HDD は、 二次記憶装置としては、アクセススピードが、一番早いです。 ですので、二次記憶装置としても、作業途中の一時的なデータの保存を目的として使われたりもします。 早いと言っても、メモリーと比べてしまうと、随分遅いです。 メモリのアクセススピードは、HDD より、 100 倍ぐらい早いです。
他の二次記憶装置が、ドライブとメディアが、別々なのに対して、 HDD は、ドライブの中に、メディアが組み込まれています。 写真は、HDD の中身です。
円盤の部分に、データを記録します。 これを磁気ディスクと言います。 磁気ディスクは、1 枚ではなく、 複数あるのが普通です。 写真の HDD では、4 枚ありますね。
HDD の電源が入ると、 磁気ディスクは、スピンドルモータによって、高速に回転します。 この回転のスピードは、5,400rpm、 7,200rpm、中には、10,000rpm 以上というのもあります。 rpm（Revolutions Per Minute）は、 1 分間で何回転するのかという単位です。 磁気ディスクの回転数が高くなるほど、アクセスのスピードも速くなります。
高速に磁気ディスクが回転する為、HDD は、非常に熱くなります。 特に、10,000rpm 以上の速い速度で回転している HDD は、 熱の冷却をしないと、きちんと動作しなくなったり、 場合によっては、壊れてしまいます。
コンパスが閉じたような形をしている部品がありますね。 これをアクチュエータと言います。 アクチュエータアームの先が尖っている部分に、磁気ヘッドという部品が取り付けられています。 磁気ディスクにデータを記録したり、記録したデータを読み取ったりするのは、磁気ヘッドです。 HDD の電源が落ちると、 シッピングゾーンと言う、磁気ディスクにとって安全な場所に移動します。
アクチュエータアームの根元の方に、半円状の部品があります。 これは、アクチュエータアームの根元を中心にして、 磁気ディスクを横切る円弧上に、磁気ヘッドを動かす為にあります。 何でこんな事をするのかというと、 磁気ディスクの円周方向に、データが記録されるからです。 アクチュエータは、電磁石を使って、磁力で動かされます。
磁気ヘッドは、磁気ディスクとの間に起こる、空気の流れを利用して、飛行機が空を飛ぶ原理で浮いています。 磁気ディスクが高速で回転している為、接触してしまうと、磁気ディスクの磁性体面を壊してしまうからです。 ヘッドは、ディスクの円周を回っているので、ヘッドが、ディスクの外側にいる時と、内側にいる時では、 ヘッドとディスクの相対速度が、大きく違ってきます。 もし仮に、磁気ディスクが、3.5 インチのディスクで、 5400rpm の回転数で回転しているとすると、 磁気ヘッドが、一番外側にある時、相対速度は、約 90km/h にもなります。
HDD は、取り扱いを慎重に行わなければいけないことは知っていますね。 特に、電源が入って、磁気ディスクが回転している時はそうです。 乱暴に扱うと、浮いている磁気ヘッドが、磁気ディスクと接触してしまうからです。 接触によって磁気ディスクの磁性体面が壊れてしまうと、 HDD は、使い物になりません。
HDD も、 メモリと同じように、データを記録した場所によって管理されます。 磁気ディスクをバウムクーヘンに喩えてみましょう。 まず、バウムクーヘンを輪切りにします。 輪切りにした一枚一枚が、磁気ディスクの一枚だと思ってください。 バウムクーヘンの断面を見ると、樹木の年輪のように沢山の輪がありますね。 この一つ一つの輪によって区切られたものを、トラックと言います。
磁気ヘッドを動かして、必要なトラックの位置に移動する時間をシーク時間と言います。 最近の機種では、5 から 10ms ぐらいです。 ms（Milli Second）は、 1,000 分の 1 秒のことです。 この時間が短いほど、HDD のアクセススピードは、速くなります。
そのトラックを更にいくつかに分けます。 中心部から放射状に切り分けるのです。 扇形をした断片になりました。 トラックがいくつかのセクションに分割されたわけです。 それを、セクターと言います。 HDD は、普通、 1 セクターに記録できる容量が、512bytes です。 どのセクターにデータを記録したかということで、どの場所に何のデータが記録されているのかを管理するわけです。
データはどうやって記録されるのかを簡単に説明します。 磁気ディスクと、磁気ヘッドの役割は、紙とペンに例えることが出来ます。 そして、磁力というインクを使ってデータを記録します。 磁気ディスクの枚数に応じて、磁気ヘッドが用意されます。 磁気ディスクは、普通、アルミニュームに、磁性体が散布されているものです。 磁性体は、磁力の影響を受けると磁化し易い物質のことです。 磁気ヘッドは、電磁石です。 ここに電気を流して、磁力を発生させ、その磁力で磁気ディスクが磁化し、データが記録されます。 磁気ヘッドは、磁気ディスクの表と裏にありますので、 磁気ディスクが、3 枚あったとすると、 磁気ヘッドは、6 つあることになります。
ただし、全てのディスクの面が、データの記録の為に利用はされません。 一つの面だけは、磁気ヘッドを正しくトラックに位置づけされるために使われます。 その面のことをサーボ面といいます。
HDD の記憶容量を大きくし、 かつ装置の大きさを小さくすることと、 HDD のアクセススピードを上げる為に、 記録密度を上げる工夫がなされています。 この為に、磁性体を工夫したり、磁気ヘッドを改良したりする訳です。
昔の HDD は、 5 インチの磁気ディスクを使って、 10Mbytes ぐらいの容量で、 アクセススピードも遅いものが、500,000 円以上したのです。 今では、考えられなうようなことですが、 それだけ、記録密度が上がったのです。
HDD の製造メーカは、 HDD の初期化を行ってから出荷しています。 この初期化は、パーティションの設定や、フォーマットを行う前に、 行わなければならないことです。 初期化は、セクターが始る部分に、セクター番号を書込みながら、 データが記録される部分を全て 0 にします。 住宅地を作ることに例えれば、山を崩し、森を切り開き、切り開いた土地の場所を示す為に、 一定の決まりで土地を区切り、区切った所に番号をつけることになります。 普通、PC からこの操作を HDD に行うことは出来ません。 この初期化作業のことを、物理フォーマットと言ったりもします。
パーティション設定や、フォーマットに付いては、 ソフトウエア編の OS のフィルシステムで詳しく説明します。