Техническое обслуживание и ремонт жестких дисков HDD

Министерство образования и молодежной политики АУ ЧР СПО «Чебоксарский Машиностроительный техникум»

Курсовой проект По дисциплине: Техническое обслуживание СВТ и компьютерных сетей На тему: Техническое обслуживание и ремонт жестких дисков HDD

Пояснительная записка КП.230 106.007.282.000.П3

Выполнил студент группы 4ВТ1

Иванов Анатолий Игоревич Проверил:

Преподаватель: Монаков А. А Чебоксары 2011;2012 уч. год

Важным элементом современного компьютера является жесткий диск — «винчестер», HDD. Внешне это сравнительно небольшая коробочка, внутри которой размещены не один, а целая стопка дисков, покрытых магнитным слоем. Для считывания и записи информации к каждому диску в этой стопке подводится магнитная головка. Вращение дисков и перемещение магнитных головок обеспечивается электродвигателями и управляющими электронными схемами.

Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. hard (magnetic) diskdrive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винчестер» — запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома — магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм[1]), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Рис. 1. Жесткий Диск

Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации совмещён с накопителем, приводом и блоком электроники и (в персональных компьютерах в большинстве случаев) обычно установлен внутри системного блока компьютера.

Производители

Большинство жестких дисков издают определенные звуки, перед тем, как проявиться сбои в их работе, но эти звуки будут разные для жестких дисков разных фирм. Компания по восстановлению данных Data Cent создала базу данных звуков, которые помогут вам определить что не так с вашим жестким. И если вы слышите, что ваш жесткий диск издает странные шумы, то возможно его «жизнь» подходит к концу и вам придется задуматься о бэкапах ваших данных.

С помощью этого набора звуков вы, возможно, сможете продиагностировать работу жесткого и предусмотреть его возможный сбой, чтобы сохранить всю необходимую вам информацию. Основные марки жестких, для которых компания Data Cent записала звуки различных сбоев, это Western Digital, Seagate, Maxtor, а также еще несколько брендов.

Все жесткие диски, в конце концов, выходят из строя. При этом вы можете слышать различные странные звуки, но в большинстве случаев — нет. Некоторые сбои могут быть частичными или временными и связанными с тем, что некоторые биты при обмене информации с ОС еще не обновились. IME — это одна из наиболее распространенных причин ошибок загрузки Windows, а не физический сбой HDD. Но почему-то большинство людей покупают новый жесткий.

Существует много программ для проведения диагностики как поверхности жесткого, его головок, так и самой электроники. Также эти программы могут считывать статистику SMART с вашего жесткого и определить какое количество сбоев наблюдалось при работе жесткого и тем самым спрогнозировать его состояние (в некоторых случаях возможно спрогнозировать срок службы).

Наиболее надежный способ хранения важной информации — одновременно на нескольких носителях (резервное копирование). Если один носитель выйдет из строя, а у вас есть резервная копия важных данных, то никакие сбои железа вам не страшны.

Внешние жесткие диски

Рис. 2 Внешний жесткий диск

Жесткие диски стали внешними относительно недавно. Порядка десяти лет существуют жесткие диски в виде внешних устройств для хранения данных. Первые устройства не пользовались каким-либо спросом, поэтому до регионов нашей страны практически не доезжали. Это было связано с использованием достаточно медленного порта передачи данных, — параллельного интерфейса, который ко всему прочему не поддерживал режим работы Plug&Play. Первые подобные устройства имели достаточно «страшный» вид и были громоздкими, так как производители старались использовать в их основе более дешевые 3,5 дюймовые винчестеры. Не все устройства стабильно работали со всеми видами оборудования, многое зависело от «добротности» поставляемого вместе с устройством драйвера.

На сегодняшний день внешние жесткие диски являются массовым продуктом, который имеется практически у каждого пользователя. Внешние жесткие диски используются как для хранения ценных данных, так и для переноски информации между компьютерами. Глобальное распространение USB портов в автомагнитолах, портативных плеерах, мультимедиа станциях значительно расширило сферы применения внешних жестких дисков.

Современные внешние жесткие диски чаще всего базируются на 2,5 дюймовых устройствах, имеют различные вариации контроллеров с поддержкой одного USB 2.0 порта или с поддержкой современных портов e-SATA/USB 3.0. Каждый пользователь сам может решить, какой набор портов ему необходим в каждом конкретном случае. Наибольшей популярностью пользуются устройства с USB 2.0 портом. Ранее нами было протестирован внешний жесткий диск WD My Book с поддержкой USB 3.0 порта. Данное устройство не претендовало на звание мобильного устройства и больше соответствовало понятию внешний настольный продукт.

В сегодняшнем обзоре вашему вниманию будет представлен внешний жесткий диск Western Digital My Passport Essential 500 GB, который имеет контроллер USB 2.0 порта, который имеется практически у каждого компьютера выпущенного в последнее десятилетие.

Компания Western Digital имеет солидный опыт по выпуску внешних жестких дисков. История выпуска внешних жестких дисков My Passport идет практически с момента создания мобильных винчестеров Western Digital Scorpio. Под пластиковыми корпусами первых моделей скрывались винчестеры с IDE интерфейсов, которые на сегодняшний день является устаревшим и изжившими себя решениями, поэтому все новые устройства комплектуются винчестерами 2,5 Western Digital Scorpio с SATA интерфейсом. Под пластиковым корпусом современных внешних жестких дисков скрывается либо IDE (PATA)-USB 2.0, либо SATA-USB 2.0 контроллер, который является мостом между двумя данными стандартами передачи данных.

