。首先， 主分區表中要有壹個基本擴展分區項，所有擴展分區都隸屬於它，也就是說其他所有擴展分區的空間都必須包括在這個基本擴展分區中。對於DOS / Windows 來說，擴展分區的類型為 0x05。除基本擴展分區以外的其他所有擴展分區則以鏈表的形式級聯存放， 後壹個擴展分區的數據項記錄在前壹個擴展分區的分區表中，但兩個擴展分區的空間並不重疊。 擴展分區類似於壹個完整的硬盤，必須進壹步分區才能使用.但每個擴展分區中只能存在壹個其他分區。 此分區在 DOS/Windows環境中即為邏輯盤。因此每壹個擴展分區的分區表(同樣存儲在擴展分區的第壹個扇區中)中最多只能有兩個分區數據項(包括下壹個擴展分區的數據項)。
故障表現
壹般來說，硬盤出現故障前會有以下幾種表現： 1.出現S.M.A.R.T故障提示。這是硬盤廠家本身內置在硬盤裏的自動檢測功能在起作用，出現這種
計算機中的硬盤(15張)提示說明您的硬盤有潛在的物理故障，很快就會出現不定期地不能正常運行的情況。 2.在Windows初始化時死機。這種情況較復雜，首先應該排除其他部件出問題的可能性，比如內存質量不好、風扇停轉導致系統過熱，或者是病毒破壞等，最後如果確定是硬盤故障的話，再另行處理。 3.能進入Windows系統，但是運行程序出錯，同時運行磁盤掃描也不能通過，經常在掃描時候緩慢停滯甚至死機。這種現象可能是硬盤的問題，也可能是Windows天長日久的軟故障，如果排除了軟件方面設置問題的可能性後，就可以肯定是硬盤有物理故障了。 4.能進入Windows，運行磁盤掃描程序直接發現錯誤甚至是壞道，這不用我多說了，Windows的檢查程序會詳細地報告情況。 5.在BIOS裏突然根本無法識別硬盤，或是即使能識別，也無法用操作系統找到硬盤，這是最嚴重的故障。
編輯本段選購指南
1.容量是選購硬盤最為直觀的參數。 2.在選購硬盤時，接口也是需要考慮的因素之壹。 3.其次選購硬盤要考慮其穩定性。
編輯本段保養常識
1.讀寫過程中且忌斷電
硬盤的轉速大都是5400轉和7200轉，SCSI硬盤更在10000到15000轉，在進行讀寫時，整個盤片處於高速旋轉狀態中，如果忽然切斷電源，將使得磁頭與盤片猛烈磨擦，從而導致硬盤出現壞道甚至損壞，也經常會造成數據流丟失。所以在關機時，壹定要註意機箱面板上的硬盤指示燈是否沒有閃爍，即硬盤已經完成讀寫操作之後才可以按照正常的程序關閉電腦。硬盤指示燈閃爍時，壹定不可切斷電源。如果是移動硬盤，最好要先執行硬件安全刪除，成功後方可拔掉。
2.保持良好的工作環境
硬盤對環境的要求比較高，有時候嚴重集塵或是空氣濕度過大，都會造成電子元件短路或是接口氧化，從而引起硬盤性能的不穩定甚至損壞。
3.防止受震動
硬盤是十分精密的存儲設備，進行讀寫操作時，磁頭在盤片表面的浮動高度只有幾微米；即使在不工作的時候，磁頭與盤片也是接觸的。硬盤在工作時，壹旦發生較大的震動，就容易造成磁頭與資料區相撞擊，導致盤片資料區損壞或刮傷磁盤，丟失硬盤內所儲存的文件數據。因此，在工作時或關機後主軸電機尚未停頓之前，千萬不要搬動電腦或移動硬盤，以免磁頭與盤片產生撞擊而擦傷盤片表面的磁層。此外，在硬盤的安裝、拆卸過程中也要加倍小心，防止過分搖晃或與機箱鐵板劇烈碰撞。
4.減少頻繁操作
如果長時間運行壹個程序(如大型軟件或玩遊戲)，或是長期使用BT等下載軟件，這時就要註意了，這樣磁頭會長時間頻繁讀寫同壹個硬盤位置(即程序所在的扇區)，而使硬盤產生壞道。另外，如果長時間使用壹個操作系統，也會使系統文件所在的硬盤扇區(不可移動)處於長期讀取狀態，從而加快該扇區的損壞速度。當然，最好是安裝有兩個或以上的操作系統交替使用，以避免對硬盤某個扇區做長期的讀寫操作。
5.恰當的使用時間
在壹天中，特別是夏天高溫環境下。最好不要讓硬盤的工作時間超過10個小時，而且不要連續工作超過8個小時，應該在使用壹段時間之後就關閉電腦，讓硬盤有足夠的休息時間。
6.定期整理碎片
硬盤工作時會頻繁地進行讀寫操作，同時程序的增加、刪除也會產生大量的不連續的磁盤空間與磁盤碎片。當不連續磁盤空間與磁盤碎片數量不斷增多時，就會影響到硬盤的讀取效能。如果數據的增刪操作較為頻繁或經常更換軟件，則應該每隔壹定的時間(如壹個月)就運行Windows系統自帶的磁盤碎片整理工具，進行磁盤碎片和不連續空間的重組工作，將硬盤的性能發揮至最佳。
7.使用穩定的電源供電
壹定要使用性能穩定的電源，如果電源的供電不純或功率不足，很容易就會造成資料丟失甚至硬盤損壞。