Какие напряжения подаются на hdd зачем
Для каждого, кто имел дело с компьютерами, очевидно, что жесткие диски (ЖД) — самая ценная их часть. В миллиардах этих энергонезависимых запоминающих устройств с прямым доступом сегодня хранятся почти все данные, созданные человечеством. Несмотря на развитие конкурирующих технологий (флэш-память и др.), магнитная запись удерживает лидирующие позиции. Причиной тому полувековые усилия индустрии и многомиллиардные вложения, приведшие современные ЖД к объемам и скоростям, еще недавно казавшимся фантастическими (1,5 ТБ и 100 МБ/с соответственно; технологии RAID увеличивают эти цифры еще в несколько раз).
При этом надежность магнитных накопителей не может не удивлять, учитывая сложнейшую электронно-механическую конструкцию, низкую цену (считанные рубли за гигабайт!) и далеко не идеальные условия эксплуатации. В год выходит из строя не более 2% ЖД бюджетного класса; более дорогие корпоративные модели еще в 2-3 раза надежнее. Зачастую к отказам приводит заводской брак — неизбежный спутник массового производства, но немалую роль играют и «грехи» пользователей. Множество дисков преждевременно сбоят и ломаются по причине небрежной перевозки, ошибочного монтажа, неблагоприятных условий эксплуатации, наконец, пренебрежения ранними признаками проблем.
Кратко расскажем, как избежать основных ошибок и тем продлить срок службы своих накопителей (более подробно эта тема раскрыта в статье «Как продлить жизнь жестким дискам»).
Покупайте диски в легальных торговых фирмах, предлагающих полную заводскую гарантию (обычно 3 или 5 лет). Сомнительные места (радиорынки и т. п.) — прибежище серого импорта, который не поддерживается производителем и имеет в лучшем случае короткую гарантию продавца. Еще там можно нарваться на диск б/у или после ремонта: внешне он зачастую как новый, но надежной работы ждать не стоит. Уровень отказов и сбоев у таких накопителей значительно выше, соответственно велики шансы потерять свои данные. Сдать же некачественный экземпляр в подобных «точках» проблематично.
Вместе с тем, на рынке присутствуют и официально восстановленные (refurbished) диски. Этим бизнесом занимаются специализированные фирмы, которые лицензируют ремонтные технологии у производителей. Их продукции бояться не надо: надежность мало уступает оригиналу, есть гарантия и техническая поддержка. Цена же довольно привлекательна, так что в бюджетном сегменте «рефарб» занимает свое место.
Определенное значение имеет выбор марки и модели диска. У каждого производителя случаются неудачи, когда новое семейство выпускается на рынок сырым, с недоработками в конструкции и микропрограмме и высоким процентом брака. На технологическую доводку обычно требуется 3-5 месяцев, так что первые покупатели ощутимо рискуют. Практичнее выбрать модель, которая находится в производстве как минимум полгода, пусть она и не столь продвинута по технологиям.
Здесь очень полезен интернет: помимо обширной технической информации, доступны мнения пользователей на тематических форумах и в гостевых книгах компьютерных фирм. Если у интересующей модели раз за разом обнаруживаются проблемы, то это повод призадуматься. Столь же настораживает и отсутствие отзывов. В общем, чужой опыт — лучший учитель…
Перевозке диска к месту установки надо уделить внимание. Обеспечьте защиту от случайных ударов и падений (как минимум, рифленая пластиковая коробочка, лучше — толстый поролон или пузырчатая пленка), а также от разрядов статики и сильных электромагнитных полей. В холодное время года обязательна выдержка в транспортной упаковке в течение 12-20 часов; это дольше обычного, но необходимо, чтобы сложная конструкция успела прийти в равновесное состояние.
Монтаж диска в системный блок в целом несложен, но требует аккуратности. Важно не допустить механических повреждений и разрядов статики, снизить риск вибрации и перегрева. Если ЖД ставится в дополнение к ранее установленному накопителю или взамен него, то проще всего присмотреться к особенностям монтажа и повторить их. Диск крепится в наиболее холодном месте корзины четырьмя симметрично расположенными винтами либо двумя салазками.
Его ориентация (горизонтальная или вертикальная, крышкой или электроникой вверх) в целом для надежности несущественна. Производители не рекомендуют лишь установку под углом — отклонение от вертикали или горизонтали не должно превышать 5°. Однако стоит принять во внимание эффекты «второго порядка». Так, заводскую разметку и тестирование диск проходит в горизонтальном положении крышкой вверх, причем сформированные при этом адаптивы (тонкие настройки микропрограммы) записываются в ПЗУ. Другими словами, именно в таком положении градиенты температур и напряжений наиболее близки к параметрам, при которых проводилось нанесение сервометок и формирование адаптивной информации. Поэтому резонно предположить, что наиболее стабильно и производительно накопитель будет работать именно в этой ориентации. Кроме того, при расположении электроникой вверх, известны случаи выпадения продуктов износа из двигателя, что приводило к порче ближайшей пластины и головки. В вертикальной позиции диск лучше охлаждается за счет конвекции, а подшипнику, вопреки распространенному мнению, ничто не угрожает.