Вместе с ростом объема мобильных винчестеров растет и объем внешних жестких дисков My Passport. Первые внешние жесткие диски имели максимальный объем в 80 Гб, а уже в сегодняшнем нашем обзоре участвует устройство объемом в 500 Гб. Максимальный объем устройств данной серии WD составляет 640 Гб, — это та цифра, о которой в сегменте внешних 2,5 дюймовых накопителей пару лет назад мы не могли и мечтать.

1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение устройства или прибора

Жесткий диск, иначе винчестер или hdd (HardDiskDrive) — аксессуар для постоянного хранения информации. В отличии от оперативной памяти, информация хранится на нем и в режиме отсутствия питания. Назначение жесткого диска — хранение и воспроизведение этой информации.

Современные винчестеры характеризуются следующими параметрами:

— объем (чем больше — тем лучше), как правило, измеряется в Гигабайтах, хотя в скором будущем ожидается переход на Терабайты;

— скорость вращения (измеряется в количестве в секунду), среднее значение — 7200. Максимальные hdd достигают скорости вращения более 15 000 оборотов в минуту.

В зависимости от своего назначения жесткие диски бывают обычными (предназначены для стационарной работы в системных блоках или ноутбуках) и съемными (для переноса и копирования больших объемов информации). Назначение винчестера съемного типа — такое же как у флешки, но он может быть использован и в качестве стационарного, в том числе, системного.

1.2 Технические характеристики

Основными характеристиками винчестера являются емкость и быстродействие.

Интерфейс — совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена. Современные серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и FibreChannel.

Ёмкость— количество данных, которые могут храниться накопителем. С момента создания первых жёстких дисков в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных жёстких дисков (с форм-фактором 3,5 дюйма) на

сентябрь 2011 г. достигает 4000 ГБ (4 Терабайт) и близится к 5 Тб[5]. В отличие от принятой в информатике системы приставок, обозначающих кратную 1024 величину (см.: двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 ГиБ. 6][7]

Физический размер (форм-фактор). Почти все современные (2001—2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.

Время произвольного доступа — среднее время, за которое винчестер выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Диапазон этого параметра — от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у HitachiUltrastar 15K147 — 3,7 мс[8]), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (SeagateMomentus 5400.3 — 12,5 мс[9]). Для сравнения, у SSD накопителей этот параметр меньше 1 мс.

Скорость вращения шпинделя — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 5900, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Увеличению скорости вращения шпинделя в винчестерах для ноутбуков препятствует гироскопический эффект, влияние которого пренебрежимо мало в неподвижных компьютерах.

Надёжность — определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.

Количество операций ввода-вывода в секунду — у современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Сопротивляемость ударам — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных при последовательном доступе:

внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с; внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с.

Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

1.3 Режимы работы прибора или устройства

Внешние жесткие диски

Western Digital

· Жесткий диск с плохим состоянием головок создает щелкающие звуки

· 500ГБ диск с плохим состоянием головок щелкает пару раз, а затем останавливается

· 250ГБ диск с поврежденными головками щелкает пару раз, а затем останавливается

· 250ГБ диск с застрявшим шпинделем не может раскрутиться

· 250ГБ диск с плохим предусилительным чипом щелкает несколько раз и останавливается

· Жесткий диск с нестабильной работой головок щелкает несколько раз и останавливается

· Жесткий диск ноутбука с застрявшим шпинделем пытается раскрутиться, издавая при этом звук серены

· 500ГБ диск с плохим подшипником не может набрать обороты

Seagate

· Жесткий диск со сбойными головками издает звуки со щелчками

· Жесткий диск с плохим состоянием головок медленно щелкает и издает писк при вращении

· Жесткий диск ноутбука с плохим состоянием головок создает клацающие и щелкающие звуки

· Жесткий диск с поломанным шпинделем пытается раскрутиться

· Жесткий диск ноутбука с плохим состоянием головок создает звук дрели

Maxtor

· Жесткий диск с плохим состоянием головок создает звуки щелчков, клацанья и писк

· Жесткий диск с застрявшим шпинделем играет мелодию телефона

· Жесткий диск с плохим состоянием головок создает устойчивые щелчки

Samsung

· 80ГБ диск с плохим состоянием головок создает звук быстрого щелкания

· Жесткий диск с плохим состоянием головок щелкает, а затем останавливается

· 40ГБ диск с плохим состоянием головок стучит несколько раз

· Жесткий диск с поврежденной поверхностью издает звук царапанья при прохождении над бэд-секторами

Hitachi/IBM

· Жесткий диск ноутбука с плохим состоянием головок издает щелчок, после чего писк

· Жесткий диск с поврежденной поверхностью издает звук царапанья при прохождении над бэд-секторами

· 40ГБ диск с поврежденной поверхностью и головками щелкает и пищит при раскручивании шпинделя

· 40ГБ диск ноутбука с застрявшем шпинделем не может раскрутиться, создает жужжащий шум

Toshiba

· Жесткий диск ноутбука с поврежденными подшипниками создает звук скрежета

· Жесткий диск ноутбука с плохими подшипниками создает громкий скрежет

· Жесткий диск ноутбука с плохими подшипниками создает неприятный сверлящий/кричащий звук

Fujitsu

· Жесткий диск ноутбука с плохим состоянием головок издает стучащий/щелкающий шум

· Жесткий диск ноутбука с плохим состоянием головок издает звук подметания

· 40ГБ диск с поврежденной поверхностью создает царапающий звук

Quantum

· Жесткий диск с плохим состоянием головок создает щелкающие звуки Одной из проблем, которая может произойти с жесткими дисками UltraATA, является неверное определение скоростного режима, в котором может работать жесткий диск. Вследствие этого жесткий диск будет работать на заведомо меньшей скорости, чем максимально поддерживаемая им. Чтобы решить эту проблему, необходимо воспользоваться реестром — нужные сведения расположены в ветви реестра HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlClass{4D36E96A-E325−11CE-BFC1−08002BE10318}. Ветвь содержит подразделы, имеющие следующий формат — 0000, 0001, 0002. Каждый из них определяет настройки одного контроллера жесткого диска. При этом если в системе находится только один жесткий диск, то, как правило, сведения о нем хранятся в подразделе 0000. Этот подраздел может включать в себя следующие параметры DWORD-типа.

