硬盘结构及接口类型

硬盘按数据接口不同，大致分为ATA（IDE）和SATA以及SCSI和SAS。接口速度不是实际硬盘数据传输的速度，目前非基于闪存技术的硬盘数据实际传输速度一般不會超過300MB/s。

ATA，全称Advanced Technology Attachment，是用传统的40-pin并口数据线连接主板与硬盘的，接口速度最大为133MB/s，因为并口线的抗干扰性太差，且排线占用空间较大，不利电脑内部散热，已逐渐被SATA所取代。

SATA，全称Serial ATA，也就是使用串口的ATA接口，因抗干扰性强，且对数据线的长度要求比ATA低很多，支持热插拔等功能，SATA-II的接口速度為300MiB/s，而新的SATA-III标准可达到600MiB/s的传输速度。SATA的数据线也比ATA的细得多，有利于机箱內的空气流通，整理线材也比较方便。
SCSI，全称是Small Computer System Interface（小型机系统接口），经历多代的发展，从早期的SCSI-II，到目前的Ultra320 SCSI以及Fiber-Channel（光纤通道），接口型式也多种多样。SCSI硬盘广为工作站级個人电脑以及服务器所使用，因此会使用较为先进的技術，如碟片转速15000rpm的高转速，且资料传输时CPU占用率较低，但是单价也比相同容量的ATA及SATA硬盘更加昂贵。
SAS（Serial Attached SCSI）是新一代的SCSI技术，和SATA硬盘相同，都是采取序列式技术以获得更高的传输速度，可达到6Gb/s。此外也透过缩小连接线改善系统内部空间等。
此外，由于SAS硬盘可以与SATA硬盘共享同样的背板，因此在同一个SAS存储系统中，可以用SATA硬盘来取代部分昂贵的SAS硬盘，节省整体的存储成本。但SATA存储系統并不能连接SAS硬盘。

FC（Fibre Channel，光纤通道接口），拥有此接口的硬盘在使用光纤联接时具有热插拔性、高速带宽（4Gb/s或10Gb/s）、远程连接等特点；内部传输速率也比普通硬盘更高。限制于其高昂的售价，通常用于高端服务器领域。

3.5寸的台式机硬盘，與ATA配合使用的是「D形4针电源接口」（俗稱「大4pin」），由Molex公司设计并持有专利；而SATA接口也有相應的SATA電源線。

2.5寸的笔记本电脑用硬盘，可直接由数据口供电，不需要额外的电源接口。在插上外接的便携式硬盘盒之后，由计算机外部的USB接口提供电力来源，而单个USB接口供电約为4~5V 500mA，若移动硬盘盒用电需求较高，有时需要接上两个USB接口才能使用，否则，需要外接电源供电。但如今多数新型硬盘盒（使用2.5寸或以下硬盘）已可方便地使用单个USB供电。

---

硬盘物理结构：

A：磁道
B：扇面
C：扇区
D：簇（扇区组)
在硬盘上定位某一数据记录位置—C扇区，使用了三维定位。
硬盘的物理结构一般由磁头与碟片、电动机、主控芯片与排线等部件组成；当主电动机带动碟片旋转时，副电动机带动一组（磁头）到相对应的碟片上并确定读取正面还是反面的碟面，磁头悬浮在碟面上画出一个与碟片同心的圆形轨道（磁轨或称柱面），这时由磁头的磁感线圈感应碟面上的磁性与使用硬盘厂商指定的读取时间或数据间隔定位扇区，从而得到该扇区的数据内容；
磁軌
當磁盤旋轉時，磁頭若保持在一個位置上，則每個磁頭都會在磁盤表面劃出一個圓形軌跡，這些圓形軌跡就叫做磁道（Track）。

柱面
在有多个盘片构成的盘组中，由不同盘片的面，但处于同一半径圆的多个磁道组成的一个圆柱面（Cylinder）。

磁區
磁盤上的每個磁軌被等分為若干個弧段，這些弧段便是硬碟的磁區（Sector）。硬碟的第一個磁區，叫做引导扇区。
避免故障
硬碟碟片轉速極快，與碟片的距離極小；因此硬碟內部是無塵狀態，硬碟有過濾器過濾進入硬碟的空氣（最新的技術是把硬碟密封、內部充氦，以降低能耗及廢熱，提高容量；但只有少數高階硬碟使用此技術）。為了避免磁頭碰撞碟片，廠商設計出各種保護方法；目前硬碟對於地震有很好的防護力（1990年代的一些硬碟，若在使用中碰到略大的地震，就很可能損壞），防摔能力也大幅進步，電源關閉及遇到較大震動時磁頭會立刻移到安全區（近期的硬碟也開始防範突然斷電的情況）；而許多筆記型電腦廠商也開發出各種筆電結構來加強硬碟的防摔性。但硬碟在通電時耐摔度會降低、也只能溫和的移動，許多人也已經養成在關閉硬碟後30秒至一分鐘內、不會移動硬碟（及筆電）的習慣。

---

文件系统

操作系统对硬盘进行读写时需要用到文件系统把硬盘的扇区组合成簇，并建立文件和树形目录制度，使操作系统对其存取和查找变得容易，这是因为操作系统直接对数目众多的扇区进行寻址会十分麻烦。

MBR和GPT
主条目：主引导记录和全局唯一標識分區表
主開機紀錄（Master Boot Record，縮寫：MBR），又叫做主引導磁區，是電腦開機後存取硬碟時所必須要讀取的首個磁區，主引導磁區記錄著硬碟本身的相關訊息以及硬碟各個分割的大小及位置訊息，是資料訊息的重要入口。如果它受到破壞，硬碟上的基本資料結構訊息將會遺失，需要用繁瑣的方式試探性的重建資料結構訊息後才可能重新存取原先的資料，對於那些磁區為512位元組的磁碟，MBR分割表不支援容量大於2.2TB（2.2×1012位元組）的分割，
全局唯一標識分區表（GUID Partition Table，缩写：GPT）是一个實體硬盘的分区表的结构布局的标准。它是可扩展固件接口（EFI）标准（被Intel用于替代个人计算机的BIOS）的一部分。GPT分配64bits给逻辑块地址，因而使得最大分区大小在264-1个扇区成为了可能。对于每个扇区大小为512字节的磁盘，那意味着可以有9.4ZB（9.4 x 1021字节）[4][5]或8 ZiB-512字节（9,444,732,965,739,290,426,880字节或 18,446,7418,446,744,073,709,551,615（264-1）个扇区x 512（29）字节每扇区）。