Затем подключается кабель питания и интерфейсный шлейф. Излишне упоминать, что все манипуляции проводятся на обесточенном системном блоке и с защитой от статических разрядов. При подключении строго соблюдайте ориентацию разъемов (особенно это важно для интерфейса Parallel ATA), вставляйте колодки плотно и без перекосов. Плоский шлейф PATA не должен иметь замятий, резких изгибов и натяжения — в противном случае возможны ошибки в передаче данных, сбои и медленная работа диска. При малейших сомнениях в качестве шлейфа заменяйте его новым. Помните, что шлейф несимметричен: к ЖД следует подключать только черный разъем, а к контроллеру (материнской плате) — синий или другого яркого цвета.
Что касается разъема питания, то он должен плотно садиться на вилку диска во избежание падения напряжения на контактах и сбоев в работе. Для этого в разъемах Molex иногда приходится обжимать и чистить контактные гильзы, а разъем SATA — закреплять каплей термоклея.
- Блок питания должен иметь хорошее качество и достаточную мощность, а электросеть — иметь заземление. Типовому ПК с запасом хватает «питальника» на 300-400 Вт, усиленная комплектация повышает запросы (вплоть до 700-1000 Вт на экстремальных игровых машинах).
Современные ЖД форм-фактора 3.5″ сами по себе потребляют немного (4-9 Вт в простое и 7-15 Вт при активной работе), но они весьма чувствительны к качеству питания, особенно к отклонениям напряжения 12 В и пульсациям в линии 5 В. Оба эти параметра «гуляют» у некачественных блоков no-name, в случае перегрузок, а также как результат процессов старения. При повышенном напряжении опасно перегревается электроника ЖД, а понижение чревато паразитными рестартами, ошибками записи и другими сбоями. В любом случае ресурс диска значительно сокращается, а на надежную работу рассчитывать не приходится. - Температурный режим — серьезная проблема для дисков 3.5″: при активной работе они сильно греются, а теплоотвод в системном блоке зачастую недостаточен. Оптимальная температура для ЖД 30-40° C, на ощупь это соответствует слегка теплой крышке. Как нагрев свыше 45° C, так и охлаждение ниже 25° C вредны для диска — они ускоряют износ механики и замедляют работу за счет лишних термокалибровок. Еще важнее то, что от перегрева быстро деградируют головки чтения (тонкопленочные магнитные резисторы) и даже может заклинить гидродинамический подшипник шпинделя. Все это сильно сокращает ресурс ЖД, провоцирует сбои и отказы. Усугубляют ситуацию резкие перепады температур и повышенная влажность воздуха, при которых активизируются деструктивные и коррозионные процессы в магнитном слое.
Как итог, большинство дисков сегодня нуждаются в активном охлаждении. В хороших корпусах полноразмерный кулер установлен напротив дисковой корзины, что можно считать оптимальным решением. Неплохо, когда диск находится в пятидюймовом отсеке на распорках и обдувается с торца парой небольших вентиляторов. Возможны и другие варианты, вроде пассивных радиаторов или тепловых трубок. А вот компактный кулер на «брюхе» ЖД и самодельные доработки корзины — нежелательны, прежде всего из-за вибраций крыльчатки, передающихся на корпус, неравномерного охлаждения механики и осаждения пыли. - Защита от ударов важна на всех этапах жизненного цикла ЖД. Выключенный накопитель может пострадать уже при падении с высоты 10-15 см (смещается ось шпинделя, а головки выходят с парковочной позиции). В этом причина большого количества поломок при транспортировке и установке. Работающий же диск еще чувствительнее, и для него опасны ускорения, сравнимые с падением с высоты 3-4 см. Достаточно легкого соприкосновения пластин и головок, летящих на большой скорости, чтобы появилась царапина или деформировался подвес головки. В любом случае исход для диска один: множественные дефекты и быстрый выход из строя.
Поэтому следует подстраховаться и разместить системный блок наиболее устойчивым образом, а когда питание включено — избегать любых перемещений. Опасны толчки, удары по корпусу и особенно падение набок, которое грозит аварией накопителя и потерей всех данных. Чаще страдают компьютеры, стоящие на полу — их задевают при ходьбе и уборке. Уделите механической защите должное внимание. - Помимо ударов, дискам вредит и вибрация. Она обычно не вызывает физических повреждений накопителя, но мешает его работе, замедляя позиционирование и приводя к ошибкам записи. Основные источники вибрации внутри корпуса — вентиляторы, приводы CD/DVD и другие жесткие диски. Следует использовать качественные вентиляторы на шариковых или гидроподшипниках, и обеспечить их механическую развязку с дисковой корзиной. То же можно сказать про оптические приводы, которые сильно вибрируют при попытках «скормить» им расцентрованную болванку. Что касается взаимовлияния нескольких ЖД, которое часто выражается в биениях и резонансах, то лучше всего разнести диски по разным корзинам, а если такой возможности нет — монтировать их через демпфирующие элементы, в том числе и самодельные (подвес «на резинках»).
- Контроль состояния диска — важный элемент эксплуатации, позволяющий выявить назревающие проблемы, а если они уже встали в полный рост — провести диагностику. Первым делом обращаем внимание на то, как диск опознается в BIOS. Отсутствие отклика может означать физическую неисправность ЖД или неправильно подключенный шлейф. Искаженная или несоответствующая этикетке строка идентификации — следствие повреждений шлейфа или опять-таки неисправности диска (ряд моделей в таких случаях выводит заводской псевдоним, зашитый в ПЗУ).