EnableUDMA66 — определяет, включен ли режим UDMA66 для данного диска. Если ваш диск поддерживает этот режим, но при этом работает в режиме UDMA33, то стоит попробовать воспользоваться этим параметром для перехода на более быстрый режим.

MasterDeviceTimingModeAllowed и SlaveDeviceTimingModeAllowed — также определяют режим работы жестких дисков. Первый из них отвечает за канал Master, а второй — за канал Slave. Параметры указывают, в каком максимальном режиме могут работать диски. Если значения этих параметров равны 0xffffffff, то диск может работать в режиме UDMA, а если значения равны 0×01f, то только в PIA.

MasterDeviceTimingMode и SlaveDeviceTimingMode — если ваш жесткий диск может работать в режиме UDMA, то эти параметры определят сам режим, который будет использоваться. Вот некоторые значения, которые могут принимать данные параметры:

* 0×10 010 — жесткий диск использует режим UDMA Mode 5 (АТА100);

* 0×000fffff — режим UDMA Mode 5 (ATA100);

* 0×8 010- режим UDMA Mode 4 (ATA66);

* 0×0000ffff — режим UDMA Mode 4 (ATA66);

* 0×2 010 — режим UDMA Mode 2 (ATA33);

* 0×410 — режим Multi-Word DMA Mode 2 и PIO 4.

в windowsxp определить (или, по возможности, изменить) режим работы жесткого диска (как и привода) можно след. образом:

Панель управления -> Система -> Оборудование -> Диспетчер устройств -> IDE ATA/ATAPI контроллеры -> выбрать (двойной клик/ПКМ «Свойства») контроллер к которому подключено устройство -> закладка Дополнительные параметры -> Режим передачи Технологические режимы Существует несколько режимов работы винчестера, которые нормально не используются при обычной эксплуатации. Способы включения этих режимов, функционирование жёсткого диска в этих режимов полностью определяется производителем жёстких дисков. Есть одно исключение — режим низкоуровневого форматирования, попавший в стандарты IDE, но на самом деле означающий простое стирание данных.

Серворазметка— технологический режим, который может быть задействован только на специальном оборудовании с прецизионным механизмом перемещения головок — серворайтере (англ. servo-writer). В этом режиме головки винчестера приводятся толкателем серворайтера и на диск наносятся сервометки. Совокупность сервометок называется также — серворазметка. Во многом этот режим преемник низкоуровневого форматирования, хотя низкоуровневое форматирование производилось самим винчестером. [3]

Низкоуровневое форматирование (англ. lowlevelformat) — режим разметки поверхности, существовавший на старых винчестерах. На последующих моделях команда низкоуровневого форматирования могла вывести из строя, и позже стала выполнять функции простого стирания всей информации, аналогично записи.

Сэлфскан (англ. selfscan) — важный технологический режим, использующийся на заводе изготовителе или ремонте накопителя. Сэлфскан — очень длительный процесс (несколько часов), в течение которого винчестер производит проверку всей поверхности, определение дефектных областей, настойку паспорта, адаптивов и других параметров.

Безопасный режим (англ. safemode) или режим неполной инициализации — специальный режим, использующийся при ремонте накопителя. Это режим неполной инициализации, когда выполняется только микропрограмма из ПЗУ контроллера, а механика не включается и данные с дисков не считываются. Используется при повреждении информации на сервисной области.

1.4 Состав и основные компоненты прибора или устройства

Рис. 3 Схема устройства накопителя на жёстких магнитных дисках.

Жёсткий диск состоит из двух основных частей: гермоблока и контроллера.

Гермоблок и механика

Гермоблок — это герметичная камера (откуда и название), заполненная чистым, не содержащим пыли воздухом, и содержащая в себе пакет магнитных дисков и блок магнитных головок (БМГ).

Несмотря на герметичность, камера сообщается с окружающей средой через барометрический фильтр, обеспечивающий выравнивание давлений вне и внутри камеры. Барометрический фильтр выполнен так, чтобы не пропускать частицы пыли более определённого размера (~0,5 мкм). Выравнивание давлений исключает механические деформации корпуса. Также внутри находится рециркуляционный фильтр, обеспечивающий улавливание частиц, уже находящихся в камере, которые могут быть образованы внутри (в результате износа) или пропущены барометрическим фильтром. Он расположен на пути циркулирующего за счёт вращения дисков воздуха.

Магнитные диски состоят из основы, сделанной обычно из алюминия, реже из стекла или керамики и магнитного покрытия, в виде тонкой плёнки магнитотвёрдого материала (ферромагнетика), который служит собственно носителем информации. Магнитные диски собраны в пакет, находящийся на оси шпиндельного электродвигателя со стабильной скоростью вращения. Стабилизация вращения производится контроллером по сервометкам. (Ранее использовался отдельный датчик положения дисков). Обычно дисков в пакете не более трёх, запись может производиться как на одну, так и на обе стороны каждого диска, таким образом диск обычно содержит от 1 до 6 головок.

