磁碟是廣泛應用的資料儲存裝置，儲存容量比較大，相比ram等儲存裝置**低，讀寫速度慢，從磁碟讀資訊的時間是毫秒級，是dram的十萬倍，sram的一百萬倍，後面會對磁碟讀取資料耗時計算進行詳細的介紹。
磁碟由多個碟片（platter）構成，每個碟片都有兩面。碟片表面覆蓋著磁性材料用於記錄資訊，碟片**有乙個旋轉主軸控制碟片以固定的旋轉速率（rotational rate）旋轉,旋轉速度是磁碟效能的乙個引數，通常為5400~15000轉每分。
磁碟的每個盤面是由一組稱之為磁軌（track）同心圓構成，每個磁軌又被劃分為多個扇區（sector）。每乙個扇區中包含相等的資料位（通常為512位元組），資料編碼在磁碟的磁性材料中。扇區之間有一些間隙（gap）分隔開，間隙中不儲存資料位，間隙儲存用來標識扇區的格式化位。
另外還可以用柱面（cylinder）來描述多個碟片驅動器的構造，柱面指的是所有碟片表面上到主軸中心距離相等的磁軌集合。比如磁碟有3個碟片，6個面，每個面上距離中心距離相等的磁軌稱之為乙個柱面，如下圖所示：
磁碟容量是大家購買以及使用磁碟時考慮的乙個點。磁碟容量單位有k,m,g,t。這裡要主要磁碟的計量單位與記憶體（ram）的計量單位儘管單位表示字母一樣，但實際大小不一樣。在對ram進行計量時1k=1024bytes,1m=1024k,1g=1024m。對於磁碟來說，1k=1000，1m=1000k,1g=1000m。
衡量磁碟容量主要有以下幾個因素決定：
假如某個磁碟有5個碟片，每個扇區512位元組，每個面20000條磁軌，每條磁軌平均300個扇區，磁碟容量計算如下：
磁碟容量=512位元組x300扇區x20000磁軌x2表面x5碟片=30 720 000 000位元組=30.72g
磁碟通過讀/寫頭來讀寫儲存在磁性表面的位，讀寫頭連線著乙個傳動臂的一端，通過沿著半徑前後移動這個傳動臂，驅動器就能將讀/寫頭定位在任意乙個扇區上。機械臂這種運動稱為「尋道(seek)」
，當尋道完成後，通過磁碟的轉動就可以將讀寫頭定位在我們想要的扇區，此時讀寫頭可以感知到這個位的值，也可以修改這個位的值。
從上面的描述可以知道對磁碟資料一次讀寫可以分為三步：1、尋道 2、旋轉磁碟 3、資料傳送。尋到過程是通過轉動傳動臂來徑向的定位磁軌，旋轉磁碟目的是定位初始扇區，資料傳送是對磁碟資料進行讀/寫操作。因此磁碟讀寫耗時為上述三個過程耗時之和。
例如有乙個磁碟引數如下：旋轉速率15000rpm（r/min），ts=8ms,每條磁軌的平均扇區數500。計算得到tr=1/2x(1/15000)x60x1000=2ms。ttran=(1/15000)x(1/500)x60x1000=0.008ms
ttotal=ts+tr+ttran=10.008ms。
現代磁碟構造複雜，由多個盤面。盤面上有多個不同的記錄區，為了對作業系統隱藏這些複雜性，現代磁碟將它們的構造呈現成乙個簡單的檢視，將多個扇區定義為乙個邏輯塊，並對塊進行編號。磁碟封裝的時候有乙個小的硬體裝置稱為磁碟控制器，維護著邏輯塊號與實際的物理磁碟扇區之間的對映關係。
當作業系統想要執行乙個i/o操作時，例如讀取乙個磁碟扇區的資料記憶體到主存時作業系統傳送乙個指令給磁碟控制器，讓磁碟控制器讀取某個邏輯塊號。控制器上的硬體執行乙個快速表查詢，將乙個邏輯號翻譯成乙個（盤面，磁軌，扇區）的三元組,這個三元組唯一的標識了乙個物理扇區，控制器上的硬體會解釋這個三元組，將讀/寫頭移動到適合的柱面，等待扇區移動到讀/寫頭下，將讀/寫頭感知的位數放到控制器的乙個小緩衝區中，然後將它們複製到主存中。
磁碟控制器必須對磁碟進行格式化，然後才能在磁碟上儲存資料。格式化包括用標識扇區的資訊填寫扇區的間隙，標識出的表面有故障的柱面並且不適用它們，並且在每個區中預留出一組柱面作為備用，如果區中個乙個或者多個柱面在使用過程中壞掉，則可以使用這些備用柱面。由於存在備用柱面，所以磁碟格式化後的容量比最大容量要小。
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