Современный компьютер немыслим без жесткого диска. Жесткий диск, иначе винчестер – это устройство для хранения информации. Первый жесткий диск был разработан компанией IBM в 1973 году по новой на то время технологии. Этот жесткий диск мог хранить до 16 кб информации. Диск имел 30 дорожек, каждая из которых была разбита на 30 секторов, поэтому ему присвоили название – 30/30. Такие жесткие диски стали называть «винчестерами», так как существует автоматические винтовки, имеющие калибр 30/30.
Упрощенно конструкцию жесткого диска можно представить следующим образом: проигрыватель музыкальных грампластинок, только вместо иголки на нем магнитная головка, а вместо самих пластинок – металлические или стеклянные диски с тончайшим высококачественным ферромагнитным слоем.

В настоящее время конструкция винчестеров существенно усложнилась, в том числе появились принципиально новые технологии, например, внешние жесткие диски для перемещения информации. Они во многом технологически реализованы иначе, чем жесткие диски для настольных компьютеров.

Но как бы ни различались модели и фирмы-изготовители накопителей, все же существуют некоторые рекомендации по оптимальной установке диска в компьютер, эксплуатации его в надлежащих условиях. Современный жесткий диск – устройство чрезвычайно хрупкое, поэтому рекомендуется делать архивирование важной информации – просто время от времени записывать её, например, на компакт-диск. Чтобы в случае выхода накопителя из строя, если такое вдруг случится, информация – самое важное на жестком диске – не пострадала.

Существуют специальные программы для проверки состояния жесткого диска (программы, считывающие SMART – специальная технология, следящая за состоянием жесткого диска. Способная предупредить об опасности в случае надвигающейся неисправности). Рекомендуется регулярно проводить проверку жесткого диска на предмет логических ошибок и поврежденных секторов.

В случае неисправности накопителя не стоит проводить самостоятельную попытку ремонта, лучше обратиться к специалистам. Восстановление информации на поврежденных дисках во многих случаях было бы возможным, если бы не самостоятельные попытки ремонта, которые могут «похоронить» диск, даже если он вовсе не был безнадежен.

Накопитель на жестком диске относится к наиболее совершенным и сложным устройствам современного персонального компьютера. Его диски способны вместить большое количество информации, передаваемой с огромной скоростью. В то время, как почти все элементы компьютера работают бесшумно, жесткий диск ворчит и поскрипывает, и это происходит потому, что жесткий диск относится к тем немногим компьютерным устройствам, которые содержат как механические, так и электронные компоненты.
Внешне жесткий диск представляет собой прочный металлический корпус. Он полностью герметичен и защищает дисковод от частичек пыли, которые при попадании в узкий зазор между головкой и поверхностью диска могут повредить чувствительный магнитный слой и вывести жесткий диск из строя. Кроме того, металлический корпус экранирует накопитель от электромагнитных помех. Все механизмы и некоторые электронные узлы находятся внутри корпуса.
Механизмы жесткого диска - это сами диски (пластины), на которых хранится информация, головки, которые записывают и считывают информацию с дисков, а также устройства, приводящие все это в движение.

Диск, на котором непосредственно хранится информация, представляет собой круглую металлическую или стеклянную пластину с очень ровной поверхностью, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Во многих накопителях используется слой оксида железа (которым покрывается обычная магнитная лента), но новейшие модели жестких дисков работают со слоем кобальта толщиной порядка десяти микрон. Такое покрытие более прочно и, кроме того, позволяет значительно увеличить плотность записи. Технология его нанесения близка к той, которая используется при производстве интегральных микросхем.

Емкость жесткого диска определяет количество пластин, которое варьируется в разных моделях от одной до пяти. Поверхностей, соответственно, вдвое больше. Иногда наружные поверхности крайних дисков (или одного из них) не используются, что позволяет уменьшить высоту накопителя, но при этом количество рабочих поверхностей уменьшается.