Блок магнитных головок перемещается вдоль поверхности диска от края к центру посредством сервопривода. На первых винчестерах сервопривод производился шаговым двигателем. Впоследствии стала применяться электромагнитная катушка (англ. сoil), подобная катушке магнито-электрического стрелочного прибора. Для управления головками в винчестере хранятся так называемые адаптивы — индивидуальные для каждого винчестера данные о физических характеристиках сервопривода головок — необходимые амплитуды и времена сигналов управления электромагнитом. Адаптивыобеспечивают быстрое и почти безошибочное позиционирование головки и уверенное удержание её на треке.

Сама головка — миниатюрная электромагнитная система, обеспечивающая локальное намагничивание поверхности диска и локальное измерение его намагниченности. Первые электромагнитные головки считывали информацию через наведённую ЭДС на катушке. Позднее появились магниторезистивные головки, использующие для считывания специальный магниточувствительный материал.

В выключенном положении головки лежат на дисках в специальной зоне парковки. Во избежание повреждений при транспортировке, головки в этом положении заблокированы, и не могут перемещаться до тех пор, пока диски не крутятся. При работе головки парят над поверхностью вращающихся дисков на расстоянии порядка от десятых долей до единиц микрометров. Таким образом поверхность дисков не изнашивается (как это происходит у дискет).

Внутри гермоблока вместе на блоке магнитных головок или рядом с ним расположен коммутатор, обеспечивающий переключение активных головок и предварительное усиление сигнала магнитного датчика. Если у жёсткого диска одна рабочая поверхность, то коммутатор выполняет только функции усилителя.

Контроллер

Контроллер представляет собой электронную схему, выполняющую функции управления органами гермоблока и преобразование информации, передаваемой между компьютером и головками. Конструктивно контроллер обычно выполнен в виде печатной платы, монтируемой на одной стороне гермоблока. На контроллере расположены узлы питания, управления шпиндельным двигателем, сервоприводом БМГ, чтения и записи информации на диски, обмена по внешнему интерфейсу, разъёмы интерфейса, питания, соединения с гермоблоком, а также технологические выводы и элементы конфигурации (джамперы).

Современный контроллер — встроенная микропроцессорная система, выполняющая зашитую микропрограмму. Основные узлы контроллера:

· схема управления питанием;

· модуль управления (микропроцессорный).

· интерфейсный модуль;

· канал чтения-записи;

· контроллер БМГ;

· контроллер шпиндельного двигателя;

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

Драгоценная информация хранится на металлических дисках, называемых также блинами или пластинами (platters). На фотографии вы видите верхний блин. Пластины изготавливаются из полированного алюминия или стекла и покрываются несколькими слоями различного состава, в том числе ферромагнитным веществом, на котором, собственно, и хранятся данные. Между блинами, а также над верхним из них, мы видим специальные пластины, называемыми разделителями или сепараторами (dampersorseparators). Они нужны для выравнивания потоков воздуха и снижения акустических шумов. Как правило, их изготавливают из алюминия или пластика. Алюминиевые разделители успешнее справляются с охлаждением воздуха внутри гермозоны.

Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, в некоторых моделях разделённые сепараторами, а также блок головок с устройством позиционирования, и электропривод шпинделя. Вопреки расхожему мнению, в подавляющем большинстве устройств внутри гермозоны нет вакуума. Одни производители делают её герметичной (отсюда и название) и заполняют очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, в частности, азотом, а для выравнивания давления устанавливают тонкую металлическую или пластиковую мембрану. (В таком случае внутри корпуса жёсткого диска предусматривается маленький карман для пакетика силикагеля, который абсорбирует водяные пары, оставшиеся внутри корпуса после его герметизации). Другие производители выравнивают давление через небольшое отверстие с фильтром, способным задерживать очень мелкие (несколько микрометров) частицы. Однако в этом случае выравнивается и влажность, а также могут проникнуть вредные газы. Выравнивание давления необходимо, чтобы предотвратить деформацию корпуса гермозоны при перепадах атмосферного давления (например, в самолёте) и температуры, а также при прогреве устройства во время работы.

Пылинки, оказавшиеся при сборке в гермозоне и попавшие на поверхность диска, при вращении сносятся на ещё один фильтр — пылеуловитель.

Головки чтения-записи (heads), устанавливаются на концах кронштейнов блока магнитных головок, или БМГ (HeadStackAssembly, HSA). Препаровочная зона — это область, в которой должны находиться головки исправного диска, если шпиндель остановлен. У этого диска, препаровочная зона расположена ближе к шпинделю В жёстких дисках используются очень мощные неодимовые магниты. Эти магниты настолько мощны, что могут поднимать вес в 1300 раз больший их собственного. Так что не стоит класть палец между магнитом и металлом или другим магнитом — удар получится очень чувствительным. На этой фотографии изображены ограничители БМГ. Их задача — ограничить движение головок, оставляя их на поверхности пластин. Ограничители БМГ разных моделей устроены по-разному, но их всегда два, они используются на всех современных жестких дисках. На нашем накопителе, второй ограничитель расположен на нижнем магните.

Это классическая конструкция коромысла. Маленькие чёрные детали на концах пружинных подвесов, называют слайдерами (sliders). Многие источники указывают, что слайдеры и головки — это одно и то же. На самом же деле слайдер помогает считывать и писать информацию, поднимая головку над поверхностью блинов. На современных жёстких дисках, головки двигаются на расстоянии 5?10 нанометров от поверхности блинов. Для сравнения: человеческий волос имеет диаметр около 25 000 нанометров. Если под слайдер попадёт какая-нибудь частица, это может привести к перегреву головок из-за трения и выходу их из строя, именно поэтому так важна чистота воздуха внутри гермозоны. Сами считывающие и записывающие элементы находятся на конце слайдера. Они так малы, что разглядеть их можно только в хороший микроскоп.

Блок головок— пакет кронштейнов (рычагов) из упругой стали (обычно по паре на каждый диск). Одним концом они закреплены на оси рядом с краем диска. На других концах (над дисками) закреплены головки.

