提示：硬盤分為機械硬盤和固態硬盤這2種。這里只講解機械硬盤，固態硬盤的存儲另當別論。
要想知道硬盤是如何存儲數據的，就先明白硬盤的物理結構。
1、名稱
機械硬盤，由於信息載體為磁性物質，故又稱磁盤。
2、硬盤主要結構
在硬盤盒里面其實是由許許多多的圓形盤片、機械手臂、磁頭與主軸馬達所組成的。
3、工作情形
實際的數據都是寫在具有磁性物質的盤片上，而讀寫主要是通過在機械手臂上的磁頭（head）來達成。
實際運行時， 主軸馬達讓盤片轉動，然后機械手臂可伸展讓磁頭在盤片上頭進行讀寫的動作。
4、各主要部件說明
（1）盤片和主馬達
主馬達就是一個小電機，作用是讓盤片轉動起來。通常數據寫入當然就是以圓圈轉圈的方式讀寫啰！
對於機械硬盤，最重要的結構是這些兩面塗有磁性材料的盤片，在工作時會以每分鍾7200轉的速度旋轉。
盤片的作用是記錄數據，在盤片上有序的排列了很多的小顆粒材料，它們都是磁性物質，可以被永久磁化和改變磁極，這兩個磁極就分別表示了計算機二進制中的0和1。
由於盤片是轉動后讀寫數據的，所以，當初設計就是在類似盤片同心圓上面切出一個一個的小區塊，這些小區塊整合成一個圓形，讓機器手臂上的磁頭去存取。這個小區塊就是磁盤的最小物理儲存單位，稱之為扇區 （sector），那同一個同心圓的扇區組合成的圓就是所謂的磁道（track）。
扇區容量：原本硬盤的扇區都是設計成 512Byte（即0.5KB） 的容量，但因為近期以來硬盤的容量越來越大，為了減少數據量的拆解，所以新的大容量硬盤已經有 4KByte（即4KB）的扇區設計！
由於單一盤片的容量有限，因此有的硬盤內部會有兩個以上的盤片喔！
由於磁盤里面可能會有多個盤片，因此在所有盤片上面的同一個磁道可以組合成所謂的柱面 （cylinder）。
數據存儲在盤片上的一個個扇區中。
1）1個扇區（磁道）可存儲512Bytes的數據量；
2）一個平面中同一半徑下的多個扇區共同組成了1個磁道；
3）一個盤片有2個盤面，每個盤面都對應一個磁頭，負責讀寫數據；
4）一個硬盤可以有多個盤片；
5）同一半徑下的多個磁道共同組成了1個柱面。
（2）磁頭和機械手臂
機械手臂的作用是控制來回磁頭移動。
磁頭的作用是在盤片上讀寫數據。磁頭通過改變盤片上小顆粒磁性物質的磁極方向來完成寫入數據的功能，通過感知盤片上磁性物質的磁極方向來完成讀取數據的功能。
5、扇區中是如何表示01數據的？
硬盤是在硬質盤片（一般是鋁合金，以前 IBM 也嘗試過使用玻璃）上塗敷薄薄的一層鐵磁性材料。這些磁粉被划分成稱為磁道的若干個同心圓，在每個同心圓的磁道上就好像有無數的任 意排列的小磁鐵，它們分別代表着0和1的狀態。當這些小磁鐵受到來自磁頭的磁力影響時，其排列的方向會隨之改變。利用磁頭的磁力控制指定的一些小磁鐵方 向，使每個小磁鐵都可以用來儲存信息。
寫入時，磁頭線圈上加電，在周圍產生磁場，磁化其下的磁性材料；電流的方向不同，所以磁場的方向也不同，可以表示 0 和 1 的區別。
讀取時，磁頭線圈切割磁場線產生感應電流，磁性材料的磁場方向不同，所以產生的感應電流方向也不同。
參考：
https://tech.sina.com.cn/d/i/2019-06-27/doc-ihytcerk9711573.shtml
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延伸：固態硬盤的存儲原理（微觀）
接下來來講固態硬盤，相比較於機械硬盤里面的各種機械結構，固態硬盤就沒有太多的機械機構；它主要是靠FLASH芯片來作為儲存數據的介質；由主控芯片來承擔數據的中轉，還有調配數據儲存在閃存芯片上面
FLASH芯片儲存數據的方式也不是太難理解，就是FLASH芯片里面分出了很多儲存單元，這些儲存單元里面有電子的位置；當一顆電子的位置里面沒有存放電子，它就是0；如果存放了電子，它就是1
參考：
NTFS文件系統詳解(一)之硬盤基本信息：https://blog.csdn.net/enjoy5512/article/details/50954180
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1618198598399533403&wfr=spider&for=pc
延伸：磁盤陣列
https://zhuanlan.zhihu.com/p/51170719
https://blog.csdn.net/weixin_38808609/article/details/81663621