Управление головкой жесткого диска
Итак, вы приобрели новый ноутбук, начинаете его настраивать, устанавливаете операционную систему, весь нужный софт, игрушки. Ничто не предвещает беды. И вот, наконец со всем разобравшись, можно расслабиться и почитать интересную статью в интернете. Но что-то нарушает ваш покой. Странные щелчки доносятся из недр устройства…
Начав прислушиваться, вы периодически улавливаете звук электродвигателя, такой, как у разгоняющегося электромобиля. Может быть оставить все как есть и не трогать, наверное это предусмотрено производителем? Эту прекрасную мысль, полезную во многих других ситуациях, полностью отобьет запуск любой игры или фильма. Периодическое зависание изображения на 2-3 секунды станет вашей головной болью и кошмаром на несколько ближайших дней.
В очередной такой «зависон» вы обратите внимание, что ему будет предшествовать щелчок, а в момент зависания услышите тот самый звук электродвигателя. И, немного разбираясь в компьютерном железе, вы зайдете в google с вопросом: «Жесткий диск не дает жить, что делать».
Все дело в APM (Advanced Power Management)
Если серьезно, проблема далеко не нова, но даже недавно я видел на хабре комментарии, где люди просили помощь по данному вопросу. Здесь речь идет о дисках WD и реализации функции APM в них, но думаю у других производителей будет та же причина. При беглом поиске google нам любезно предлагает утилиту wdidle3. Проблема лишь в том, что это DOS программа требующая создания загрузочной флешки. И, например, для моего диска она не помогла.
Решение, которое я предлагаю особенно полезно, если у вас в качестве основного накопителя установлен SSD, а HDD используется в качестве доп. накопителя. В обычном режиме он будет использовать свое стандартное поведение и отключаться через 8 секунд бездействия, не беспокоя вас своим шумом и не потребляя заряд батареи. При желании сыграть в игру или поработать с жесткого диска, вы нажимаете одну кнопку и он не паркуется заложенное в энергоплане Windows время (20 минут по дефолту). Утилита wdidle не даст вам такого выбора.
Используем HDDScan
Собственно к делу. Программа которую мы будем использовать называется HDDScan. Причем версии старше 3.2 у меня работали не совсем корректно, поэтому рекомендую остановиться на ней.
Скачиваем эту портабельную программу и распаковываем в удобное для нас место. Запускаем, и если дисков больше одного, слева выбираем наш HDD. Далее нажимаем «большую синюю кнопку» по центру и выбираем пункт «Build Command Line».
В открывшемся окне проделываем следующую процедуру: напротив раздела «Advanced Power Managment» выбираем Disable, нажимаем Save, и сохраняем bat-файл. Назовем его, к примеру, «Disable_HDD_APM.bat». Аналогично выбираем Enable и сохраняем еще один батник.
В результате у нас появляются два bat-файла примерно одинакового содержания:
На этом можно было бы и закончить, эти файлы позволяют отключать функцию APM передавая контроль над временем парковки Windows, и соответственно, включить для возврата исходного поведения. Но, во первых это не очень красиво и удобно, во вторых будет вызываться запрос UAC при запуске bat-файла. Для преодоления этих неудобств предлагаю воспользоваться Планировщиком Windows.
Обходим UAC
Запускаем (если что, вводим в пуске «планировщик» чтобы его найти), и создаем задачу.
Для начала отключение APM. Даем осмысленное имя, и главное не забываем выставить выполнение с наивысшими правами. Переходим на вкладку Действия, нажимаем Создать. Здесь указываем путь к нашей программе HDDScan, а в «добавить аргументы», все что идет в батнике после пути к программе. К примеру:
И довершающий шаг, на вкладке Условия убираем галочку напротив «Запускать только при питании от электросети». Теперь OK.
Фух, создаем вторую задачу, и заполняем аналогично для включения APM (только используем аргумент из второго батника). В результате у нас в планировщике должно стать на две задачи больше, запоминаем их имена. Bat-файлы нам больше не понадобятся, можно будет от них избавиться. Последний этап наших изысканий это создание ярлыков на задачи планировщика.
Делаем красиво
Тут все просто, в укромном месте ПКМ -> Создать -> Ярлык. На предложение пути, вводим следующее:
Создаем ярлык сначала для одной, потом для второй задачи. Получаем два ярлычка, которые кладем в надежное место, и, например, кидаем на панель задач. Для красоты можно применить к ним соответствующие иконки.
Дело сделано
Это всего лишь один из множества вариантов решений, можно использовать другой софт, по своему настроить планировщик. Но суть в том, что мы можем недостаток обернуть себе на пользу. В особенности, если системным диском стоит SSD: жесткий диск при использовании не будет парковаться и раздражать вас фризами, а в отсутствие активности может отключиться(в зависимости от модели), и избавить вас от побочных эффектов своей работы.
Всем мяу!
Довольно давно находил здесь ссылку на лазерный сканнер из головок HDD. Механически это дело собралось не сложно, а вот электронику тогда пришлось отложить до лучших времен, и подключать через звуковуху и усилитель. Но это требует наличия компа. И вот появилось время сделать по человечески.