Диски (пластины), как правило, изготовлены из металлического сплава. Хотя были попытки делать их из пластика и даже стекла (IBM), но такие пластины оказались хрупкими и недолговечными. Обе плоскости пластин, подобно магнитофонной ленте, покрыты тончайшей пылью ферромагнетика — окислов железа, марганца и других металлов. Точный состав и технология нанесения составляют коммерческую тайну. Большинство бюджетных устройств содержит одну или две пластины, но существуют модели с бомльшим числом пластин.

Диски жёстко закреплены на шпинделе. Во время работы шпиндель вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту (3600, 4200, 5000, 5400, 5900, 7200, 9600, 10 000, 12 000, 15 000). При такой скорости вблизи поверхности пластины создаётся мощный воздушный поток, который приподнимает головки и заставляет их парить над поверхностью пластины. Форма головок рассчитывается так, чтобы при работе обеспечить оптимальное расстояние от пластины. Пока диски не разогнались до скорости, необходимой для «взлёта» головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки. Это предотвращает повреждение головок и рабочей поверхности пластин. Шпиндельный двигатель жёсткого диска трёхфазный, что обеспечивает стабильность вращения магнитных дисков, смонтированных на оси (шпинделе) двигателя. Статор двигателя содержит три обмотки, включенных «звездой» с отводом посередине, а ротор — постоянный секционный магнит.

Сепаратор (разделитель) — пластина, изготовленная из пластика или алюминия, находящаяся между блинами и над верхним блином. Используется для выравнивания потоков воздуха внутри гермозоны

1.5 Принцип работы по структурной схеме (графический лист А2)

Рис. 10 Структурная схема

1.6 Принцип работы по принципиальной электрической схеме

Рис. 11 Схема жесткого диска

Современный жесткий магнитный диск представляет собой набор круглых пластин, находящихся на одной оси, и покрытых с одной или двух сторон специальным магнитным слоем (см. рисунок 13.2.). Около каждой рабочей поверхности каждой пластины расположены магнитные головки для чтения и записи информации. Эти головки присоединены к специальному рычагу, который может перемещать весь блок головок над поверхностями пластин как единое целое. Поверхности пластин разделены на концентрические кольца, внутри которых собственно и может храниться информация. Набор концентрических колец на всех пластинах для одного положения головок (т.е. все кольца равноудаленные от оси) образует цилиндр. Каждое кольцо внутри цилиндра получило название дорожки (по 1-й или 2-е дорожки на каждую пластину). Все дорожки делятся на равное число секторов. Количество дорожек, цилиндров и секторов может варьироваться от одного жесткого диска к другому в достаточно широких пределах. Как правило, сектор является минимальным объемом информации, которое может быть прочитано с диска за один раз.

При работе диска набор пластин вращается вокруг своей оси с высокой скоростью, подставляя по очереди под головки соответствующих дорожек все их сектора. Номер сектора, номер дорожки и номер цилиндра однозначно определяют положение данных на жестком диске и, наряду с типом совершаемой операции — чтение или запись, полностью характеризуют часть запроса, связанную с устройством, при обмене информацией в объеме одного сектора.

2. Проектная часть

2.1 Техническое обслуживание прибора или устройства

Профилактика НГМД

Профилактику можно проводить в соответствии со следующими рекомендациями:

* оцените ежедневное время работы дисковода с зажженным светодиодом;

* ежемесячно пылесосом производите его чистку;

* некоторые производители НГМД рекомендуют производить ежемесячное размагничивание головок дисковода;

* каждые полгода проверяйте скорость дисковода, юстировку головок (с помощью специального юстировочного диска);

* по мере загрязнения головок НГМД производите их чистку с помощью неабразивных, абразивных или «мокрых» чистящих дискет, также можно чистить вручную спиртом. Полезное правило: чистить головку чтения (записи) каждые 40 часов работы НГМД;

Ламинарный бокс с вертикальным нисходящим потоком очищенного воздуха для работы с гермоблоками HDD. Область применения: сборочные линии на предприятиях приборостроения и микроэлектроники, при производстве печатных плат, высокоэффективных полупроводниковых индикаторов, при организации чистых рабочих мест более высокого класса в составе чистых помещений низкого класса чистоты. Ламинарные укрытия размещаются внутри существующих чистых помещений для создания локальной чистой рабочей зоны. Предназначен для создания стерильной воздушной среды в рабочей зоне для защиты внутренних элементов жёстких дисков от воздействия внешней среды.

Степень очистки воздуха от взвешенных частиц размером более 0,3 мкм: 99,9995%

Класс чистоты воздуха в рабочей зоне по ГОСТ Р ИСО 14 644−1-2002 (по частицам 0,5 мкм): 5ИСО

Класс чистоты воздуха в рабочей зоне по ОСТ 42.510−98: А

Класс установленных фильтров HEPA по ГОСТ Р 51 251−99: H14

Стоимость Ламинарного бокса составляет ~5000 $ USA

Инфракрасная многофункциональная система AOYUE 710 для SMT монтажа. Локализация места нагрева, температурный контроль, стенд охлаждения.

Комплексное решение по восстановлению плат электроники с BGA, microBGA, QFP, PLSS, SOIC и др. компонентами. В состав комплекта входят: инфракрасная паяльная станция, нижний кварцевый преднагреватель, стенд охлаждения

Преимущества инфракрасной технологии пайки:

равномерность локального инфракрасного нагрева (что очень критично для BGA) невозможность сдува с печатной платы электронных элементов отсутствие потребности в использовании сменных насадок для фена под конкретную микросхемувозможность работы со сложнопрофильными компонентами

Данное комплексное решение позволяет: работать с бессвинцовыми припоямиточно и без особого труда позиционировать плату в фиксаторахизбежать провисания и искривления платы электроникис помощью регулирования высоты держателя можно точно установить и зафиксировать диаметр и позицию пятна нагрева, что особо важно при пайке крупных BGA-микросхем

Технические характеристики AOYUE 710

Напряжение 220−240В

Частота 50Гц

Мощность 600Вт

Температурный диапазон:

инфракрасная лампа — 100−450 C

преднагреватель — 100−500 C

Нагревательный элемент:

инфракрасная пушка — инфракрасная галогенная лампа

преднагреватель — кварцевый инфракрасный

Мощность:

инфракрасная пушка — 200 Вт

преднагреватель — 650 Вт

стойка — 12 В

Габариты станции: 220×70×250 мм

Габариты стойки: 140×55×180 мм

Вес 10 кг

Стоимость данной инфракрасной многофункциональной системы составляет ~1400 $ USA

Цифровая термовоздушная паяльная станция с паяльником и блоком питания AOYUE 768. Станция имеет программное управление, цифровые дисплеи, а также встроенный паяльник с возможностью установки времени пайки (от 20 до 9999 сек.).

Станция снабжена 15 В блоком питания с цифровым дисплеем для показа выставляемого напряжения. Пайка горячим потоком воздуха с регулятором рабочей температуры управляется микрочипом и датчиком, с помощью которого выставляется точная температура.

Функции паяльной станции AOYUE-768

Антистатическое исполнение позволяет избежать повреждений электронных компонентов вследствие статического разряда

Паяльная станция начинена мощной микропроцессорной системой контроля, за счет использования обратной связи удалось добиться высокой стабильности температуры воздушного потока фена и температуры жала паяльника, необходимых параметров для качественного и надежного монтажа/демонтажа электронных компонентов.

Станция оснащена таймером автоматической воздушной пайки, предназначенного для выбора наиболее правильного термально-временного режима, что позволяет добиться значительного улучшения качества демонтажа/установки микросхем. Встроенный лабораторный источник напряжения позволяет осуществлять питание различной аппаратуры, обеспечивая при этом высокую стабильность выходных параметров

Все параметры работы станции отображаться на 3х высококонтрастных цифровых дисплеях.

Фен и паяльник снабжены термодатчиками

Использование керамических нагревателей позволяет достичь быстрого набора температуры

Датчик, установленный на держателе фена, переводит систему в режим энергосбережения через фиксированный промежуток времени, при этом позволяя продлить срок службы компрессора и нагревательного элемента.

Специальный линейный манометр визуально отображает силу воздушного потока

Станция может быть использована для работы со всем спектром корпусов электронных компонентов (DIP, SOIC, CHIP, QFP, BLCC, BGA и т. д.)

Технические характеристики AOYUE-768

Напряжение питания станции — 220 В

Потребляемая мощность — 650 Ватт (max)

ФЕН

Производительность компрессора — 23 л/мин

Тип компрессора — Диафрагменный

Мощность нагревательного элемента — 550 Ватт

Нагреватель фена — керамический + точечная термопара

Температурный диапазон — 100…480 С

Таймер — 20…9999 сек.

ПАЯЛЬНИК

Напряжение питания нагревательного элемента — 24 В AC

Мощность нагревательного элемента — 45 Ватт

Нагреватель паяльникаКерамика

Температурный диапазон — 200…480 С

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Выходное напряжение — 0 — 15 В

Выходной ток — 1,5 А

Стоимость цифровой термовоздушной паяльной станции составляет ~300 $ USA

HardDrivePlatterReplacement — профессиональный комплект оборудования для перестановки пластин HDD.

Platterexchanger сохраняет исходное цилиндрическое положение пластин при их снятии и установке, так, что бы была возможность производить манипуляции с пакетом пластин, без изменения их положения относительно друг друга, которое может привести к повреждению данных.

Данная технология предназначена для перестановки пластин «пакетным способом», т. е. диски жёстко фиксируются друг относительно друга специальным устройством и переставляются сразу единым пакетом без смещения, что позволяет восстанавливать информацию при данной неисправности в 100% случаев.

Стоимость данного комплекта оборудования составляет ~800 $ USA

Диагностика неисправностей

Диагностику неисправностей следует начинать с визуального осмотра диска. Таким образом выявляются некоторые неисправности контроллера, повреждения гермоблока. Также имеет смысл проверить контакты между платой контроллера и гермоблока, их нарушение весьма распространённая неисправность. При подключении имеет смысл проверить правильность подключения — не перевёрнут ли шлейф, и правильно ли поставлены конфигурационные перемычки (джамперы). Включение диска позволяет выявить неисправности связанные со шпиндельным двигателем и блоком магнитных головок.

Самодиагностика, SMART

Простейший случай диагностики — выдача отказов чтения и записи на повреждённые области. Это способны делать все винчестеры. Практически все винчестеры (кроме довольно старых) также способны следить за своим состоянием, и сообщать о возможных неполадках. В стандарт IDE, начиная с ATA-3, включена спецификация SMART (англ. self-monitoringanalysisandreporttechnology — технология самоотслеживания, анализа и отчётности), позволяющая следить за множеством параметров функционирования диска и, по возможности предупредить неожиданный выход накопителя из строя. Эти параметры включают в себя общее количество динамических ошибок чтения с поверхности, качество сигнала на головках, температурный режим, общее время работы, количество запусков и остановок шпиндельного двигателя, и другие, не менее важные параметры.

2.2 Настройка и регулировка

Установка и подключение жёсткого диска

Жёсткие диски для использования обычно устанавливаются непосредственно в системный блок компьютера или в специальную коробку с интерфейсом (MobileRack, USB).