Если с опознанием все в порядке, на очереди сканирование поверхности, а также просмотр SMART-атрибутов, отражающих здоровье диска. Делать это из-под Windows удобно с помощью бесплатной утилиты HDDScan. Она поддерживает внутренние и внешние накопители с любыми интерфейсами (PATA, SATA, SCSI, USB, FireWire), а также RAID-массивы и флэш-драйвы. Тесты проводятся на максимально возможной скорости — важное достоинство, учитывая емкости современных ЖД. Отчет выдается в удобной и наглядной форме, его можно распечатать и сохранить в виде MHT-файла. В таблице SMART для каждого атрибута приводится расшифровка, RAW-значение и цветная иконка в зависимости от серьезности ситуации. Часто требуется отслеживать температуру диска, для чего можно использовать тот же HDDScan.
Кроме того, каждый производитель ЖД предлагает диагностические программы, заточенные под свои модели; их результаты признаются в гарантийных отделах, а возможности порой уникальны.
Проблемный ЖД (дефекты, участки замедленного чтения, ухудшение значений SMART и т. п.) следует вывести из эксплуатации. Несмотря на то, что такой диск может вести себя как исправный, существует высокая вероятность неожиданной поломки. Благодаря развитым средствам коррекции и скрытия дефектов, деградирующий накопитель держится до последнего, а потом в одночасье выходит из строя.
Современные жесткие диски — настоящее чудо техники, вобравшее сотни технологий и тысячи патентов. Они могут быть вполне надежны, если осознанно подбирать их под имеющиеся задачи и грамотно эксплуатировать. Абсолютное большинство ЖД спокойно доживает до апгрейда и списывается в рабочем состоянии. Задача пользователя — избежать грубых ошибок и вовремя распознать опасные симптомы, в чем помогут приведенные рекомендации.
Увы, ничто не вечно, и при всех предосторожностях диски порой выходят из строя. На этот случай надо иметь резервную копию ценных данных, благо технологий бэкапа сейчас хватает на любой вкус и кошелек. При нынешних удобствах даже неопытные пользователи смогут сохранить свою «инфу» без лишних проблем.
У дисков не только славное настоящее, но и большое будущее. Теоретические пределы плотности записи и скорости обмена на порядок больше нынешних цифр, так что отрасли есть куда расти. Активно развиваются и конкурирующие технологии (твердотельные, оптические и другие). Однако революции в хранении данных пока не предвидится: накопители SSD на флэш-памяти претендуют лишь на некоторые сегменты рынка (в первую очередь из сферы мобильных применений), а прочим разработкам до массового внедрения еще далеко. Забвение жестким дискам не грозит…
Неисправные жесткие диски часто останавливаются на стадии запуска и не позволяют прочитать с них данные. Эта ситуация внешне проявляется, как «HDD не определяется в БИОСе». Запуск жесткого диска — это многоступенчатый процесс и, в зависимости от той или иной неисправности, сбой может произойти на любом из этапов. Понимание этих этапов позволит быстро диагностировать причину неисправности. В этой статье описаны основные процессы, происходящие при запуске жесткого диска, с указанием частных примеров. Детально разобрать стартовые процессы не получится, так как это коммерческая тайна производителей жестких дисков.
Итак, приступим. Рассмотрим первую часть диаграммы запуска.
Запуск boot-ПЗУ внутри процессора
По сигналу сброса процессор начинает выполнять небольшой по объему (~8KB) и функциям программный код, расположенный всегда во внутреннем ПЗУ процессора. Смысл работы кода: определить, откуда будет проводиться загрузка, с какими параметрами (например, что-то не грузить), и примитивная первоначальная диагностика, вроде теста буферного ОЗУ. Только что собранный жесткий диск на заводе загружается по последовательному порту от технологического компьютера, а уже у пользователя с внешней flash-ПЗУ на плате электроники.
Калибровка механики и проверка работоспособности записи
Эта стадия процесса запуска сопровождается характерным звуком. В библиотеке звуков R.LAB они обозначены как «нормальный запуск». Обычно это что-то напоминающее «т-т-т-ррр-т».
Так как жесткий диск имеет дело с нанометрами и прочим «нано», то линейные размеры и частоты колебаний импульсов с магнитных головок зависят от окружающей среды и требуют постоянной подстройки. На современных дисках кроме датчика температуры и вибрации появился еще и датчик атмосферного давления.
В дисках большого объема для минимизации влияния среды производители стали делать гермоблок по-настоящему герметичным и заполнять его гелием для улучшения охлаждения. Это приводит к лучшей, по сравнению с обычной технологией, стабилизации высоты полета головки и снижает риск появления термических нестабильностей магнитной записи, следовательно, позволяет увеличить объем хранимой информации.
Какие именно параметры настраиваются на этом шаге запуска диска?
- параметры позиционирования (именно поэтому слышен характерный, каждый раз одинаковый треск «т-т-т-ррр-т» включения);
- высота полета головки;
- тестируется запись;
- настраивается фильтрация сигнала снимаемого с магнитных головок и его усиление;
- система предсказания биения подшипников.
Сбои при выполнении некоторых процедур калибровки могут привести к остановке процесса запуска по фатальной ошибке. Наиболее часто встречается сбой на этапе настройки параметров позиционирования и тестирования записи.