Закон одного из основателей корпорации Intel Гордона Мура гласит: "плотность транзисторов в интегральных микросхемах удваивается каждый год". Аналогичная тенденция прослеживается и в технологии изготовления жестких дисков - ежегодно происходит удвоение максимально возможной емкости накопителей. За последнее десятилетие произошло увеличение емкости накопителей на жестких дисках примерно в 1000 раз. В то же время ширина и длина алюминиевого корпуса, так называемого шасси жесткого диска, остались прежними. Изменения в основном коснулись магнитного материала пластин и конструкции головок считывания/записи информации, т.е. увеличение емкости жесткого диска напрямую связано с увеличением плотности записи. Можно конечно пойти по второму, более легкому пути - увеличить количество пластин в камере жесткого диска, но это приведет к увеличению числа головок считывания/записи, и как результат, к росту габаритных размеров и массы накопителя. Таким образом, второй путь, начиная с определенного этапа, становится тупиковым в развитии накопителей на жестких дисках, и единственно возможным направлением развития является увеличение плотности записи информации на пластину жесткого диска, по которому и идут все производители. Уже на сегодняшний день в современных накопителях поверхностная плотность записи составляет 65-70 Гбит/кв. дюйм, а в лабораторных условиях на опытных образцах жестких дисков получена величина 130 Гбит/кв.дюйм.

Магнитные головки считывают и записывают информацию на диски. Принцип записи в общем схож с тем, который используется в обычном магнитофоне. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, который в свою очередь преобразуется в магнитное поле. Магнитное покрытие диска представляет собой множество мельчайших областей самопроизвольной (спонтанной) намагниченности. Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с его направлением. После прекращения действия внешнего поля на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Таким образом сохраняется записанная на диск информация. Участки остаточной намагниченности, оказавшись при вращении диска напротив зазора магнитной головки, наводят в ней электродвижущую силу, изменяющуюся в зависимости от величины намагниченности. Пакет дисков, смонтированный на оси-шпинделе, приводится в движение специальным двигателем, компактно расположенным под ним. Для того, чтобы сократить время выхода накопителя в рабочее состояние, двигатель при включении некоторое время работает в форсированном режиме. Поэтому источник питания компьютера должен иметь запас по пиковой мощности.

Головки накопителя перемещаются с помощью двигателя на расстоянии в доли микрона от поверхности диска, не касаясь его. На поверхности дисков в результате записи информации образуются намагниченные участки, в форме концентрических окружностей. Они называются магнитными дорожками. Перемещаясь, головки останавливаются над каждой следующей дорожкой. Совокупность дорожек, расположенных друг под другом на всех поверхностях, называют цилиндром. Все головки накопителя перемещаются одновременно, осуществляя доступ к одноименным цилиндрам с одинаковыми номерами.

Электроника жесткого диска находится на его нижней поверхности. Она расшифровывает команды контроллера жесткого диска и передает их в виде изменяющегося напряжения на шаговый двигатель, перемещающий магнитные головки к нужному цилиндру диска. Кроме того, она управляет приводом шпинделя, стабилизируя скорость вращения пакета дисков, генерирует сигналы для головок при записи, усиливает эти сигналы при чтении и управляет работой других электронных узлов накопителя.

Компенсирование ошибок позиционирования, а также удержание магнитных головок над выбранной дорожкой в современных жестких дисках осуществляется с помощью сервосистемы. Сервосистема в том виде, в котором она представлена сейчас, появилась не сразу. В ранних моделях накопителей ее не было и позиционирование головок осуществлялось с помощью простого способа - при помощи шагового двигателя. Само название шаговый двигатель означает перемещение исполнительного механизма пошагово, т.е. дискретно с заданным интервалом. Шаговый двигатель с помощью направляющей рейки преобразовывал управляющий сигнал в линейное перемещение позиционера с фиксацией головок в заданном положении, обратная связь в данной системе отсутствовала. В жестких дисках шаг перемещения ротора позиционера соответствовал шагу дорожек, т.е. двигатель за один шаг перемещал блок головок записи/чтения на одну дорожку. Увеличивающаяся плотность записи требовала увеличения количества дорожек, поэтому эту систему позиционирования блока головок заменила более прогрессивная система с соленоидным двигателем (называемая также звуковой катушкой). В современных жестких дисках используется ротационный механизм перемещения блока головок, в котором позиционер перемещается на заданный угол. В этом случае соленоидный двигатель осуществляет преобразование управляющего тока в угол поворота блока головок, который является управляемой величиной.