При установке важное значение имеет пространственная ориентация диска. Самым лучшим положением считается горизонтальное, платой вниз. При производстве учитывается в первую очередь это положение, и считается, что именно так износ минимальный, а надёжность — максимальна. Немного хуже или столь же хорошим может оказаться перевёрнутое положение — горизонтально платой вверх. Также достаточно хорошими являются вертикальные положения — на боку или торце. Остальные положения — плохие, они ведут к неравномерному износу подшипников, нарушают балансировку деталей и приводят к преждевременному выходу дисков из строя.

Не стоит закреплять жёсткий диск на все 4 винта, особенно если отсек для него из жёсткого материала — это может привести в перекосу и следовательно, к затруднённой работе, сопровождаемой задержками и сбоями или вовсе к отказам. Достаточно нетуго затянуть 2−3 винта.

Подключать интерфейс следует в соответствии с указаниями на интерфейс. Например, при подключении IDE (PATA) надо следить, чтобы одно устройство на шлейфе всегда было ведущим (Master) и второе, если оно есть — ведомым (Slave). Если устройство одно, оно должно быть в режиме ведущего (Master) или единственного устройства (SingleDrive, если такой режим есть) и подключено к концевому разъёму шлейфа. Загрузочный диск обычно должен быть ведущим на первом IDE-интерфейсе. Жёсткий диск в ноутбуке или USB-контейнере как правило подсоединяется прямо к разъёму на плате, обычно при этом требуется установить режим ведущего. В случае со SCSI каждой устройство должно иметь уникальный идентификатор и шина должна быть правильно терминирована.

Крайне нежелательно подключение и отключение диска при поданном питании. При подключении и отключении винчестера от компьютера стоит его выключать. При необходимости подключения диска к работающему компьютеру следует сначала подключить интерфейс, а затем питание. Отключение производится в обратном порядке. Во врема таких операций диск должен быть отмонтирован в операционной системе и драйвера соответствующего интерфейса остановлены.

Настройка жесткого диска

Проверить настройки жесткого диска, поскольку файл подкачки находится на диске. Правильная конфигурация его влияет на скорость работы системы. В свойствах системы откройте DeviceManager (либо, открыв свойства любого диска в проводнике, закладка Hardware) и просмотрите свойства вашего жесткого диска. Убедитесь, чтостоитотметка Enable write caching on the disk взакладке Polices.

Еслидиск SCSI доступныследующиезначениявзакладке SCSI Properties: Disable Tagged Queuing и Disable Synchronous Transfers должныбытьнеотмечены.

Ultra DMA:

Убедитесь что DMA включено для всех IDE устройств системы. Проверитьможновтомже Device Manager «IDE ATA/ATAPI controllers «Primary/Secondary IDE Channel «Advanced Settings.

Параметр DeviceType позволяет Windows автоматически определять подключенные устройства, если канал свободен установите значение None — это немного ускорит загрузку системы.

Параметр TransfermodeWindows XP ставит, как правило, по умолчанию и позволяет Windows использовать максимальный DMA поддерживаемый устройством либо PIO, убедитесь, что значение установлено DMA ifavailable.

Дополнительные настройки скорости:

ОткройтеMyComputer «Properties «Advanced «PerformanceSettings «AdvancedвпараметреProcessorschedulingдолжнобытьотмеченозначениеPrograms. В противном случае Windows будут распределять процессорное время равномерно между всеми программами, включая сервисы, что для игр не приемлемо. В опции Memoryusage при установленном у вас размере физической памяти 256MB и выше отметьте параметр Systemcache, если памяти на компьютере меньше 256 MB система будет работать быстрее при установленном значении Programs Аналогичен параметру реестра LargeSystemCache

Проверьте настройки жёсткого диска, поскольку файл подкачки находится на диске. Правильная конфигурация его влияет на скорость работы системы. В свойствах системы откройте закладку «Оборудование» (Hardware) и нажмите кнопку «Диспетчер устройств» (DeviceManager) (либо, открыв свойства любого диска в «Проводнике», закладка Оборудование (Hardware) нажмите кнопку «Свойства» (Properties)) и просмотрите свойства вашего жесткого диска. Убедитесь, что стоит отметка «Активизировать кэширование записи для этого диска» (Enablewritecachingonthedisk) в закладке «Политика» (Polices).

Убедитесь что режим DMA включён для всех IDE устройств системы. Проверитьможнов «Диспетчерустройств» (Device Manager): IDE ATA/ATAPI controllers —> Primary/Secondary IDE Channel —> Advanced Settings.

жесткий диск винчестер установка

2.3 Характерные неисправности прибора или устройства

Типовые причины возникновения неисправностей аппаратной части НЖМД

можно условно разделить на следующие группы:

* Неисправности из-за естественного старения НЖМД;

* Неисправности, обусловленные неверным режимом эксплуатации;

* Неисправности, связанные с ошибками в конструкции.

* Неисправности из-за естественного старения НЖМД.

Неисправности из-за естественного старения НЖМД

При правильной эксплуатации с соблюдением всех технических требований в качественно изготовленном накопителе наблюдается процесс естественного старения. Сильнее всего ему подвержены магнитные диски. Во-первых, со временем ослабевает намагниченность минимальных информационных отпечатков, и те участки дисков, которые раньше читались без проблем, начинают считываться не с первого раза или с ошибками.

Во-вторых, происходит старение магнитного слоя дисков.

В-третьих, на пластинах появляются царапины, сколы, трещины и пр. Все это приводит к появлению поврежденных секторов. Процесс нормального старения дисков достаточно длительный и обычно растягивается на 3…5 лет.