Проверка на защищенный режим
Практически у всех жестких дисков и SSD есть перемычки, переводящие накопитель в защищенный режим. Если перемычки(-а) установлены, то запуск останавливается на стадии boot-ПЗУ и происходит переход к ожиданию внешнего управления через интерфейс SATA, а иногда (например, Seagate) через последовательный порт.
Диски Seagate переводятся в защищенный режим подачей последовательности символов в последовательный порт в момент включения питания.
Если перемычки(-а) не установлены, то продолжается загрузка из последовательной flash-ПЗУ.
Красным отмечена внешняя flash-ПЗУ.
Работа в режиме пользователя
Жесткий диск, который при запуске дошел до этого места, «определяется в БИОСе» или, еще говорят, «читает паспорт».
Далее, у накопителя может быть всего две проблемы: дефектные блоки или зависание. Да, эти проблемы могут «раздуться», но не всегда. Например, диск, на котором изначально было немного дефектных секторов, спустя некоторое время стал зависать при включении. Бывает, что диск определился и практически сразу виснет.
Автор статьи Сергей Яценко.
Перепечатка или цитирование разрешены при условии сохранения прямой ссылки на первоисточник: R.LAB, восстановление данных с жесткого диска.
Molex либо Sata (15-контактный кабель питания Serial ATA.)
в зависимости от самого жесткого диска
==========================================
15-контактный кабель питания Serial ATA.
1контакт3,3 В (цвет кабеля оранжевый)
2контакт3,3 В (цвет кабеля оранжевый)
3контакт3,3 В (цвет кабеля оранжевый)
4контактОбщий информационный вывод (цвет кабеля черный)
5контакт Общий информационный вывод (цвет кабеля черный)
6контакт Общий информационный вывод (цвет кабеля черный)
7контакт5 В (цвет кабеля красный)
8контакт 5 В (цвет кабеля красный)
9контакт 5 В (цвет кабеля красный)
10контакт Общий информационный вывод
11контакт Каскадная раскрутка (Staggered spinup)/activity
12контакт Общий информационный вывод
13контакт 12 В (цвет кабеля желтый)
14 контакт 12 В (цвет кабеля желтый)
15контакт 12 В (цвет кабеля желтый)
========================================================
molex
красный+5V
чёрныйЗемля (GND)
чёрныйЗемля (GND)
жёлтый+12V
===========================================================
а теперь подробнее:
Molex connector - самый популярный в настольной компьютерной технике разъём Molex-Peripheral (или просто — peripheral) — 4‑клеммный разъём питания для жёстких дисков AMP Commercial MATE-N-LOK (серия 8981).
Molex Incorporated — производитель электронных компонентов, в основном разъёмов и соединительных кабелей.
Компания стартовала как производитель цветочных горшков из побочного индустриального пластика под названием Molex. В дальнейшем занималась изготовлением разъёмов для General Electric и других производителей бытовой техники из того же пластика. В 2006 году Molex приобрёл компанию Woodhead Industries, что является крупнейшим приобретением в истории компании.
питание стандартное
разьём называется молекс на дидиешные винчи
жёлтый +12 Вольт красный +5 вольт черный общий
на сата винчи напряжения такиеже только оранжевый это +3.3 Вольта
моло каким винчам нужно 3.3 Вольта
Он магнитный. Он электрический. Он фотонный. Нет, это не новое супергеройское трио из вселенной Marvel. Речь идёт о хранении наших драгоценных цифровых данных. Нам нужно где-то их хранить, надёжно и стабильно, чтобы мы могли иметь к ним доступ и изменять за мгновение ока. Забудьте о Железном человеке и Торе — мы говорим о жёстких дисках!
Итак, давайте погрузимся в изучении анатомии устройств, которые мы сегодня используем для хранения миллиардов битов данных.
Загрузка таблиц дефектов
Система диагностики состояния диска хранит накопленные данные в служебной зоне. На этом шаге производится чтение предыдущих параметров и попытка записи информации о новом включении.
Обычно, если сектора служебной зоны, относящиеся к S.M.A.R.T.-у, не читаются, то это просто приводит к ошибке получения соответствующих параметров в утилитах или БИОСе («ругается на смарт»). Однако, иногда появляются диски-исключения, которые при обращении к сбойным секторам S.M.A.R.T.-а могут зависнуть и тем самым не давать возможности получить доступ к данным пользователя (олдскульный пример: Fujitsu MPG, относительно современный — это Seagate 7200.11).
Спецификация определяет две сущности S.M.A.R.T.: характеристические атрибуты и логи ошибок.
Чтение служебной зоны, загрузка оверлеев
Часть программы управления размещена на самом жестком диске в области, называемой «служебная зона». Она расположена в «самом лучшем месте». Там размещен код основной программы управления и ее данные. На этом шаге неисправность может проявляться либо в виде остановки запуска и ситуации «диск не определяется в БИОСе корректно», либо диск все-таки определяется, но очень медленно из-за большого количества попыток прочитать нужные для работы места служебной зоны.
Вывод блока головок в рабочую зону и поиск сервометок
За успешным запуском и набором оборотов шпиндельного двигателя блок головок выводится в рабочую зону и осуществляется поиск магнитных меток (сервометок), по которым программа управления определяет положение головки и скорость вращения диска.
Неисправность на этом шаге проявляется в виде следующего за набором оборотов двигателя стуком или шумом. После нескольких попыток получить отклик диск отключается. Очень маловероятно, но возможно:
- прилипание блока головок к детали, удерживающей блок головок в зоне парковки;
- обрыв провода, ведущий к звуковой катушке.
Если сигнал от магнитных меток есть, то блок головок будет выведен в место, где находится служебная зона (с характерным звуком «тык»). Обычно, это место либо в середине диска, либо около внешнего края.
Кратко резюмируем текущее положение в процессе запуска. Диск нормально набрал обороты; отклик от магнитных меток позиционирования (сервометок) есть; головки захватили трек; слышен характерный звук первого успешного позиционирования «тык». Этот момент запуска важно выделить потому, что он является неким водоразделом между механической/электронной частью старта и загрузкой основной программы управления и ее данных из служебной зоны. В случае проблем с чтением служебной зоны дальше этого места запуск не идет и не будет слышно звуков, характерных для следующего этапа запуска.
Загрузка таблиц дефектов
В дисках используется несколько таблиц со списком дефектных секторов. Таблица P-List перечисляет сектора, которые нужно перепрыгивать (формируется в процессе производства), G-List содержит список переназначенных секторов (формируется в процессе работы диска у пользователя) и еще есть списки подозрительных секторов и областей (так же формируется «на ходу»). Неисправности загрузки таблиц дефектов могут проявляться по-разному. При сбое загрузки жесткий диск иногда зависает, иногда выдаётся не фатальная ошибка и отображается нулевая ёмкость диска.
Подача питания
Запуск жесткого диска начинается с подачи питания. Диски форм-фактора 3.5 дюйма используют два напряжения питания 5 и 12 вольт. Диски 2.5 дюйма используют только 5 вольт. Для других форм-факторов напряжение питания обычно 3.3 вольта. На всех платах электроники по входным цепям стоят защитные элементы: Transient Voltage Suppression (TVS). Они защищают плату от скачков напряжения.
За цепями защиты в схеме стоят преобразователи напряжения на 3.3 вольт, 1.8 вольт и другие, в зависимости от схемотехники конкретного диска. Кроме преобразователей, еще есть схема контроля входных напряжений питания. Если питание падает ниже минимально допустимого порога, накопитель переходит в режим парковки, при котором шпиндельный двигатель, благодаря накопленному в нем моменту инерции, переключается в режим генерации электричества, которого хватает чтобы переместить головки в зону парковки.
Как только напряжение питания после включения набирает нормальное значение, схема контроля напряжений дает команду на запуск процессора. В случае если в разъеме питания жесткого диска плохой контакт или высохли выходные сглаживающие конденсаторы в блоке питания (при этом материнская плата работать будет, так как в ней качество входных напряжений питания обычно не контролируется), жесткий диск будет набирать обороты и через небольшое время отключаться и так постоянно: запуск-останов.
“Он сказал — Поехали!” (с)
Поломки плат можно условно разделить на электромеханические и логические. Про логические речь зайдет попозже, ну а безусловным лидером первых являются выгорающие защитные элементы в цепи питания, что обусловлено так называемым тиристорным эффектом БП, — ситуацией, когда при включении\выключении питания отпираются верхние и нижние ключи и происходит резкий рост тока потребления, что приводит к “пробою” защитных элементов жесткого диска, после чего те либо “звонятся” на КЗ, либо уходят “в обрыв”.
Проявляться такая неисправность может следующим образом:
- При включении ПК с подключенным к нему “сгоревшим” HDD, компьютер не включается, либо совсем не реагируя на нажатие кнопки питания, либо кратковременно стартуя и тут же выключаясь. То же верно и при подключении к таком диску отдельно разъема питания от внешнего БП
- При подаче питания на жесткий диск, тот не проявляет никаких признаков разумной жизни. Не вращается шпиндельный двигатель, и если приложить к гермоблоку простое человеческое ухо, то не слышно никаких шумов, писков и т.п. А если такой диск подключить к АТА терминалу (функционал доступен в популярных диагностических продуктах mhdd и victoria) и подать питание, то регистры не будут активны.
TVS-защитные диоды: при попадании на них импульса больше заданного, спекают анод и катод и тёмная сторона силы уходит на массу.
Дальше, если речь идет о TVS-защитных диодах, то выявив “сгоревший” элемент его можно заменить. Лучше, и по-православному, — взять такой же, заведомо исправный. Но такая возможность есть не всегда. В нашей многолетней практике мы руководствуемся простым правилом для такого рода замены — взять произвольную плату от Seagate 3,5” 7200.7-12, WD 3,5” (любой SATA) или Samsung 3,5” SATA\IDE. Отыскать по нужной цепи (+5 или +12 V) внешне похожий, и менять на него.
В большинстве случаев диск будет работать и вовсе без этих элементов! Отпаяли, а если паяльника нет под рукой, то выкусили кусачками, короткое замыкание устранили и диск заработал. Но! Делать это настоятельно не рекомендуется, разве что информация на диске не важна и сам диск не очень нужен. Ибо без иммунитета на входе, когда винчестеру прилетит по проводкам подарочек в следующий раз, последствия могут оказаться плачевнее.
