Для многих людей жесткий диск представляется как черный ящик, который как-то хранит информацию. Но если вы рассматриваете жесткий диск не только как устройство хранения информации, тогда вы должны узнать, на каких принципах основана его работа. К счастью, внутреннее устройство большинства жестких дисков практически одинаково.

Давайте рассмотрим взаимодействие различных компонентов диска при получении запроса к данным. Это и будет вводный текст для описания компонентов.

В винчестерах используются круглые диски, называемые пластинами, они покрыты с обеих сторон специальным материалом, разработанным для хранения информации в виде намагниченных цепочек. Пластины крепятся на шпиндель. Они вращаются на большой скорости, приводимые от специального шпиндельного мотора. Специальные электромагнитные читающие/пишущие устройства, называемые головками, используются для записи и чтения информации с поверхности пластин.

Каждая поверхность пластины может вмещать в себя десятки гигабайт информации. Так же пластина имеет две головки, по одной с каждой стороны. Так, например, диск с тремя пластинами будет иметь шесть головок. На каждой пластине информация записывается на концентрических окружностях, называемых трэками (track), каждый трэк разбивается на части, называемые секторами, каждый из которых, в свою очередь, хранит в себе 512 байт данных.

Весь винчестер должен быть произведен с особой точностью в силу очень большой миниатюрности компонентов. Пластины, головки, шпиндель, соленоидный привод закрыты в специальном объеме, называемом гермозоной, или "банкой". Это сделано для того, чтобы гермозона была защищена от пыли, которая может разрушить головки или стать причиной царапин на пластинах. Внутри гермозоны находится воздух, а не вакуум, как думают многие. Она связана с внешним миром системой выравнивания давления, в которой имеется воздушный фильтр. Таким образом, давление воздуха внутри гермозоны всегда выровнено с окружающим воздухом, этим же образом решена проблема с выпадением конденсата — когда вы приносите винчестер с улицы, достаточно 2-3 часов, чтобы он нагрелся и испарился конденсат с поверхности пластин. Так что, ни какого вакуума или "жидкого вакуума", как говорят многие "специалисты" по винчестерам, внутри гермозоны нет.

Приведем пример того, что случается каждый раз, когда нам надо считать данные с винчестера. Это схематичный пример, в котором мы не будем касаться таких вещей, как кэширование диска, коррекции ошибок и многих других специальных приемов, которые используются в современных жестких дисках и позволяют улучшить скорость и надежность работы.

1. Первый шаг в доступе к диску — это знание того, где искать информацию. Между запросом к данным и вычислением точного места поиска, происходит несколько преобразований:
   1. преобразование адреса данных в файле в адрес на логическом диске;
   2. преобразование адреса на логическом диске в адрес сектора на диске (это производится в компьютере, далее вступает работа самого винчестера).
2. Управляющая программа жесткого диска сначала проверяет наличие запрашиваемой информации у себя в кэше. Если она есть, контроллер сразу же выдает информацию, без доступа к поверхности диска.
3. В большинстве случаев, жесткий диск уже крутится, если это не так (в случае активизации процесса сохранения энергии), производится раскрутка пластин.
4. Контроллер переводит полученный адрес сектора в физический адрес на диске: номер головки, номер цилиндра, номер сектора. Это производится с помощью специальной подпрограммы контроллера жестких дисков, называемой транслятором.
5. Котроллер выдает команду соленоидной системе на перемещение головок к нужному трэку.
6. Когда головки находятся над нужным трэком, выбирается интересующая нас головка и производится ожидание момента, когда перед головкой должен пролететь нужный нам сектор. Затем происходит считывание сектора.
7. Контроллер считывает сектор в свой буфер, после чего он выдает эту информацию компьютеру с помощью интерфейса.