Следует отметить, что для НЖМД наиболее благоприятным является непрерывный режим работы, а не старт/стопный. Поэтому довольно долго служат накопители в постоянно работающих серверах, расположенных в специальном помещении или стойке, где поддерживаются нормальные климатические условия.

Неисправности, обусловленные неверным режимом эксплуатации являются наиболее распространенная причина отказов НЖМД к основным разрушающим факторам которого относятся:

* перегрев,

* ударные нагрузки

* скачки напряжения питания.

Важным температурным показателем является скорость изменения температуры, которая не должна превышать 20°С/час в рабочем состоянии и 30°С/час в нерабочем. Превышение скорости разогрева очень опасно для механики накопителей и называется термическим ударом. Механические воздействия на гермоблок губительны для прецизионных механических частей накопителя. Ударное воздействие на гермоблок вызывает колебания головок, которые производят серию ударов по поверхности дисков, что неизбежно приводит к механическим повреждениям пластин и головок. Серьезную опасность для электронной части НЖМД может представлять некачественный блок питания персонального компьютера. Напряжения питания должны находиться в пределах +5 В ± 5% и +12 В ± 10% при допустимой амплитуде пульсаций 100 мВ и 200 мВ соответственно. Неисправности, связанные с ошибками в конструкции

В последнее время качество НЖМД снизилось, о чем свидетельствует значительное сокращение гарантийного срока эксплуатации основными производителями. Плохой контакт в игольчатом разъеме, соединяющем плату электроники и микросхему предусилителя на блоке головок. В результате плохого контакта в разъеме происходит запись неверной информации в технологические байты сектора, например в поле CRC-кода. Этот дефект может привести к повреждению служебной информации, восстановить которую накопитель при следующем включении питания не сможет. Некачественная пайка микросхем на заводе-изготовителе. Такие дефекты проявляются примерно через год эксплуатации накопителя, когда во время нормальной работы накопитель вдруг выключается и больше не запускается («зависает») либо начинает «стучать» головками, что может привести к повреждению механики и/или служебной информации. Некачественные микросхемы, которые выходят из строя при длительном нагреве, не превышающем допустимые пределы. Дефект можно исправить заменой микросхемы. Несовершенная конструкция гидродинамического подшипника, приводящая к возникновению в полости смазки частиц стружки и, как следствие, заклиниванию шпиндельного двигателя. Некачественное крепление диска на шпинделе, в результате чего биение диска постоянно возрастает и вызывает разрушение подшипника в шпиндельном двигателе; появляется шум при работе накопителя, а через некоторое время — дефектные секторы, поскольку из-за биения диска «дальние» дорожки начинают плохо считываться. Некачественные микросхемы ЭППЗУ (flash), которые могут потерять хранимую в них микропрограмму вследствие утечки заряда при нагреве. Перезаписать ПЗУ можно на специальном программаторе либо в технологическом режиме работы накопителя. Ошибки в микропрограмме управления накопителем. Производители накопителей не публикуют информацию о характере ошибок и их последствиях, но обновления микропрограмм выпускают достаточно регулярно.

Симптомы неисправности диска

Первая и самая популярная — при подаче питания на диск с ним не происходит вообще ничего, он полностью молчит и даже не раскручивает шпиндельный двигатель, либо пытается это делать, но не набирает нужные обороты. Подобный симптом может присутствовать оттого, что заклинило сам двигатель, либо головки упали на диск и прилипли к нему (такое бывает практически на всех современных дисках, т.к. головки идеально отполированы и возникает эффект диффузии).

Вторая неисправность — диск нормально раскручивается, но отсутствует распарковка головок — характерный тихий щелчек. Подобное возникает редко, т.к. часто управление позиционированием головок (сервосистема) и трехфазныйгенератор для шпиндельного двигателя размещены на одном кристалле, и если и выходит из строя, то как правило все сразу или распарковки не происходит потому, что оборвалась катушка позиционирования на блоке головок.

Третья неисправность — диск нормально рекалибруется при включении питания и не издает посторонних звуков, но при этом не определяется в BIOS, а название модели не соответствует тому, которое написано на самом диске, либо в названии присутствуют непонятные символы. В таком случае очень часто бывает неисправен главный интерфейсный чип на плате электроники. Производить запись на такой накопитель категорически не рекомендуется, т.к. в следствие неисправности шины данных можно повредить данные на диске.

Четвертая неисправность — связанная с дефектом микросхем, которые деградируют от постоянных тепловых расширений (температурного градиента). Проявляется неисправность в основном с прогревом, т. е. какое то время диск отлично работает, а затем начинает скрежетать, стучать или останавливать двигатель.

Неисправности аппаратной части НЖМД IDE можно разделить на

следующие группы:

— неисправность начальной инициализации;

— неисправность схемы управления шпиндельным двигателем;

— неисправность схемы управления позиционированием;

— неисправность канала чтения-преобразования данных;

— неисправность канала записи, схемы предкомпенсации данных;

— разрушение служебной информации.

Неисправности начальной инициализации приводят, как правило, к полной неработоспособности накопителя. В НЖМД с такой неисправностью очень часто даже шпиндельный двигатель не запускается (в следствие того, что управляющий микропроцессор невыдаст разрешение на запуск) или запускается, затем останавливается и снова запускается и т. д., но во всех случаях НЖМД не формирует код 50Н в регистре состояния.

Основные причины, по которым управляющий микропроцессор накопителя

не может выполнить начальную инициализацию:

— неисправность схемы сброса;

— неисправность кварцевого тактового генератора;

— разрушение управляющей микропрограммы в памяти программ;

— неисправность управляющего микропроцессора;

— неисправность однокристального микроконтроллера.

Для локализации неисправности:

Необходимо проверить:

· питающие напряжения на управляющем микропроцессоре однокристальноммикроконтроллере,