Министерство образования Московской области
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Московской области
Яхромский колледж
Курсовая работа
по дисциплине:
«Техническое обслуживание и ремонт компьютерных систем и комплексов»
на тему:
Диагностика и устранение неисправностей жесткого диска
Выполнил: Пухликов В.И.
студент группы «43 КСК»
Проверил: Ковалев И.А.
п. Новосиньково - 2016 г.
Оглавление
Введение
Едва ли сейчас можно найти человека, который никогда не слышал о персональных компьютерах или никогда их не видел. Любой компьютер состоит из процессора, видеокарты, оперативной памяти, жесткого диска, блока питания, CD привода, сетевой карты, звуковой карты и материнской платы.
Из всего выше перечисленного мы рассмотрим жесткий диск, потому что именно он, является тем элементом ПК, который хранит в себе всю необходимую информацию используемую человеком или автоматическими системами на протяжении всего промежутка эксплуатации ЭВМ.
Можно с уверенностью сказать, что компьютер без винчестера - то же самое, что автомобиль без колес.
Довольно часто происходит ухудшение эксплуатационных характеристик жестких дисков в процессе использования. Это приводит к снижению производительности и появлению сбойных участков на поверхности винчестеров, а может стать причиной потери информации.
Накопитель на жестком диске относится к наиболее совершенным и сложным устройствам современного персонального компьютера. Внешне жесткий диск похож на небольшую металлическую коробку. Сверху на корпусе, как правило, имеется наклейка, на которой нанесены основные технические параметры данной модели, такие как на именование производителя, название модели, номинальное напряжение питания, информация о положении перемычек, предназначенных для работы винчестера. Снизу на корпусе прикреплена печатная плата, представляющая собой встроенный контроллер жесткого диска, который необходим для обеспечения его нормальной работы.
В конечном итоге получается, что жесткий диск является важным компонентом, чем все остальные. А потому требует к себе не меньшего внимания и ухода, ведь от этого зависит работоспособное состояние компьютерной системы в целом.
В связи с этим, было решено выполнить данный курсовой проект и раскрыть имеющуюся тему более полно.
Постановка задач
Цель курсовой работы - изучение устройства, методов поиска и устранения неисправностей жесткого диска.
Задачи:
· Изучить устройство жесткого диска;
· Исследовать принцип жесткого диска;
· Рассмотреть основные компоненты и элементы жесткого диска;
· Провести диагностику жесткого диска с помощью различных программ.
Исходные данные:
1. Компьютер;
2. Жесткий диск;
3. Программы для диагностики жесткого диска.
Ожидаемые результаты:
Выявить основные причины неисправности и успешно произвести ремонт.
Глава 1. Описание жесткого диска
1.1 Устройство жёсткого диска
Основным устройством хранения информации в компьютерной системе является жесткий диск. Большой объем и энергонезависимость сделали его наиболее пригодным для хранения программ и данных. Если информацию пользователя невозможно получить средствами операционной системы, то в первую очередь необходимо провести точную диагностику неисправностей (желательно без разбора гермоблока жесткого диска). Понятно, что диагностику следует осуществлять методами, не приводящими к еще большим повреждениям накопителя или к потере информации пользователя. Для восстановление информации, нам необходимо знать устройство жесткого диска. Поэтому рассмотрим конструкцию жесткого диска и связанные с ней возможные неисправности.
На рисунке 1, 2 и 3 представлены накопитель на жёстких магнитных дисках, структурная и общая схема устройства жесткого диска.
Рис. 1. Накопитель на жёстких магнитных дисках
Устройство жесткого диска состоит из двух основных частей: гермоблока и платы электроники. Рассмотрим их поподробней.
Рис. 2. Схема устройства накопителя на жёстких магнитных дисках
Рис. 3. Структурная схема жесткого диска
Большую часть конструкции жесткого диска занимает цельный металлический корпус, предохраняющий магнитные пластины и точную механику от воздействий окружающей среды. Называние гермоблока говорит само за себя: это герметичная область, которая защищает жесткий диск от пыли и прочих мелких частиц. Гермоблок необходим, так как любая, даже очень мелкая частица, если она попадет в узкий зазор между головкой и поверхностью диска, может повредить чувствительный магнитный слой и привести жесткий диск в негодность.
Так же корпус защищает накопитель от электромагнитных помех, т.е. играет роль экрана. Внутренне пространство гермоблока заполнено простым, но полностью очищенным от пыли воздухом. Его не задувают туда специально, просто сборка осуществляется в таком помещении, где на один кубический метр воздуха приходится меньше ста пылинок. Однако, не смотря на называние, гермоблок не совсем герметичен. В процессе работы, пластины вращаются, создавая циркулирующий поток воздуха. Этот поток проходит сквозь еще один фильтр, который производит дополнительную очистку.
Рис. 4. Гермоблок жесткого диска
Гермоблок включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя. Рассмотрим их.
1.1.1 Магнитная пластина жесткого диска
Магнитная пластина в большинстве случаев представляет собой диск из легких сплавов на основе алюминия. Есть модели, в которых пластины изготовлены из керамики или специального стекла, но они крайне редки. На поверхность пластин, в независимости от их состава, для придания магнитных свойств, наносится слой кобальта. Технология вакуумного напыления магнитного слоя диска аналогична технологии используемой при производстве интегральных микросхем.
Структура магнитного покрытия такова, что она представляет собой большое количество микроскопических областей, называемых доменами. В процессе записи, магнитная головка создаёт внешнее магнитное поле, которое, воздействуя на домен, меняет вектор его намагниченности. После того, как внешнее поле исчезает, на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Именно по такому принципу и осуществляется запись и хранение информации на магнитных дисках. Процесс считывания происходит следующим образом: в магнитной головке, когда она оказывается напротив участка остаточной намагниченности, наводится электродвижущая сила, которая и позволяет считать информацию. Количество пластин в жестком диске может быть различным. Количество рабочих поверхностей, соответственно, в два раза, так как у каждой пластины две рабочих стороны.
Стоит обязательно сказать о небольшой путанице в объемах жестких дисков. Дело в том, что производители и продавцы жестких дисков считают, что в одном гигабайте содержится 1 000 000 000 байт, а не 1 073 741 824 как это принято в информатике. Эта хитрость позволила «увеличить» номинальную ёмкость накопителей на целых 7%.
Этот блок состоит из нескольких внутренних компонентов жесткого диска, включая: магнитные головки, рычаг привода, ось, двигатель и некоторые другие детали. Его функция - чтение и запись данных на пластинах, покрытых слоем магнитного материала. В случае неисправности блока магнитных головок устройство перестает работать.
Рис. 5. Устройство диска (пластины) с магнитным накопителем
Рис. 6. Устройство блока головок
Отказ блока часто сопровождается заметными физическими симптомами:
· Щелкающие или другие необычные звуки;
· Очень медленная работа диска;
· Битые или испорченные файлы;
· Появление нечитаемых секторов;
· Невозможность смонтировать или распознать жесткий диск.
1.1.2 Магнитные головки и рычаг
Магнитные головки относятся к самым чувствительным компонентам жесткого диска. Они читают и записывают данные изменениями магнитного поля, эти изменения усиливаются и передаются на плату контроллера.
Современные жесткие диски имеют две магнитных головки на каждую пластину, по одной для каждой стороны. Головки прикреплены к рычагу, который перемещает их над поверхностью пластин. Когда магнитные головки не используются, рычаг перемещает их в специальную область парковки.
Магнитные головки работают на очень малом расстоянии от пластин, но никогда не соприкасаются с ними при нормальной работе устройства. Головки плавают над магнитными поверхностями на тончайшей воздушной подушке, создаваемой вращательным движением пластин. Типичная величина рабочего зазора составляет около 3 нанометров, точное ее значение зависит от модели диска. Для сравнения, толщина человеческого волоса - примерно 60 тысяч нанометров.
Отказ, вызванный контактом магнитных головок с поверхностью пластин, может создать проблемы при восстановлении данных. Головки в этом случае часто удаляют с пластин тонкий слой магнитного материала, что приводит к необратимому повреждению соответствующих треков. При попытке пользователя компьютера использовать жесткий диск с неисправным блоком магнитных головок значительно возрастает вероятность серьезного, неустранимого повреждения пластин.
1.1.3 Ось привода блока магнитных головок
Ось БМГ - центральная точка сборки этого блока. Двигатель поворачивает ось для установки магнитных головок над соответствующими участками пластин, позволяя устройству читать и записывать данные.
Концентрические окружности, вдоль которых записываются данные на пластинах жесткого диска, называются треками, а отдельные сегменты этих треков - секторами. Первые несколько треков содержат прошивочную информацию, необходимую для работы устройства, в остальной части записываются пользовательские данные и программы.
1.1.4 Типичные проблемы блока магнитных головок
Возможные причины отказа - постепенный механический износ, внезапные удары, скачки напряжения, отключения электроэнергии и т.д. Неисправность магнитных головок относится к самым распространенным проблемам жестких дисков. Незначительное смещение головок может нарушать нормальную работу диска, а серьезные неисправности могут приводить к необратимому повреждению пластин.
К проблемам, связанным с блоком магнитных головок, относятся:
· Нарушение позиционирования магнитных головок;
· Отказ двигателя блока магнитных головок;
· Повреждение рычага;
· Повреждение поворотного механизма;
· Отказы магнитных головок.
Большинство неисправностей блока магнитных головок требуют замены или ремонта всей сборки, хотя некоторые незначительные проблемы могут решаться редактированием прошивки жесткого диска.
Шпиндельный двигатель отвечает за вращение пакета магнитных пластин, что позволяет считывать с них данные с помощью головок. Он должен предоставлять стабильное управляемое вращение в течение десятков тысяч часов.
В течение многих лет жёсткие диски имели одинаковую скорость вращения пакета магнитных пластин. Последнее десятилетие производители жёстких дисков постоянно пытаются увеличить скорость вращения шпиндельного двигателя в целях увеличения скорости доступа и чтения/записи.
Рис. 7. Внешний вид и схематическое изображение шпинделя
Существует несколько ограничений, которым должен удовлетворять шпиндельный двигатель:
1. Двигатель должен быть очень качественным, чтобы работать на протяжении многих тысяч часов и выдерживать тысячи циклов включения/выключения;
2. Двигатель должен крутиться без каких-либо вибраций и с постоянной скоростью;
3. Двигатель не должен быть источником чрезмерного тепла или звука;
4. Двигатель не должен потреблять много энергии;
5. Двигатель должен управляться извне: должна быть подстройка частоты вращения тем или иным способом.
Чтобы отвечать всем этим требованиям, все современные жёсткие диски используют сервоуправляемые шпиндельные двигатели постоянного напряжения.