В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенные накопители с интерфейсом АТА (AT Attachment), называемым также IDE (Integrated Drive Electronic), используемые в большинстве персональных компьютеров. Итак, накопитель на жестких магнитных дисках состоит из собственно магнитных дисков (1, 2, 3, иногда 4 диска), собранных в пакет и установленных на оси шпиндельного двигателя, блока головок чтения-записи, заключенных вместе с дисками в пыленепроницаемый корпус (гермоблок), и платы управления.
Все выпускаемые HDD примерно с 1989-90 гг. имеют линейный (поворачивающийся вокруг оси под действием магнитного поля) привод блока головок. Такая конструкция позволяет достичь гораздо большей скорости позиционирования, чем дискретный механизм (с шаговым двигателем), но требует создания сервосистемы с обратной связью для определения фактического угла поворота позиционера. Поэтому позиционирование блока головок в HDD производится по записанной на диске сервоинформации. Подготовленная к работе поверхность диска содержит сервометки, служащие для позиционирования головок, так называемый низкоуровневый формат, включающий в себя разметку секторов с их адресами и идентификаторами, и логический формат операционной системы. Операционная система имеет доступ только к полям данных секторов, в которых и организует свою логическую структуру. На рабочих поверхностях накопителя организуется несколько тысяч (11550 для Quantum FB EX) «физических» цилиндров (цилиндром называется совокупность одинаково расположенных треков на всех поверхностях пакета дисков), разделенных на несколько зон с разным числом секторов на трек. При работе в обычном пользовательском режиме физический формат преобразуется контроллером в стандартизованный логический, с которым и работает BIOS компьютера и операционная система.
Вся электронная часть HDD, за исключением микросхемы усилителя-коммутатора блока головок, расположена на плате электроники накопителя. Контроллер представляет собой специализированный микрокомпьютер, состоящий из управляющего процессора, ПЗУ (часто встроенного в процессор), ОЗУ, и микросхем для управления двигателем и катушкой позиционера, кодирования и декодирования данных, преобразования данных и сопряжения с внешним интерфейсом. Этот микрокомпьютер работает под управлением своего программного обеспечения, состоящего из нескольких модулей и образующего специализированную операционную систему. Рабочие программы контроллера хранятся частично в ПЗУ, а частично (во многих моделях HDD) — на дисках в специально отведенной для этого служебной области, недоступной для пользователя. Работа накопителя без загрузки этих программ в ОЗУ контроллера невозможна. На служебных цилиндрах хранится также другая необходимая для работы HDD информация (таблицы скрытых дефектов поверхностей и т.п.). Считывание информации из служебной зоны производится при начальной инициализации накопителя, а также по мере необходимости в процессе его работы.
При выключении питания контроллер производит автоматическую парковку головок — перемещает их в специальную парковочную зону, не используемую для записи информации, где головки опускаются на поверхности дисков. Автоматическая парковка осуществляется за счет энергии вращения пакета дисков, при этом шпиндельный двигатель используется в качестве генератора.