Есть блок головок от HDD, тоесть электромагнит в поле постоянного магнита. Если подать ток на катушку электромагнита в одном направлении - головка отклоняется в одну сторону, если в другом - в другую. В центральном положении у меня её удерживают 2 пружинки.
Есть микроконтроллер, способный генерировать ШИМ сигнал. Нужно с помощью ШИМ управлять головкой - отклонять её в обе стороны на определенный угол, причём быстро (до 50 раз в секунду, а то и больше). Прошивку я напишу, а вот как быть со схемой? Я больше программер, чем электронщик, по этому прошу помощи.
При необходимости можно использовать по 2 канала ШИМ на каждую головку.
Ещё хотелось-бы избавиться от пружинок - как это возможно? По идее если переключать полярность питания с высокой частотой, только одной полярности тока больше подавать, другой меньше итд. Короче я сколько не пытался - всё время запутывался.
Из ресурсов есть комп с Porteus для тестов, сама магнитная головка, МК, куча всякой рассыпухи, некоторые основные приборы (мультиметр, осцилограф), большое желание, прямые руки.
Не хватает знаний по электронной части.
_________________
Я код , который гуляет сам по себе.
Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
Встраиваемые ИП LM(F) производства MORNSUN заслуженно ценятся производителями во всем мире, поскольку среди широчайшего ассортимента продукции компании можно найти источник питания для любых задач. Представители семейств LM и LMF различаются по мощности и выходному напряжению, их технические и эксплуатационные характеристики подходят для эксплуатации в любых электрических сетях и работают в широком диапазоне условий окружающей среды. Неизменными остаются высокое качество и демократичная цена.
Широкая линейка LED-драйверов включает в себя семейства HLG и HLG-C. Семейство HLG оптимально для наружной архитектурно-декоративной подсветки, светильников на основе мощных COB-матриц, семейство HLG-C для светильников широкого назначения, выполненных по классической схеме на светодиодных цепочках. Драйверы имеют возможность ручной подстройки выходных параметров либо возможность диммирования методом 3-в-1.
Я не хочу ничего усложнять.
От звуковухи оно пректасно работает, и рисует картинки. Без обратной связи, без каких-либо датчиков итд.
Я хочу добиться того-же, только без использования компа, плеера итд.
Собрал схему мостового управления, как в самом HDD, оно вроде работает. Проверю на точность - отпишусь.
_________________
Я код , который гуляет сам по себе.
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.
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.
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.
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.
Жёсткие диски, SSD, флешки, RAID-массивы, ленты. Изучение, восстановление данных, ремонт.
В предыдущем посте по данной теме был обозначен список последовательных шагов диагностики.
В этой части мы раскроем подробности следующих пунктов:
повреждены элементы электроники (проверка платы электроники); механические повреждения.
Что делать раньше: осматривать плату, или искать вмятины — это пусть каждый решает сам. Чтобы поставить диагноз нужно собрать данные о всех видимых неполадках: от повреждений на корпусе, до проблем с элементами электроники. Так что, в любом случае, плату следует открутить и осмотреть, даже если нашлись вмятины.
Пример применения описанной ниже диагностики можно найти в видеоролике для диска Seagate Momentus 5400.6
Проверка платы электроники
Симптомы: Наличие горелых или отсутствующих электронных компонентов на плате контроллера.
Чтобы определить данную неполадку , нужно о тделит ь плату контроллера от гермоблока. Осмотр еть со всех сторон на предмет электрических и механических повреждений (горелых и отсутствующих электронных компонентов на плате контроллера), а также окислившихся разъёмов платы контроллера.
Возможные неисправности:
Защитные диоды. На дисках, начиная где-то с 2003 года, рядом с разъемом питания расположены один (2.5 ” ) или два (3.5 ” ) крупных диода. Обычно, явно видно, что такой диод прогорел. При подаче питания на жесткий диск с неисправным защитным диодом блок питания будет уходить в защиту от короткого замыкания. На накопителях Seagate (рис.1.) используются диоды фирмы ST и называются «transient voltage suppressor» (сокращенно TVS) или «Transil». На накопителях WD (рис. 2 .) используются диоды фирмы Onsemi и называются «Zener Transient Voltage Suppressors». П овреждени е защитных диодов происходит из-за превышающих номинальное напряжени е импульсов из блока питания, по причине его неисправности .
Данная неисправность встречается редко.
Рис. 1. Защитные диоды на плате Seagate Barracuda.
Рис. 2. Защитные диоды на плате WD.
Данная неисправность встречается часто.
Рис. 3. Крупный план двух контактов разъема подключения усилителя/коммутатора с признаками «расползания» оксида серебра (черные чешуйки).
Прогорела микросхема. Микросхема у которой поврежден пластиковый корпус гарантированно не работает. Причин таких повреждений несколько. Перечислим наиболее частые из них: перегрев во время работы, замыкание в местах пайки внешним воздействием или из-за влаги, брак при изготовлении микросхемы, повышенные или отрицательные броски напряжения от блока питания.