Кроме того, впаяв нужные элементы вместо сгоревших прежде чем прикручивать плату к гермоблоку и подавать питание, настоятельно рекомендуется сделать прозвонку по цепям "+5 — земля" и "+12 — земля", а так же внимательно осмотреть остальные элементы на плате HDD на предмет визуальных следов аццкого пламени. В противном случае вновь запаянные детальки при включении как минимум сгорят сами а как максимум — прогорит процессор или коммутатор в гермозоне. Кстати, для дополнительного ознакомления с предметом публикации желающие могут почитать краткий обзор устройства жесткого диска, чтобы лучше понимать терминологию.
Проверяем не только защитные диоды около разъема питания (вверху) но и остальные элементы
Вот пример платы от HDD Samsung, где пользователь решил самостоятельно устранить поломку, впаяв перемычку, и сжег процессор на PCB.
Если без диодов накопитель на свой страх и риск запустить можно, то без SMD предохранителей диск работать не будет. Взять замену можно с другой платы, и для этих целей отлично подходят Вестерны, — на их платках много вкусной и полезной SMD мелочёвки “без ГМО”. Наиболее часто такая защита встречается на платах от винчестеров форм-фактора 2,5", т.н. «ноутбучных»:
Отмечены защитные элементы на PCB HDD Toshiba
Следующая проблема — это выгорание так называемой “крутилки”, она же “крутилка-шевелилка” она же микросхема предусиления\коммутации. Вот примеры:
Выявить причину визуально никаких проблем не составляет. А если кому то не повезло со зрением, то такую поломку и по характерному запаху найти можно. Проблемка позаковыристее сгоревшего трансила. Для ее устранения в ряде случаев можно перепаять м\с взяв с диска-донора, но зачастую микруха выгорает поджигая вокруг себя проводники, сплавляя SMD-обвязку и т.п.
Поэтому, как для ремонта, так и для вытаскивания архива фоток любимого кота Барсика — проще, и пожалуй правильнее, будет поменять плату электроники целиком. Как это делать, какие подводные камни могут ожидать на этом этапе у разных производителей и семейств, мы расскажем вам в одной из следующих публикаций.
Запуск шпиндельного двигателя, набор оборотов
Микросхеме управления двигателем подается команда на набор оборотов. Микросхема формирует переменное напряжение на обмотки шпиндельного двигателя. Варианты сбоев на этом этапе:
- вышла из строя микросхема управления шпиндельным двигателем;
- заклинивание подшипника шпиндельного двигателя;
- магнитные головки прилипли к поверхности и не дают дискам вращаться;
- обрыв или короткое замыкание в обмотках шпиндельного двигателя;
- в некоторых моделях дисков перед запуском шпиндельного двигателя устанавливается связь с микросхемой усилителя/коммутатора, стоящая на блоке головок и если от нее нет отклика, то команда запуска не подается — создается впечатление, что не работает плата электроники или шпиндельный двигатель, а проблема оказывается не в них.
При сбое на этом шаге продолжение запуска невозможно (очевидно, что для того, чтобы читать данные с диска они должны вращаться) и программа останавливается по фатальной ошибке, HDD в БИОС не определяется. Однако, есть SSHD диски с большим NAND-кэшем. Такие диски в случае не запуска двигателя определяться будут.
You spin me right round, baby
Механический накопитель на жёстких дисках (hard disk drive, HDD) был стандартом систем хранения для компьютеров по всему миру в течение более 30 лет, но лежащие в его основе технологии намного старше.
Первый коммерческий HDD компания IBM выпустила в 1956 году, его ёмкость составляла аж 3,75 МБ. И в целом, за все эти годы общая структура накопителя не сильно изменилась. В нём по-прежнему есть диски, которые используют для хранения данных намагниченность, и есть устройства для чтения/записи этих данных. Изменился же, и очень сильно, объём данных, который можно на них хранить.
В 1987 году можно было купить HDD на 20 МБ примерно за 350 долларов; сегодня за такие же деньги можно купить 14 ТБ: в 700 000 раз больший объём.
Мы рассмотрим устройство не совсем такого размера, но тоже достойное по современным меркам: 3,5-дюймовый HDD Seagate Barracuda 3 TB, в частности, модель ST3000DM001, печально известную своим высоким процентом сбоев и вызванных этим юридических процессов. Изучаемый нами накопитель уже мёртв, поэтому это будет больше похоже на аутопсию, чем на урок анатомии.
Перевернув накопитель, мы видим печатную плату и несколько разъёмов. Разъём в верхней части платы используется для двигателя, вращающего диски, а нижние три (слева направо) — это контакты под перемычки, позволяющие настраивать накопитель под определённые конфигурации, разъём данных SATA (Serial ATA) и разъём питания SATA.
Serial ATA впервые появился в 2000 году. В настольных компьютерах это стандартная система, используемая для подключения приводов к остальной части компьютера. Спецификация формата претерпела множество ревизий, и сейчас мы пользуемся версией 3.4. Наш труп жёсткого диска имеет более старую версию, но различие заключается только в одном контакте в разъёме питания.
В подключениях передачи данных для приёма и получения данных используется дифференцированный сигнал: контакты A+ и A- используются для передачи инструкций и данных в жёсткий диск, а контакты B — для получения этих сигналов. Подобное использование спаренных проводников значительно снижает влияние на сигнал электрического шума, то есть устройство может работать быстрее.
