Добрый день всем.

Всем привет. Сегодня очень интересная, и длинная статья.

Жесткий диск. Восстановление данных, ремонт и профилактика

_ Общие сведения о винчестере

_ Классификация неисправностей

_ Характерные неисправности

жесткого диска

_ Сбойный сектор: теория,

диагностика, устранение

_ Профилактика

Жесткий диск. Восстановление данных, ремонт и профилактика

Жесткий диск (винчестер) относится к группе устройств, предназначенных для

хранения данных. Эта группа достаточно многочисленна, однако жесткий диск

по праву занимает в ней первое место по объему информации, которую он спосо_

бен хранить, и по необходимости присутствия.

Пожалуй, трудно представить компьютер, у которого нет одного_двух жестких

дисков. Не принимая во внимание разного рода «наладонники» и другие супер_

портативные модели компьютеров, можно с уверенностью сказать, что компьютер

без винчестера — то же самое, что автомобиль без колес. Как первое, так и второе

встречаются крайне редко.

Жесткий диск используют в разных целях. У одних кроме операционной системы,

фильмов и музыки на винчестере ничего нет, другие же, наоборот, хранят на жестком

диске важные документы и базы данных. Однако как в первом, так и во втором

случае сохранность данных имеет очень большое значение. Бывает очень обидно,

когда в один прекрасный момент ваш жесткий диск «заболевает» и эта «болезнь»

приводит не только к потере важных данных, но и к выходу винчестера из строя.

Несмотря на то что цены на жесткие диски падают с каждым днем, можно попы_

таться вылечить свой жесткий диск, тем самым избавив себя от необходимости

заново собирать и набирать важную для работы информацию и уж тем более

покупать новый винчестер.

  Общие сведения о винчестере

Перед тем как приступить к рассмотрению возможных неисправностей, немного

познакомимся с винчестером.

Современный жесткий диск — устройство, появившееся на свет стараниями многих

специалистов и воплотившее в себе последние достижения в технологиях хране_

ния информации. Если сравнить винчестеры начала компьютерного века и совре_

менные модели, то можно сказать,что их связывают только название и принцип

хранения информации.

Современный жесткий диск представляет собой небольшое по размеру устройство,

которое устанавливается в 2,5_ или 3,5_дюймовый отсек корпуса. Внешне он выгля_

дит как металлическая коробка, внутри которой находятся все необходимые ме_

ханизмы и схемы управления  

Однако внешний вид совершенно не отражает сложность внутреннего «мира» вин_

честера. Жесткий диск состоит из следующих компонентов:

_ блок магнитных пластин, на которых хранятся данные;

_ блок головок для чтения и записи информации;

_ двигатель, который раскручивает пластины и перемещает блок головок;

_ контроллер, с помощью которого происходит управление устройством;

_ 85

_ микропроцессор, выполняющий встроенные команды;

_ сепаратор и преобразователь данных, служащие для преобразования данных

из физического представления в логическое, с которым работает пользователь;

_ кэш_память, предназначенная для ускорения обмена информацией за счет кэ_

ширования нужных данных;

_ микросхема BIOS, в которой хранится специальное программное обеспечение

контроллера.

Количество магнитных пластин может быть разным и зависит как от емкости

жесткого диска, так и от применяемых технологий хранения информации, то есть

от плотности записи. Как правило, жесткие диски персональных компьютеров

имеют одну_две пластины плотностью записи не менее 40 Гбайт на каждую. Жест_

кие диски с большим количеством магнитных пластин обычно устанавливают в бо_

лее мощные компьютеры, например в серверы.

Магнитные пластины собраны в один блок и установлены на ось двигателя, кото_

рый раскручивает их с большой скоростью.

Для чтения и записи информации на жесткий диск предназначены магнитные го_

ловки, также собранные в один блок. Их количество может быть разным. В совре_

менных винчестерах установлено не менее 16 головок. Чем больше магнитных

головок имеет винчестер, тем быстрее он работает с нужной информацией.

Двигатель, имеющий линейную скорость вращения, раскручивает магнитные пласти_

ны. Типичная скорость вращения пластин — 7200 об/мин, однако часто встречают_

ся винчестеры со скоростью вращения 5400 об/мин, 10 000 об/мин и 15 000 об/мин.

Последние из них, как правило, имеют SCSI_интерфейс и устанавливаются в сер_

веры.

Специальная сервосистема управляет углом поворота блока головок в необходимом

направлении. Информация, которую она для этого использует, записана на жестком

 . Общие сведения о винчестере

86 _

 . Жесткий диск. Восстановление данных, ремонт и профилактика

диске и представляет собой специальные сервометки, которые часто называют низко_

уровневым форматированием: это разметка секторов диска и их адреса с иденти_

фикаторами доступа. Поскольку операционная система имеет доступ лишь к полям

данных секторов, то для «общения» с диском используется контроллер, преобра_

зующий физический формат в стандартизированный логический.

Контроллер представляет собой печатную плату, на которой расположены микро_

схемы и электронные узлы винчестера. На контроллере находится процессор, ко_

торый управляет всеми составляющими жесткого диска, используя в качестве

платформы специализированный программный код, зашитый в микросхеме BIOS.

В частности, процессор управляет двигателем пластин и блока головок и отвечает

за прием и передачу информации. Он преобразовывает информацию в нужный

формат и передает ее по шлейфу, который подключается к контроллеру на мате_

ринской плате.

Необходимое для работы процессора программное обеспечение и некоторые пара_

метры большей частью хранятся в микросхеме BIOS. Другая часть этих данных

записана в специальном системном (служебном) секторе жесткого диска. Эта

область недоступна для пользователя, что позволяет защитить жесткий диск от по_

тери служебных данных. Без этих данных винчестер работать не может.

В рабочем состоянии пластины винчестера вращаются с заданной скоростью, а го_

ловки в силу своей миниатюрности и легкости движутся над ними на созданной

вращением магнитной подушке. Когда питание пропадает, блок головок за счет

энергии вращения двигателя отходит в сторону и опускается на специально отве_

денный для этого участок диска, на котором отсутствует информация. Описанный

эффект называется парковкой, или автопарковкой, головок.

  Классификация неисправностей

Неисправности жесткого диска могут быть разного характера и проявляться по_

разному. Начинается все с того, что операционная система все чаще предлагает

выполнить проверку диска или сообщает, что работа системы была завершена не_

корректно. Далее, в один прекрасный день, программа проверки преподносит «ра_

достную» весть об обнаружении первого сбойного сектора, а через месяц вы уже

замечаете, что винчестер подыгрывает прослушиваемой вами музыке ритмичным

постукиванием головок о поверхность магнитных пластин. Заканчивается это со_

всем уж печально — пышными похоронами, а вернее, прощанием с неисправным

жестким диском и растратами на покупку нового. Однако такого финала можно

избежать, если вовремя локализировать проблему.

Неисправности жесткого диска могут быть следующих видов:

_ логическая неисправность;

_ неисправность контроллера жесткого диска;

_ потеря или разрушение служебной информации;

_ физическая неисправность.

_ 87

В последующих подразделах описаны признаки перечисленных неисправностей

и даны советы по решению возникшей проблемы.

Логическая неисправность

При логической неисправности загрузка операционной системы с жесткого диска

невозможна, а при подключении его в качестве вторичного не отображается содер_

жимое логических дисков или сами диски. Самое интересное, что такой винчестер

корректно распознается в BIOS и при проверке не выявляется никаких физичес_

ких повреждений диска.

Такой диск нельзя исправить проверочными утилитами вроде ScanDisk. Мало

того, использовать такие утилиты крайне не рекомендуется, поскольку в процессе

проверки они могут записывать на жесткий диск какие_либо данные, что может

привести к потере важной информации.

Логическую неисправность можно устранить только с помощью специализиро_

ванных утилит, которые на низком уровне восстанавливают разделы и файловую

структуру винчестера.

Следует помнитьо том, что любое вмешательство в структуру диска может приве_

сти к потере информации. К такому эффекту могут привести встроенные в жест_

кий диск средства диагностики, например технология S.M.A.R.T., или переназна_

чение диска. Чтобы избежать этого, при первых признаках неисправности диска

эти средства диагностики нужно отключить.

