Жесткий диск можно считать сердцем компьютерной системы. Если без накопителя на оптических дисках компьютер может существовать, то без такого компонента как винчестер вы компьютер просто не запустите. Поэтому его функционирование в системе представляется очень важным и его выбор также не менее важен. На сегодняшний момент накопителей на магнитных дисках существует уже два вида: механические и твердотельные. Последние представляют собой микросхему, а вот первые – это классика компьютерной техники, от которой есть надежда, что еще не скоро откажутся в пользу твердотельных.    

    В классическом варианте жесткий диск представляет собой стопку дисков («блинов») с магнитным покрытием, управляемых шпиндельным двигателем, а также жестко закрепленных друг с другом чувствительных головок, которые управляются приводом с подвижной катушкой с системой позиционирования (ранее это мог быть шаговый двигатель). Все это убранство расположено в герметично закрытом корпусе, который часто в простонародье называют «банкой». Закрытый герметично корпус содержит также рекурциляционный и барометрический фильтры. Первый для очищения воздушного пространства жесткого от мелкой пыли, а второй призван выравнивать давление внутри корпуса винчестера с давлением снаружи. Так что не будьте так наивны, наблюдая в фильмах факт работы компьютера в условиях разреженного воздуха, к примеру, в горных условиях.    

    В производстве жестких дисков механического образца придерживаются правила «ста соринок», которое сообщает, что внутри герметично закрытого корпуса не должно быть более ста мелких соринок, чтобы обеспечить нормальное функционирование винчестера. К примеру, человек, вдыхая каждую секунду некоторый объем воздуха, вдыхает вместе с этим объемом и около 500 мелких частиц пыли.    

    Важным элементом жесткого диска представляется и микросхема винчестера, которая обычно располагается вне герметично закрытого корпуса.    

    Во время работы жесткого диска шпиндельный двигатель раскручивает «блины» до нескольких тысяч оборотов в минуту. При этом жестко закрепленные друг с другом головки с помощью системы позиционирования становятся на необходимый цилиндр. В этом помогает жесткому система обратного сигнала, организованная с помощью так называемых сервокодов, которые считываются с поверхности дисков головками. Во время работы жесткого головки имеют зазор с дисками, который достигает 10 нм. Когда же диски раскручиваются, тогда внутри винчестера создается избыточное давление, благодаря которому головки жесткого как бы взлетают над поверхностью дисков, что немного увеличивает первоначальный зазор.    

     Запись и чтение информации с дисков жесткого происходит благодаря тому, что материал дисков способен намагничиваться. При этом мельчайшие частички – «домены» - намагничиваются противоположными моментами. Образно говоря, все частички одного домена «смотрят» в одну сторону, а частички соседнего домена смотрят в противоположную. Первый можно охарактеризовать как ноль, а второй как единицу. Хотя в любой произвольный момент времени все частички расположены абсолютно произвольно. Как правило, он приобретают магнитный момент после наведения на них магнитного поля.    

     Для намагничивания дисков применяется несколько технологий, для которых главной характеристикой можно назвать плотность записи на квадратный дюйм площади. Отличают параллельный, перпендикулярный способ записи и термоассистируемую запись. Каждый вид записи представляется шагом вперед в результате бегства от, так называемого, суперпарамагнитного эффекта, который сообщает, что все в этом физическом мире имеет свои пределы и сколько бы мы не пытались увеличивать плотность записи все равно возникнет момент, когда домены уже не смогут быть произвольно уменьшены, чтобы не повлиять на характеристики соседнего домена.   

     При производстве винчестеров диски обычно «размечают». На дисках выделяют дорожки или треки и сектора. Вторые в пересечении с треками образуют так называемые блоки. Емкость одного такого блока составляет всего 512 байт. Так как все диски находятся друг над другом, то рассматривая дорожки всех дисков, расположенных друг над другом говорят о существовании цилиндров, а не просто треков. Если умножить количество всех цилиндров жесткого на количество секторов, а затем еще умножить на количество существующих головок и все это умножить на 512 байт наличного блока, то можно получить емкость накопителя.    

     Казалось бы, что вполне логична такая архитектура дисков. И она даже имеет свою адресацию, которая называется Normal. Согласно ей диск жесткого, поделенный на треки и сектора, имеет много блоков, у каждого из которых есть свой уникальный адрес. Однако на практике все оказывается немного сложней, так как система адресации Normal – идеальный вариант адресации, отсутствующий в реальности. Поэтому была разработана другая система адресации, которая носит название LBA или логическая блочная адресация, в которой уже трудно сохранить первоначальные сектора дисков, так как в таком случае существует необходимость более оптимального использования места на дисках жесткого. В системе Normal количество площади блоков на периферии дисков заметно увеличивается в сравнении с количеством площади блоков ближе к центру дисков, а количество информации должно храниться одинаковое – 512 байт. Поэтому было предложено изменить количество блоков на диске, но оставить количество минимальной хранимой информации в 512 байт неизменным, что и привело к началу существования система адресации LBA, благодаря которой BIOS операционной системы может теперь видеть до 8.3 Гб жесткого диска, вместо первоначальных 512 Мб.     

     Основными характеристиками жестких дисков служат сразу несколько немаловажных показателей. Как правило, при выборе винчестера перед покупателем открывают ряд параметров, по которым можно судить о жестком. Во-первых, это, конечно же, его емкость. Современные модели обладают емкостями более терабайта для хранения информации. Еще можно найти емкости в 160 Гб, 250 Гб, 300Гб и прочие. Выбор того или иного количества емкости накопителя на магнитных дисках зависит от конкретной конфигурации системы, ведь совсем непонятно зачем, к примеру, офисной машине 500 Гб памяти жесткого или как может сработать геймер на 160 Гб емкости при современных требованиях игрушек? Жесткие диски могут иметь самые различные интерфейсы: IDE, SATA, SCSI, USB и прочие. Каждый из них характеризуется различной скоростью обмена данными и вариантом кабеля, на который можно подключить различное количество жестких. К примеру, в самом простом случае на шлейф 40 или 80-жильного кабеля интерфейса IDE можно посадить максимум две «машины» жестких – один в положение мастер, а другой в положение ведомый. Правда, SATA в этом случае окажется побыстрей в обмене данными.   

     Немаловажной характеристикой жесткого диска выступает скорость вращения шпинделя, который в современных дисках разгоняется от 4200 об/мин, 7200 об/мин и до 10000 об/мин., а также 15000 для серверов. Чем выше эта скорость, тем быстрее происходит считывание данных, а значит тем быстрее обмен данными.    Еще одна характеристика, которую встречает выбирающий при просмотре показателей винчестера – это его форм-фактор, который может быть 3.5”, 2.5” или же меньше (Раньше они достигали 5.25”). Второй вариант форм-фактора распространен как вариант для ноутбуков.     

     Другими характеристиками жестких дисков могут быть еще: надежность, малошумность. Насчет надежности, то обычно 60% поломок жестких происходит благодаря механическим повреждениям. Чтобы предупредить эти повреждения, компанией IBM еще в середине 90-х годов прошлого столетия была разработана технология S.M.A.R.T., позволяющая предупредить механические повреждения жесткого диска. Как правило, если жесткий диск получает повреждения, то их обязательно отображает эта технология, которая носит название технологии самотестирования жесткого диска.