Если говорить о питании, то мы видим, что в разъёме есть по паре контактов каждого напряжения (+3.3, +5 и +12V); однако большинство из них не используется, потому что HDD не требуется много питания. Эта конкретная модель Seagate при активной нагрузке использует менее 10 Вт. Контакты, помеченные как PC, используются для precharge: эта функция позволяет вытаскивать и подключать жёсткий диск, пока компьютер продолжает работать (это называется горячей заменой (hot swapping)).
Контакт с меткой PWDIS позволяет удалённо перезагружать (remote reset) жёсткий диск, но эта функция поддерживается только с версии SATA 3.3, поэтому в моём диске это просто ещё одна линия питания +3.3V. А последний контакт, помеченный как SSU, просто сообщает компьютеру, поддерживает ли жёсткий диск технологию последовательной раскрутки шпинделей staggered spin up.
Перед тем, как компьютер сможет их использовать, диски внутри устройства (которые мы скоро увидим), должны раскрутиться до полной скорости. Но если в машине установлено много жёстких дисков, то внезапный одновременный запрос питания может навредить системе. Постепенная раскрутка шпинделей полностью устраняет возможность таких проблем, но при этом перед получением полного доступа к HDD придётся подождать несколько секунд.
Сняв печатную плату, можно увидеть, как она соединяется с компонентами внутри устройства. HDD не герметичны, за исключением устройств с очень большими ёмкостями — в них вместо воздуха используется гелий, потому что он намного менее плотный и создаёт меньше проблем в накопителях с большим количеством дисков. С другой стороны, не стоит и подвергать обычные накопители открытому воздействию окружающей среды.
Благодаря использованию таких разъёмов минимизируется количество входных точек, через которые внутрь накопителя могут попасть грязь и пыль; в металлическом корпусе есть отверстие (большая белая точка в левом нижнем углу изображения), позволяющее сохранять внутри давление окружающей среды.
Теперь, когда печатная плата снята, давайте посмотрим, что находится внутри. Тут есть четыре основных чипа:
- LSI B64002: чип основного контроллера, обрабатывающий инструкции, передающий потоки данных внутрь и наружу, корректирующий ошибки и т.п.
- Samsung K4T51163QJ: 64 МБ DDR2 SDRAM с тактовой частотой 800 МГц, используемые для кэширования данных
- Smooth MCKXL: управляет двигателем, крутящим диски
- Winbond 25Q40BWS05: 500 КБ последовательной флеш-памяти, используемой для хранения встроенного ПО накопителя (немного похожего на BIOS компьютера)
Открыть накопитель просто, достаточно открутить несколько болтов Torx и вуаля! Мы внутри…
Учитывая, что он занимает основную часть устройства, наше внимание сразу привлекает большой металлический круг; несложно понять, почему накопители называются дисковыми. Правильно их называть пластинами; они изготавливаются из стекла или алюминия и покрываются несколькими слоями различных материалов. Этот накопитель на 3 ТБ имеет три пластины, то есть на каждой стороне одной пластины должно храниться 500 ГБ.
Изображение довольно пыльное, такие грязные пластины не соответствуют точности проектирования и производства, необходимого для их изготовления. В нашем примере HDD сам алюминиевый диск имеет толщину 0,04 дюйма (1 мм), но отполирован до такой степени, что средняя высота отклонений на поверхности меньше 0,000001 дюйма (примерно 30 нм).
Базовый слой имеет глубину всего 0,0004 дюйма (10 микронов) и состоит из нескольких слоёв материалов, нанесённых на металл. Нанесение выполняется при помощи химического никелирования с последующим вакуумным напылением, подготавливающих диск для основных магнитных материалов, используемых для хранения цифровых данных.
Этот материал обычно является сложным кобальтовым сплавом и составлен из концентрических кругов, каждый из которых примерно 0,00001 дюйма (примерно 250 нм) в ширину и 0,000001 дюйма (25 нм) в глубину. На микроуровне сплавы металлов образуют зёрна, похожие на мыльные пузыри на поверхности воды.
Каждое зерно обладает собственным магнитным полем, но его можно преобразовать в заданном направлении. Группирование таких полей приводит к возникновению битов данных (0 и 1). Если вы хотите подробнее узнать об этой теме, то прочитайте этот документ Йельского университета. Последними покрытиями становятся слой углерода для защиты, а потом полимер для снижения контактного трения. Вместе их толщина составляет не больше 0,0000005 дюйма (12 нм).
Скоро мы увидим, почему пластины должны изготавливаться с такими строгими допусками, но всё-таки удивительно осознавать, что всего за 15 долларов можно стать гордым владельцем устройства, изготовленного с нанометровой точностью!
Однако давайте снова вернёмся к самому HDD и посмотрим, что же в нём есть ещё.
Жёлтым цветом показана металлическая крышка, надёжно крепящая пластину к электродвигателю привода шпинделя — электроприводу, вращающему диски. В этом HDD они вращаются с частотой 7200 rpm (оборотов/мин), но в других моделях могут работать медленнее. Медленные накопители имеют пониженный шум и энергопотребление, но и меньшую скорость, а более быстрые накопители могут достигать скорости 15 000 rpm.
Чтобы снизить урон, наносимый пылью и влагой воздуха, используется фильтр рециркуляции (зелёный квадрат), собирающий мелкие частицы и удерживающий их внутри. Воздух, перемещаемый вращением пластин, обеспечивает постоянный поток через фильтр. Над дисками и рядом с фильтром есть один из трёх разделителей пластин: помогающих снижать вибрации и поддерживать как можно более равномерный поток воздуха.