При обнаружении горелых электронных компонентов на плате контроллера подавать питание на накопитель в таком состоянии нельзя. Помимо высокой вероятности того, что накопитель не запуститься, есть вероятность нанести дополнительные повреждения внутренностям гермоблока.
В видео примере в начале поста рассмотрен этот случай.
Данная неисправность встречается часто.
Рис.4. Прогоревшая микросхема управления шпиндельного двигателя.
Отсутствуют/отбиты детали.
Чаще всего эта ситуация возникает когда у диска детали расположены«наружу». Это диски Samsung, Maxtor, “ классические ” Seagate и т.п. Определить отбитую деталь можно по припою: он не плавно растекается (как происходит в случае незадействованного контакта), а торчит острыми краями вверх. На рисунке 5 отбиты 3 детали: два резистора и конденсатор. Иногда бывает, что при попытке что-то паять на плате «сдули» детали — такое повреждение можно определить только по сравнению с такой же исправной платой. Так же возможно повреждение ножек микросхем, когда они согнуты и замкнуты друг с другом или оторваны от корпуса. Данная проблема возможна только для старых дисков так как у новых выводы расположены под самой микросхемой.
При обнаружении отсутствующих электронных компонентов на плате контроллера подавать питание на накопитель в таком состоянии нельзя. Помимо высокой вероятности того, что накопитель не запуститься, есть вероятность нанести дополнительные повреждения внутренностям гермоблока.
Данная неисправность встречается очень редко.
Рис. 5. Отбитые детали на плате жесткого диска Maxtor.
Оторвали разъем. Проблемы с разъемом встречаются обычно у PATA и USB дисков. Как в случае PATA, так и в случае USB дисков внимание следует обратить на места подпайки разъема к плате. Чаще всего один или несколько контактов просто отрываются от платы.
На рисунке 6 показан вид на место подпайки контактов разъема USB 3.0 к плате. В данном случае, разъем полностью исправен.
Данная неисправность встречается часто.
Рис. 6. Пример установки USB 3.0 разъема для диска WD.
Повреждены дорожки на печатной плате.
Следует обратить внимание (рис. 7) на наличие глубоких царапин на плате электроники.
Данная неисправность встречается очень редко.
Рис. 7. Царапина на плате электроники жесткого диска WD.
Нарушение работы из-за прокладки между платой и гермоблоком.
Данная неисправность встречается редко у старых дисков.
Видимых повреждений нет, но при подаче питания диск не раскручивается.
В этой ситуации возможности определить неисправность по внешним признакам нет. Возможные действия по уточнению состояние платы будут рассмотрены в следующей части.
Дальнейшие действия:
З ащитн ые диод ы . Чаще всего достаточно просто отпаять замкнутый/сгоревший защитный диод и плата начнет работать. Плата жесткого диска без него работать будет.
Окисление разъемов. Потемневшие (окислившиеся) разъёмы осторожно зачистить до блеска, например, канцелярским ластиком.
Прог о р ела микросхем а . Следует заменить плату на совместимую исправную. В большинстве случаев потребуется перепайка flash- ПЗУ с неисправной платы на исправную. Ремонт платы с заменой микросхемы в подавляющем большинстве случаев не имеет смысла.
В идео на нашем канале, посвященные замене платы:
Отсутствую т /отбиты детали. Произвести замену платы на совместимую. В большинстве случаев потребуется перепайка flash- ПЗУ с неисправной платы на исправную.
Оторвали разъем. Чинить разъем или менять плату. Можно сразу на SATA.
По вреждены дорожки на печатной плате . Произвести замену платы на совместимую. В большинстве случаев потребуется перепайка flash- ПЗУ с неисправной платы на исправную.
Нарушение работы из-за п рокладк и между платой и гермоблоком . Убрать прокладку.
Д ополнительная информация:
Проверка наличия на гермоблоке накопителя следов механических воздействий
Под мех аническими в оздействиями понимается: царапин ы на корпусе гермоблока , вмятин ы, изгиб корпуса гермоблока и т.п.
Симптомы: Наличие на корпусе следов падений, ударов, других сильных механический воздействий. Конечно, н е все механические воздействия оставляют следы, но, обычно, если диск поврежден именно механически, то это будет заметно.
Возможные неисправности:
Вмятина от удара. У жестких дисков форм-фактора 2.5 дюйма бывают вмятые крышки. Пример приведен на рисунке 8. Так как у этих дисков плотность размещения деталей в гермоблоке выше, а усилий для повреждения нужно меньше, то сравнительно небольшие следы повреждений приводят к фатальным нарушениям в работе диска.
Рис. 8. Вмятина на жестком диске Seagate со стороны наклейки.
Согнутый корпус.
Определить изгиб корпуса можно приложив к исследуемому диску похожий исправный диск другой стороной так, чтобы все места креплений прилегали друг к другу. Если 3 места креплений касаются (рис. 9), а одно не касается, то диск согнут.
Рис. 9. Определение согнутого корпуса.
Дальнейшие действия:
Восстановление работоспособности в случае механических повреждений не всегда возможно. По статистике успехом (восстановленными данными), завершаются около 20% случаев и это при наличии всех доступных инструментов и гарантированно подходящих дисков-доноров.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Читайте также: