Накопитель на жестком диске — это компонент, без которого ни один компьютер не имеет смысла, это необходимая и вместе с тем самая загадочная его составляющая. Общеизвестно и понятно из названия, что он предназначен для хранения данных, так что последствия его поломки, как правило, катастрофические. Для того чтобы понимать, как эксплуатировать жесткий диск и что необходимо предпринимать, чтобы, к примеру, при модернизации ПК не потерять драгоценные данные, необходимо хорошо представлять себе принцип работы жесткого диска.
Основные элементы накопителя — несколько круглых некристаллических стекловидных или алюминиевых пластин. Их нельзя согнуть, в отличие от гибких дисков (дискет), — отсюда и название «жесткий диск». В большинстве устройств диски крепятся стационарно, и такие накопители еще называют фиксированными. Существуют накопители и со сменными дисками.
Обычно накопители на жестких дисках называют винчестерами. Термин был введен в 1960-х годах. Накопитель состоял из пластин, вращавшихся с высокой скоростью, и словно парящих над ними головок. Поскольку номер разработки был 30-30 и точно так же обозначалось популярное нарезное оружие Winchester, то термин «винчестер» вскоре закрепился по отношению к любому стационарно закрепленному жесткому диску.
Данные на жестких дисках записывают и считывают универсальные головки чтения/записи с поверхности вращающихся магнитных дисков. Диски разбиваются на дорожки и секторы по 512 байт каждый.
В накопителях устанавливается, как правило, несколько дисков, причем данные записываются на обеих сторонах. Большинство накопителей имеет два или три диска — соответственно, запись производится на четырех или шести сторонах. Однотипные дорожки на всех сторонах объединяются в цилиндр. Принцип работы жесткого диска компьютера предполагает, что для каждой стороны имеется отдельная дорожка чтения (записи), но головки смонтированы на одной стойке, а потому они не могут перемещаться независимо и движутся только синхронно.
Скорость вращения жестких дисков значительно быстрее, чем гибких. Даже в первых моделях частота вращения составляла 3600 об/мин — в 10 раз больше, чем предполагает накопитель на гибких дисках. В настоящее время этот показатель возрос до 6400, 7200, 10 000 об/мин. Накопители с самой высокой скоростью вращения (до 15 000 об/мин) применяются только на высокоэффективных рабочих станциях, для которых высокая стоимость, уровень шума и повышенное тепловыделение не играют особой роли.
При нормальной работе головки чтения/записи не должны касаться дисков. Но когда питание отключается и диски останавливаются, головки опускаются на поверхность. Во время работы между головкой и поверхностью диска образуется воздушный зазор. Если в него попадет пылинка или же будет какое-то сотрясение, то головка столкнется с диском, который вращается на высокой скорости. При сильном ударе головка сломается. Последствия могут быть разные — от потери нескольких байтов до выхода из строя накопителя. Поэтому в современных накопителях поверхности дисков легируют и покрывают особыми смазками, что дает возможность устройствам оставаться неповрежденными в нестандартных ситуациях.
В настоящее время в некоторых современных накопителях используется заказать шкаф купе по индивидуальному заказу вместо конструкции CSS механизм загрузки/разгрузки, который не дает головкам возможность осуществлять контакт с жесткими дисками, даже если полностью отключается питание накопителя. Данный механизм был впервые применен в 2,5-дюймовых накопителях, которыми комплектуются портативные и дорожные компьютеры, поскольку для этих устройств повышенная устойчивость к любого рода механическим воздействиям играет принципиально важную роль. Принцип работы жесткого магнитного диска в данном случае предполагает, что механизм загрузки/разгрузки использует наклонную панель, расположенную непосредственно над внешней поверхностью диска. В тот момент, когда накопитель выключен или же переведен в режим экономии потребляемой мощности, головки перемещаются на эту панель. А когда снова возобновляется подача электроэнергии, разблокировка головок осуществляется только тогда, когда скорость вращения дисков достигнет необходимых значений. Создаваемый при вращении дисков поток воздуха, (так называемый аэростатический подшипник) позволяет избегать возможного контакта между головкой и поверхностью диска.