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  硬碟按資料介面不同,大致分為ATA(又稱IDE)和SATA以及SCSI和SAS。介面速度不是實際硬碟資料傳輸的速度,目前普通硬碟的實際資料傳輸速度一般不超過300MB/s。

  全稱Advanced Technology Attachment,是用傳統的40-pin並口資料線連線主機板與硬碟的,介面速度最大為133MB/s,因為並口線的抗干擾性太差,且排線佔用空間較大,不利電腦內部散熱,已逐漸被SATA所取代。

  全稱Serial ATA,也就是使用串列埠的ATA介面,特點是抗干擾性強,對資料線的要求比ATA低很多,且支援熱插拔等功能。SATA-II的介面速度為300MiB/s,而新的SATA-III標準可達到600MiB/s的傳輸速度。SATA的資料線也比ATA的細得多,有利於機箱內的空氣流通,整理線材也比較方便。

  全稱Small Computer System Interface(小型機系統介面),經歷多代的發展,從早期的SCSI-II,到目前的Ultra320 SCSI以及Fiber-Channel(光纖通道),介面型式也多種多樣。SCSI硬碟廣為工作站級個人電腦以及伺服器所使用,因此會使用較為先進的技術,如碟片轉速15000rpm的高轉速,且資料傳輸時CPU佔用率較低,但是單價也比相同容量的ATA及SATA硬碟更加昂貴。

  全稱Serial Attached SCSI,是新一代的SCSI技術,可相容SATA硬碟,都是採取序列式技術以獲得更高的傳輸速度,可達到12Gb/s。此外也透過縮小連線線改善系統內部空間等。  此外,由於SAS硬碟可以與SATA硬碟共享同樣的背板,因此在同一個SAS儲存系統中,可以用SATA硬碟來取代部分昂貴的SAS硬碟,節省整體的儲存成本。但SATA儲存系統並不能連線SAS硬碟。

  全稱Fibre Channel(光纖通道介面),擁有此介面的硬碟在使用光纖聯接時具有熱插拔性、高速頻寬(4Gb/s或10Gb/s)、遠端連線等特點;內部傳輸速率也比普通硬碟更高。但其價格高昂,因此FC介面通常只用於高階伺服器領域。

  3.5寸桌上型電腦硬碟:ATA介面的硬碟一般使用D形4針電源介面(俗稱“大4pin”),由Molex公司設計並持有專利;SATA硬碟則使用SATA電源線。  2.5寸的膝上型電腦硬碟,可直接由資料口供電,不需要額外的電源介面。在插上外接的行動式硬碟盒之後,由計算機外部的USB介面提供電力來源,而單個USB介面供電約為4~5V 500mA,若行動硬碟盒用電需求較高,有時需要接上兩個USB介面才能使用,否則,需要外接電源供電。但如今多數新型硬碟盒(使用2.5寸或以下硬碟)已可方便地使用單個USB口供電。

  

  硬碟的物理結構一般由磁頭與碟片、電動機、主控晶片與排線等部件組成;當主電動機帶動碟片旋轉時,副電動機帶動一組(磁頭)到相對應的碟片上並確定讀取正面還是反面的碟面,磁頭懸浮在碟面上畫出一個與碟片同心的圓形軌道(磁軌或稱柱面),這時由磁頭的磁感線圈感應碟面上的磁性與使用硬碟廠商指定的讀取時間或資料間隔定位扇區,從而得到該扇區的資料內容;  當磁碟旋轉時,磁頭若保持在一個位置上,則每個磁頭都會在磁碟表面劃出一個圓形軌跡,這些圓形軌跡就叫做磁軌(Track)。  在有多個碟片構成的盤組中,由不同碟片的面,但處於同一半徑圓的多個磁軌組成的一個圓柱面(Cylinder)。  磁碟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,叫做引導扇區。

  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。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膝上型電腦結構來加強硬碟的防摔性。但硬碟在通電時耐摔度會降低(旋轉逆動性)、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、不會行動硬碟(及膝上型電腦)的習慣。  2010年後氦氣封裝技術量產,以往的硬碟填充介質為空氣,不過容易受到空氣影響,因此碟片之間距離要夠才行,而氦氣的密度比起空氣小上許多,且氦氣特色就是穩定,使用他來當介質,阻力和震動相對小,因此碟片之間的距離就能縮小,所以同樣的空間下能夠裝下更多的碟片,採用氦氣封裝的好處除了容量變大外,溫度和耗電能夠再降低,因此耐用度和穩定效能夠再提升。

  作業系統對硬碟進行讀寫時需要用到檔案系統把硬碟的扇區組合成簇,並建立檔案和樹形目錄制度,使作業系統對其存取和查詢變得容易,這是因為作業系統直接對數目眾多的扇區進行定址會十分麻煩。

  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(2.2×10位元組)的分割。  全域性唯一標識分割槽表(GUID Partition Table,縮寫:GPT)是一個實體硬碟的分割槽表的結構佈局的標準。它是可擴充套件韌體介面(EFI)標準(被Intel用於替代個人計算機的BIOS)的一部分。GPT分配64bits給邏輯塊地址,因而使得最大分割槽大小在2-1個扇區成為了可能。對於每個扇區大小為512位元組的磁碟,那意味著可以有9.4ZB(9.4 x 10位元組)或8 ZiB-512位元組(9,444,732,965,739,290,426,880位元組或 18,446,744,073,709,551,615(2-1)個扇區x 512(2)位元組每扇區)。

  硬碟機的尺寸和用途可分為:

  除了介面和尺寸以外,硬碟還有以下引數: 除此之外還有電壓、電流等,固態硬碟還有主控、顆粒型別(SLC、MLC、TLC、QLC)等引數。機械硬碟裡一般3.5寸硬碟需要5V和12V電壓,2.5寸硬碟只需5V電壓,但因為有機械結構,因此功耗自然比固態硬碟要高;固態硬碟的電壓一般則為5V或3.3V,同時固態硬碟功耗較低(功耗2.5W左右,電流500mA左右),相比機械硬碟更節能。
硬碟(英語:Hard Disk Drive,縮寫:英語:HDD,有時為了與固態硬碟相區分稱“機械硬碟”)是電腦上使用堅硬的旋轉碟片為基礎的非易失性儲存器,它在平整的磁性表面儲存和檢索數字資料,資料通過離磁性表面很近的磁頭由電磁流來改變極性的方式被寫入到磁碟上,資料可以通過碟片被讀取,原理是磁頭經過碟片的上方時碟片本身的磁場導致讀取線圈中電氣訊號改變。硬碟的讀寫是採用半隨機存取的方式,可以以任意順序讀取硬碟中的資料,但讀取不同位置的資料速度不相同。硬碟包括一至數片高速轉動的碟片以及放在執行器懸臂上的磁頭。