HDDとは

HDD(ハードディスクドライブ)は、PC の中でも動作が分かりやすい外部記憶装置です。 Windows やアプリケーションのインストール、大切なデータの保存に使用されます。 メモリは電源を切ると内容が消えますが、HDD に保存したデータは電源を切っても保持されます。

規格

ハードディスクの接続規格には、IDE(ATA)と SCSI が存在します。 IDE 接続では、マザーボードのチップセットにより最大 4 台まで接続可能です。

SCSI は CPU 占有率が低く、転送速度にも優れていますが、 価格が高く専用の SCSI カードが必要なため、 現在では主にサーバー用途や一部のユーザー向けとなっています。

HDDの変遷

  • 2003 年:Ultra ATA/100・133 が主流。
  • 2004 年:Serial ATA が登場し始めるが、Ultra ATA も依然として主流。
  • 2005 年:Serial ATA が普及し始め、Ultra ATA も併売される。
  • 2006 年:Serial ATA が完全に主流へ移行。
  • 2007〜2009 年:Serial ATA II(3Gbps)が一般化。
  • 2010〜2012 年:Serial ATA III(6Gbps)が標準規格に。
  • 2013〜2018 年:HDD は大容量化が進み、4TB〜10TB クラスが普及。
  • 2019〜2023 年:SSD が OS 用ストレージとして主流化し、HDD は大容量データ保存用途へ。
  • 2024〜2026 年:HDD は 20TB 超の大容量モデルが登場し、アーカイブ用途として定着。

Serial ATA(SATA)

Serial ATA(SATA)は、従来の Ultra ATA(パラレル ATA)の後継となるシリアル転送方式の規格です。 パラレル ATA との互換性を保ちながら、より高速で効率的な転送を実現しています。

SATA の転送速度は以下のように進化してきました:

  • SATA 1.5Gbps(150MB/sec)
  • SATA II 3Gbps(300MB/sec)
  • SATA III 6Gbps(600MB/sec)

シリアル転送方式になったことで、従来の 40 芯・80 芯のフラットケーブル(最長 45.7cm)から、 細く柔らかい 4 芯ケーブル(最長 1m)へと変更され、取り付けや取り回しが容易になりました。 また、SATA ではマスター/スレーブの概念がなく、ジャンパ設定も不要です。

転送速度

HDD の接続方式によって転送速度は大きく異なります。 PCI スロットに拡張カードを挿して使用する場合などは、下記の表を参考にしてください。 一般的な PCI(32bit 33MHz)は 133MB/sec の帯域しかないため、 Serial ATA を使用しても速度が頭打ちになる場合があります。

外付け HDD の場合は USB や IEEE1394(FireWire)など、 接続方式によって転送速度が変わります。 現在では USB 3.x が主流で、USB 2.0 は低速なため注意が必要です。

インターフェース転送速度
Ultra ATA/3333MB/sec
Ultra ATA/6666MB/sec
Ultra ATA/100100MB/sec
Ultra ATA/133133MB/sec
Serial ATA(SATA 1)150MB/sec
Serial ATA II(SATA 2)300MB/sec
Serial ATA III(SATA 3)600MB/sec
USB 1.11.5MB/sec
USB 2.060MB/sec
USB 3.0 / 3.1 Gen1500MB/sec(5Gbps)
USB 3.1 Gen21.0GB/sec(10Gbps)
USB 3.2 Gen2x22.0GB/sec(20Gbps)
USB4(外付けHDD用途)最大 2.0GB/sec(20Gbps)
IEEE1394(FireWire)50MB/sec
Ultra160 SCSI160MB/sec
Ultra320 SCSI320MB/sec
PCI(32bit 33MHz)133MB/sec
PCI(64bit 66MHz)533MB/sec
PCI-X1.06GB/sec

Maxtor が提唱した「Fast Drive」(Ultra ATA/133)を正式にサポートしていたのは、 当時 Maxtor のみでした。

性能

HDD を選ぶ際に重要となる要素は、容量・回転数・プラッタサイズ・シークタイム・キャッシュ容量などです。

容量

TV 録画用途では大容量かつ高速回転の HDD が適しています。 一般的な用途であれば、かつては 80GB 程度でも十分でしたが、 現在では 1TB 以上が標準的な容量となっています。

回転数

IDE 接続では 5400rpm・7200rpm、SCSI 接続では 10000rpm・15000rpm が主流でした。 回転数が高いほど性能は向上しますが、騒音や発熱も増加します。 近年は流体軸受け(FDB)採用により、騒音は大幅に低減されています。

プラッタサイズ

HDD は磁性体ディスク(プラッタ)に磁気ヘッドでデータを読み書きします。 1 プラッタあたりの容量が大きいほど、必要なプラッタ枚数が減り、 高密度化による性能向上や、騒音・発熱の低減といったメリットがあります。

シークタイム

シークタイムとは、ヘッドが目的の位置に移動するまでの時間で、 数値が小さいほどアクセス速度が向上します。

キャッシュ

キャッシュはディスクから読み出したデータの一時保存や先読みを行う領域で、 キャッシュ容量が大きいほどデータ転送がスムーズになります。

HDD の内部構造(動画)

海外サイトによる HDD の内部構造検証動画です。 HDD のカバーを開けた状態で電源を入れ、ヘッドの動作やコピー時の挙動が確認できます。

店舗における HDD の故障率・不良率

HDD の壊れやすさや初期不良率は、個人の使用感で語られることが多く、長いことHDDを乗り換えて来た人でも二桁程度で統計としての信頼性は低い。 そこで多くの HDD を扱うPCショップのデータが参考になります。

PC ショップ「クレバリー」がメールマガジンで公表したデータによると、 Western Digital が 0.5% と最も低く、Seagate が 1.3% と最も高い不良率でした。 HITACHI や Samsung は 1% 程度で、大きな差は見られませんでした。

ただし、Maxtor が一時期 3% 近い不良率を記録した例もあり、 製品時期によって品質が変動することが分かります。 (筆者の経験だとMaxtorのHDDは不良率200%でした。購入したHDDがフォーマットすら出来ず初期不良交換。交換した製品もすぐ読めなくなり、再度交換。3台目でようやく安定しましたが、あれは酷かった。)

HDD メーカーの動向

HDD 業界では買収・統合が進み、メーカー数は大幅に減少しました。

  • IBM HDD 部門 → 2003 年に 日立が買収し HGST を設立
  • Maxtor → 2006 年に Seagate が買収
  • HGST → 2011 年に Western Digital が買収
  • SAMSUNG HDD 部門 → 2011 年に Seagate が買収

現在(2026 年)の主要 HDD メーカーは以下の通りです:

  • Seagate
  • Western Digital(HGST 含む)
  • Toshiba(2.5インチで強い)