В левой верхней части изображения синим квадратом указан один из двух постоянных стержневых магнитов. Они обеспечивают магнитное поле, необходимое для перемещения компонента, указанного красным цветом. Давайте отделим эти детали, чтобы видеть их лучше.
То, что выглядит как белый пластырь — это ещё один фильтр, только он очищает частицы и газы, попадающие снаружи через отверстие, которое мы видели выше. Металлические шипы — это рычаги перемещения головок, на которых находятся головки чтения-записи жёсткого диска. Они с огромной скоростью движутся по поверхности пластин (верхней и нижней).
Посмотрите это видео, созданное The Slow Mo Guys, чтобы увидеть, насколько они быстрые:
В конструкции не используется чего-то вроде шагового электродвигателя; для перемещения рычагов по соленоиду в основании рычагов проводится электрический ток.
Обобщённо их называют звуковыми катушками, потому что они используют тот же принцип, который применяется в динамиках и микрофонах для перемещения мембран. Ток генерирует вокруг них магнитное поле, которое реагирует на поле, созданное стержневыми постоянными магнитами.
Не забывайте, что дорожки данных крошечны, поэтому позиционирование рычагов должно быть чрезвычайно точным, как и всё остальное в накопителе. У некоторых жёстких дисков есть многоступенчатые рычаги, которые вносят небольшие изменения в направление только одной части целого рычага.
В некоторых жёстких дисках дорожки данных накладываются друг на друга. Эта технология называется черепичной магнитной записью (shingled magnetic recording), и её требования к точности и позиционированию (то есть к попаданию постоянно в одну точку) ещё строже.
На самом конце рычагов есть очень чувствительные головки чтения-записи. В нашем HDD содержится 3 пластины и 6 головок, и каждая из них плавает над диском при его вращении. Для этого головки подвешены на сверхтонких полосках металла.
И здесь мы можем увидеть, почему умер наш анатомический образец — по крайней мере одна из головок разболталась, и что бы ни вызвало изначальный повреждение, оно также погнуло один из рычагов. Весь компонент головки настолько мал, что, как видно ниже, очень сложно получить её качественный снимок обычной камерой.
Однако мы можем разобрать отдельные части. Серый блок — это специально изготовленная деталь под названием «слайдер»: когда диск вращается под ним, поток воздуха создаёт подъёмную силу, поднимая головку от поверхности. И когда мы говорим «поднимает», то имеем в виду зазор шириной всего 0,0000002 дюйма или меньше 5 нм.
Чуть дальше, и головки не смогут распознавать изменения магнитных полей дорожки; если бы головки лежали на поверхности, то просто поцарапали бы покрытие. Именно поэтому нужно фильтровать воздух внутри корпуса накопителя: пыль и влага на поверхности диска просто сломают головки.
Крошечный металлический «шест» на конце головки помогает с общей аэродинамикой. Однако чтобы увидеть части, выполняющие чтение и запись, нам нужна фотография получше.
На этом изображении другого жёсткого диска устройства чтения и записи находятся под всеми электрическими соединениями. Запись выполняется системой тонкоплёночной индуктивности (thin film induction, TFI), а чтение — туннельным магнеторезистивным устройством (tunneling magnetoresistive device, TMR).
Создаваемые TMR сигналы очень слабы и перед отправкой должны проходить через усилитель для повышения уровней. Отвечающий за это чип находится рядом с основанием рычагов на изображении ниже.
Как сказано во введении к статье, механические компоненты и принцип работы жёсткого диска почти не изменились за многие годы. Больше всего совершенствовалась технология магнитных дорожек и головок чтения-записи, создавая всё более узкие и плотные дорожки, что в конечном итоге приводило к увеличению объёма хранимой информации.
Однако механические жёсткие диски имеют очевидные ограничения скорости. На перемещение рычагов в нужное положение требуется время, а если данные разбросаны по разным дорожкам на различных пластинах, то на поиски битов накопитель будет тратить довольно много микросекунд.
Прежде чем переходить к другому типу накопителей, давайте укажем ориентировочные показатели скорости типичного HDD. Мы использовали бенчмарк CrystalDiskMark для оценки жёсткого диска WD 3.5" 5400 RPM 2 TB:
В первых двух строчках указано количество МБ в секунду при выполнении последовательных (длинный, непрерывный список) и случайных (переходы по всему накопителю) чтения и записи. В следующей строке показано значение IOPS, то есть количество операций ввода-вывода, выполняемых каждую секунду. В последней строке показана средняя задержка (время в микросекундах) между передачей операции чтения или записи и получением значений данных.
В общем случае мы стремимся к тому, чтобы значения в первых трёх строчках были как можно больше, а в последней строчке — как можно меньше. Не беспокойтесь о самих числах, мы просто используем их для сравнения, когда будем рассматривать другой тип накопителя: твердотельный накопитель.
Одной из распространенных причин выхода из строя жестких дисков являются проблемы с платой электроники.
(в простонародье это называют контроллером HDD, что конечно же некорректно)
И мы начинаем цикл публикаций по обзору поломок плат HDD и методов их устранения. Подписывайтесь и следите за обновлениями!
Читайте также: