ハードディスク（HDD）とは？仕組み・容量・種類をわかりやすく解説

HDDとは何か、仕組みや容量の単位、種類ごとの特徴を初心者にもわかりやすく丁寧に解説。購入・選び方のポイントも紹介。

著者: Leandro Alegsa

16-11-2025 21:02

ハードディスクドライブ（HDD、ハードディスク）は、磁気記憶方式でデータを保存するストレージ装置です。パソコンやサーバーなどのコンピュータに内蔵されたり、外付けケースに入れて使われたりします。内部の円盤（プラッタ）上に磁気でデータを書き込み、読み出す仕組みで、一般的な容量はギガバイト(GB)単位、大きいものはテラバイト(TB)単位で表されます。なお、ギガバイトは1000メガバイト、メガバイトは100万バイトに相当し、厳密にはメーカー表記（10進）とOS表示（2進）で表示が異なる点に注意が必要です。

仕組み（基本構造）

HDDは主に次の部品で構成されています。

プラッタ（円盤）：複数枚の金属またはガラス製円盤に磁性膜が塗られ、ここにデータが磁気的に記録されます。
ヘッド（磁気ヘッド）：プラッタ表面の非常に近くを浮遊し、磁気を読み書きします。各プラッタ面に対してヘッドがあります。
アクチュエータ（ヘッドアーム）：ヘッドを高速・高精度に移動させ、特定のトラックに位置決めします。
スピンドル（モーター）：プラッタを一定の回転速度で回します（例：5,400rpm、7,200rpmなど）。
キャッシュ（バッファ）：一時的にデータを置くためのメモリで、読み書き速度の向上に寄与します。

データはトラックとセクタに分けて管理され、論理ブロックアドレッシング（LBA）などの方式でアクセスされます。

容量と単位について

メーカーの容量表記は10進（1GB = 1,000,000,000バイト）で表されることが多い一方、OSやソフトウェアは2進（1GiB = 1,073,741,824バイト = 1024×1024×1024）で表示する場合があり、表示容量が異なることがあります。例えば、メーカーの1TB（1,000GB）がOS上で約931GiBと表示されることがあります。容量の表記に関する混同に注意してください。

種類（フォームファクタ・用途）

フォームファクタ：デスクトップ向けは3.5インチ、ノート向けやポータブル向けは2.5インチが一般的です。
インターフェース：家庭用・一般PCは主にSATA、サーバーやエンタープライズ用途ではSASを使うことが多いです。外付けはUSB（2.0/3.0/3.1）経由で接続されます。
回転数：5,400rpm（省電力・静音）／7,200rpm（一般向け・高速）／10,000rpm以上（高性能サーバー）の製品があります。
記録方式：従来のCMR（Conventional/Magnetic Recording）に加え、近年は高密度化のためSMR（Shingled Magnetic Recording）が使われることがあります。SMRは大容量化に有利ですが、書き込みパフォーマンスの特性に注意が必要です。
用途別：NAS向け、監視カメラ向け（書き込み頻度が高い）、デスクトップ/外付け向け、データセンター向け（高信頼）など、用途によって最適なHDDが異なります。

性能（速度）を決める主な要素

回転数（RPM）：高いほど連続データ転送やシーケンシャル読み出しが速くなります。
シーク時間：ヘッドが目的のトラックに到達するまでの時間。ランダムアクセス性能に影響します。
キャッシュ容量：大きいほど一時的なデータ転送が高速になります。
インターフェース速度：SATAやSASの規格によって理論上の転送上限が異なりますが、HDD本体の物理限界により実効速度はそれほど高くなりません。

信頼性と寿命

HDDは可動部品（ヘッドやモーター）があるため、SSDに比べ衝撃や振動に弱く、寿命の目安は使用状況にもよりますが一般に数年（3～5年程度）で故障リスクが増します。メーカーはMTBFや年間故障率（AFR）を示すことがあります。また、SMART（自己診断機能）を使って劣化やエラーを監視できます。

HDDとSSDの違い（簡単比較）

速度：SSDはランダムアクセス・シーケンシャルともに高速。起動やアプリの読み込みが速くなる。
耐衝撃性：SSDは可動部品がないため衝撃や振動に強い。
容量あたりコスト：HDDは依然として容量単価が安く、大容量バックアップ用途に向く。
消費電力・発熱：一般にSSDの方が低い。ノートPCのバッテリー持ちに影響する。

選び方のポイント

用途に応じた容量を選ぶ（写真・動画の保存なら高容量、OSブートならSSD推奨）。
デスクトップ向けなら3.5インチ／データセンター向けは信頼性の高いエンタープライズモデルを検討。
NASやRAID用途は24時間稼働対応のNAS向け（NAS専用ファーム搭載）モデルを選ぶ。
回転数やキャッシュ容量、インターフェースを確認して性能要件を満たすか検討する。
レビューやメーカー保証（年数）をチェックする。重要なデータは必ずバックアップをとる。

運用・メンテナンスのコツ

重要データは複数箇所にバックアップ（外付け・クラウド・RAIDなど）を取る。
HDDは衝撃に弱いため、持ち運び時は振動を避ける。外付けHDDも取り扱いに注意。
長時間高温にさらすと寿命が短くなるため、冷却や通気を確保する。
断片化（フラグメンテーション）が発生するとアクセスが遅くなるため、定期的なデフラグ（HDD専用）を検討する。ただしSSDではデフラグは不要・推奨されない。
停電や突然の電源断はデータ損失や破損の原因になるため、可能ならUPSの導入を検討する。

まとめると、HDDは大容量を安価に確保できるストレージで、バックアップや大容量メディア保存に適しています。一方で速度や耐久性の面ではSSDに劣るため、用途に応じて両者を使い分けるのが現実的です。

Western Digital社製3.5インチハードディスク「WD400」の上面図と底面図

異なるインターフェース

同じ回転プラッターを使った記録方式でも、ディスクインターフェースにはさまざまなタイプがある。違いは、データのバイナリ化方法、データの整合性、データ転送速度、ケーブルの必要性、そしてコストである。2009年当時は、シリアルATA接続でハードディスクを取り付けるのが一般的だった。その前の接続は「IDE」と呼ばれ、現在では「Parallel ATA」と呼ばれています。大規模なデータセンターでは、ファイバーチャネルが使われることが多い。

サーバーの場合、SCSIインターフェイスは非常にポピュラーなものです。SCSIインターフェースには、パラレルやシリアル・アタッチドSCSIなど、いくつかの種類とバージョンがあり、それぞれがスピードと価格の面でステップアップしています。サーバーでは、データの損失や破損を防ぐために、複数のSCSIドライブを互いに組み合わせて使用することがよくあります（これはRAIDとして知られており、多くの構成から選ぶことができます）。

シリアルATAケーブルは、ハードディスクを接続する一般的な方法です

コンポーネント

HDDには、ディスクモーターと、読み書きヘッドを位置決めするアクチュエーターモーターがあります。アクチュエーターからの配線は、読み書きヘッドとアンプをつないでいます。これらはヘッドサポートアームで橋渡しされている。最近のドライブでは、ヘッドの加速度が550gに達するため、ヘッドサポートアームがアクチュエーターと読み書きヘッドをつないでいます。

アクチュエーターは、読み取り/書き込みヘッドを制御し、永久磁石として機能する。金属製のプレートが、四角いネオジム・鉄・ボロン（NIB）磁石を支えています。このプレートの下にはボイスコイルがあり、アクチュエーターハブに取り付けられています。アクチュエーターハブの下には2つ目のNIBマグネットがあり、アクチュエーターのボトムプレートに取り付けられています。

ボイスコイルは矢印のような形をしています。マグネットとプラスチック絶縁体で構成されています。この磁石がアクチュエーターの磁石と相互作用して、円盤が動きます。磁場が均一であれば相殺されますが、表面の磁石は真ん中で北極と南極に分かれているため、相殺されずに力が発生します。

質問と回答

Q:ハードディスク・ドライブとは何ですか?

A:ハードディスク・ドライブ（HDD）は、ハードディスクやハードドライブとも呼ばれ、磁気記憶装置を使ってデータを保存するコンピュータ用のデータ記憶装置です。

Q: ハードディスク・ドライブの容量は、通常どのように測定されますか?

A: ハード・ドライブの容量は通常、ギガバイト（GB）単位で測定されます。

Q:1ギガバイトとは何を表しているのですか?

A: 1ギガバイトは1000メガバイト、1メガバイトは100万バイトを表し、1ギガバイト＝10億バイトということになります。

Q:ギガバイトより大きな容量のものはありますか?

A:はい。一部のハードディスク・ドライブは、その容量がテラバイト（TB）単位で測定されるほど大きく、1テラバイトは1000ギガバイトまたは1024ギガバイトに相当します。

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