Неисправность контроллера жесткого диска

К данному виду относятся неисправности, связанные с физическими повреждени_

ями компонентов контроллера диска: перегоревшими микросхемами, поврежден_

ными головками, оторванным интерфейсным кабелем и т. п.

Существует два варианта определения таких неисправностей.

Первый из них — самый простой, когда признаки разрушения компонентов кон_

троллера, например дыры на микросхемах, выявляют при внешнем осмотре   

В этом случае перед началом каких_либо действий следует заменить сгоревшие

компоненты.

Второй вариант, соответственно, самый сложный: когда видимых признаков по_

вреждения нет, однако жесткий диск ведет себя нестандартно. Рассмотрим такие

ситуации.

_ Двигатель не раскручивается, никаких звуков не слышно. Возможные причи_

ны возникновения такой ситуации — заклинило шпиндельный двигатель или

головки чтения/записи «прилипли» к поверхности диска.

Если попытаться провернуть шпиндель, то это может привести не только к по_

вреждению поверхности диска (рис. 7.3) и, соответственно, пропаже информа_

ции, но и к поломке механизма управления головками и самих головок.

  Классификация неисправностей

88 _

  Жесткий диск. Восстановление данных, ремонт и профилактика

Рис. 7.3. Повреждение поверхности диска головками

_ Двигатель не раскручивается, появляется вибрация или тихие тикающие звуки.

Данная ситуация — возможное продолжение предыдущей. В этом случае сис_

тема управления дисками предполагает, что произошло «прилипание» головок

к поверхности диска, и пытаетсяих освободить. С целью аварийной распарков_

ки головок она подает на блок их позиционирования электрические импульсы.

Как правило, это действие никаких результатов не приносит.

Наиболее вероятная причина этого — повреждение выходной цепи генератора

вращения двигателя или короткое замыкание в катушке обмотки двигателя.

Если произошло замыкание, то описанная ситуация может дополнительно со_

провождаться сильным нагревом микросхем контроллера.

_ Двигатель раскручивается, слышен щелчок. Этот щелчок является следстви_

ем неудачной распарковки головок. Наиболее вероятная причина данной неис_

правности — выход из строя генератора шпиндельного двигателя или системы

_ 89

позиционирования головок. Возможно также повреждение катушки позицио_

нирования, которая размещена на блоке головок.

_ Двигатель раскручивается, однако диск не определяется или определяется

неверно. Причиной возникновения такой неисправности может быть выход

из строя интерфейсной микросхемы контроллера или механическое поврежде_

ние контактной группы, к которой подключается шлейф данных (например,

согнутый или поломанный металлический вывод).

_ После некоторого времени работы двигатель перестает вращаться, появля_

ется стук или скрежет. Данная неисправность связана с перегревом управля_

ющих микросхем, которые изначально имели отклонения.

_ Слышен периодический стук. В этом случае неисправность вызвана перегре_

вом коммутатора, служащего для переключения между головками и усиления

поступающего от них сигнала.

Потеря или разрушение служебной информации

Этот вид неисправностей жесткого диска встречается наиболее часто. Положитель_

ной стороной такого повреждения является то, что его можно исправить исклю_

чительно программными методами, то есть с помощью специальных низкоуровне_

вых утилит. Если требуется просто вернуть работоспособность жесткого диска, то

устранить такую неисправность достаточно легко. Однако если кроме работоспо_

собности винчестера необходимо восстановить и записанные на нем данные, то

в этом случае придется потратить достаточно много времени, собирая информа_

цию практически по частям.

Как вы уже знаете, на жестком диске существует специальная область, содержа_

щая важную информацию, от которой полностью зависит его работоспособность.

В частности, в этой области записана информация о дефектных и нестабильных

секторах винчестера — таблица дефектов. Если случайно изменить данные в этой

таблице, то контроллер не будет знать, куда можно записывать информацию, а куда

нельзя. Мало того, он не будет знать, где находится информация, перенесенная при

обнаружении дефектного блока.

Причиной появления подобных неисправностей чаще всего служат перепады на_

пряжения. Например, если во время записи информации в служебную область

жесткого диска пропало питание, то нет никакой гарантии, что нужная информация

запишется в нужное место. Очень часто причиной таких сбоев является техноло_

гия тестирования и диагностики жестких дисков S.M.A.R.T., которая во включен_

ном состоянии постоянно контролирует жесткий диск и сохраняет соответствую_

щую информацию в служебную область. Именно поэтому по умолчанию в BIOS

эта технология отключена.

Неисправности, связанные с потерей или разрушением служебной информации,

проявляются по_разному. Чаще всего жесткий диск неверно определяется в BIOS,

в результате чего включается безопасный режим, при котором доступ к винчесте_

ру возможен лишь в технологическом режиме.

 . Классификация неисправностей

90 _

 . Жесткий диск. Восстановление данных, ремонт и профилактика

Другой признак подобных неисправностей — появление сообщений типа PRIMARY

MASTER DISK FAIL в самом начале загрузки компьютера. Обычно это означает,

что на жестком диске повреждена нулевая дорожка (именно на ней записана слу_

жебная информация).

Физическая неисправность

Физическая неисправность, например сбойные секторы, — самый распространен_

ный вид повреждения жесткого диска. Кроме сбойных секторов, встречаются не_

исправности головок, двигателя и т. д.

Теперь более подробно.

_ Сбойные секторы. Сбойные секторы — это участки, которые по той или иной

причине становятся непригодными для дальнейшего использования. Сбойные

секторы могут появиться на каждом винчестере, мало того, они присутствуют

на магнитных пластинах изначально.

Наиболее часто причинами появления сбойных секторов являются:

∙ разрушение магнитного слоя диска вследствие производственного брака;

∙ образование на пластине микрорельефа из_за потери магнитным слоем сво_

их свойств;

∙ неисправности блока управления головками, приводящие к механическим

ударам головок о пластину;

∙ неисправности контроллера;

∙ повреждения жесткого диска при ударе или падении;

∙ программные повреждения.

Сбойные секторы проявляются так же по_разному, как и появляются. Чаще

всего на экране появляется сообщение об ошибке записи или ошибке чтения.

Сбойные секторы могут обнаружиться также при проверке поверхности диска

специальными утилитами. В этом случае утилита помечает поврежденный уча_

сток диска и заносит информацию о нем в таблицу дефектов.

Основной принцип исправления такой неисправности — переназначение сек_

торов. Более подробно об этом читайте ниже.

_ Смещение блока пластин в результате сильного удара или сотрясения жест_

кого диска. Следствием такого смещения является невозможность позициони_

рования головок согласно информации, записанной в системной области. В ре_

зультате появляются скрежет, стук и т. п. Привести в «чувство» такой жесткий

диск возможно, но не всегда. Если смещение незначительное, то можно вос_

пользоваться низкоуровневыми утилитами, однако при этом, как правило, вся

информация, имеющаяся на винчестере, пропадает.

_ Выход из строя головок. Неисправность головок напрямую связана с неисправ_

ностью системы их позиционирования. Чтобы головка вышла из строя, доста_

_ 91

точно нескольких ударов о поверхность или ограничитель. Состояние головки

также во многом зависит от температурного режима, в котором она работает.

Поскольку конструкция головки очень хрупкая, а размер совсем небольшой, то

все разрушающие факторы сразу отражаются на ней. Если учесть, что в совре_

менном жестком диске таких головок много, то вероятность выхода из строя

одной из них достаточно велика.

О повреждении головки свидетельствуют сообщения об ошибках чтения или

записи, то и дело появляющиеся в процессе работы операционной системы.

В самом худшем случае чтение и запись данных на жесткий диск невозможны.

Еще одной причиной неисправности головки может стать нарушение располо_

жения опоры, на которой она крепится. Эта опора предназначена для создания

условий, способствующих появлению воздушной подушки, которая поддержива_

ет головку над поверхностью магнитной пластины. Изначально опора крепится

таким образом, что нижней частью он трется о поверхность диска. Со временем

или вследствие удара нижняя часть опоры может стереться и она опустится.

Опустятся, соответственно, и сами головки, что может привести не только к по_

вреждению рабочей поверхности диска, но и к обрыву головки.

Продолжения следует.