Курсовая работа: Диагностика и устранение неисправностей жесткого диска

Сервосистема - это система с обратной связью. В ней используется точно такая же технология, которую мы обсуждали в статьях о звуковой катушке. В случае шпиндельного двигателя, эта система даёт сигнал при каждом повороте диска или даже чаще. Таким образом, электроника всегда знает точное значение частоты вращения шпиндельного двигателя и, в случае необходимости, корректирует это значение.

Все шпиндельные двигатели, используемые в жёстких дисках, разработаны для работы по принципу прямого контакта. При этом нет никаких передач, шестерёнок, ремней между самим двигателем и осью, на которой крутятся пластины. Шпиндель непосредственно состыкован с ротором двигателя. Пластины жёстких дисков изготавливаются с центральным отверстием, радиус которого равен радиусу шпинделя. На шпинделе пластины отделяются друг от друга специальным разделительным кольцом, которое обеспечивает нужное расстояние между пластинами в пакете для работы магнитных головок.

Работа, которую необходимо делать шпиндельному двигателю, зависит от ряда факторов:

1. Размер и количество пластин в пакете магнитных дисков, от которого зависит то, каким мощным должен быть шпиндельный двигатель;

2. Скорость вращения шпиндельного двигателя;

3. Поддержка режима энергосбережения.

Очень важными факторами для современных накопителей являются количество шума, тепла и вибрации, производимые жёстким диском. Именно эти проблемы выходят на первые места в силу увеличивающихся скоростей вращения. Эти факторы были менее заметны при скоростях вращения порядка 3600 оборотов в минуту, что было стандартом де-факто в прошлом десятилетии. Нынешние накопители имеют скорости до 15000 оборотов в минуту, и могут быть довольно шумными в работе. Современные накопители в большинстве случаев требуют активного охлаждения, разогреваясь до 60-70 градусов. Это не идет на пользу ни подшипникам, ни самой магнитной поверхности.

Критическим компонентом шпиндельного двигателя в жёстком диске является подшипник. Большинство старых накопителей использовали обычные шариковые подшипники. В настоящее время в новых накопителях используются гидродинамические подшипники. В них роль шариков выполняет масло. Таким образом, снижается шум и нагрев подшипника при вращении. В теории такие подшипники должны иметь больший срок службы и, тем самым, увеличивать жизнь накопителя. Однако, вероятность заклинивания таких подшипников выше, и на практике остановка жидкостных подшипников встречается значительно чаще, обычных шариковых подшипников.

Скорость шпиндельного двигателя

В процессе развития жёстких дисков, производители всё время пытаются сделать накопитель более быстрым, чем его предшественник. Повышение скорости вращения шпиндельного двигателя - это один из способов как увеличения линейной скорости чтения/записи, так и уменьшения времени среднего доступа или позиционирования. Данные быстрее пролетают над головкой, соответственно, уменьшается время простоя головки на треке в режиме ожидания нужного сектора.

Первые жёсткие диски, использовавшиеся в ПК, имели скорость вращения шпиндельного двигателя, равную 3600 оборотам в минуту. И последующие десять лет эта скорость оставалась неизменной. Одной из причин выбора именно этой скорости было использование двигателя переменного тока с частотой 60 герц (стандарт, принятый в США). Если бы умножим 60 Гц на 60 секунд, мы получим искомое число 3600. В начале девяностых годов прошлого столетия производители жестких дисков начали экспериментировать с увеличением скорости вращения шпиндельного двигателя, доведя ее до 5400 оборотов в минуту. И надолго именно эта цифра стала стандартом де-факто для скорости вращения шпиндельного двигателя. Первыми порог в 7200 оборотов в минуту взяли жесткие диски с интерфейсом SCSI. Это позволило отточить технологию, и несколькими годами позже, появились накопители с 7200 оборотов в минуту со стандартным интерфейсом IDE/ATA. В настоящее время, некоторые производители выпускают жёсткие диски со скоростью вращения шпиндельного двигателя, равной 10000 оборотов в минуту и интерфейсом IDE/ATA. Жёсткие диски с интерфейсом SCSI уже несколько лет, как преодолели рубеж в 15000 оборотов в минуту.

Рис. 8. Плата электроники жесткого диска

Таблица 1

Стандартные скорости и среднее время задержки для различных скоростей вращения

Интерфейсный блок обеспечивает сопряжение электроники жесткого диска с остальной системой.

Блок управления представляет собой систему управления, принимающую электрические сигналы позиционирования головок, и вырабатывающую управляющие воздействия приводом типа «звуковая катушка», коммутации информационных потоков с различных головок, управления работой всех остальных узлов (к примеру, управление скоростью вращения шпинделя).

Рис. 9. Устройство платы электроники

жесткий диск магнитный плата неисправность

Блок ПЗУ хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию винчестера.

Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память). Увеличение размера буферной памяти позволяет увеличить скорость работы накопителя.

Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации). Для цифровой обработки применяются различные методы, например метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood - максимальное правдоподобие при неполном отклике). Осуществляется сравнении принятого сигнала с образцами. При этом выбирается образец наиболее похожий по форме и временным характеристикам с декодируемым сигналом.

Плата электроники жесткого диска представляет собой печатную плату с электронными компонентами. Плата электроники управляет всеми механическими компонентами устройства, организует процесс чтения/записи данных и взаимодействие с компьютером через соответствующий интерфейс.

Управляющей программой для контроллера жесткого диска является прошивка, наиболее важная часть прошивки записана в специальную микросхему на плате электроники (для этого также используется первая дорожка на магнитных пластинах).

Прошивка обычно специфична для каждой модели диска. Для повышения эффективности и надежности работы производители жестких дисков записывают для каждого устройства уникальную информацию о позиционировании магнитных головок. В случае повреждения прошивки диск становится неработоспособным.

1.1.5 Возможные причины неисправностей платы электроники

Другие причины отказа: скачки напряжения, неисправности блока питания, перегрев. Проблемы, связанные с платой электроники, обычно заметны сразу же после их возникновения, нередко они приводят к полной неработоспособности устройства.

Типичные симптомы отказа платы электроники:

· Невозможность загрузки с жесткого диска;

· Неправильное определение модели HDD в BIOS;

· Запах гари;

· Жесткий диск включается, но не распознается;

· Стук или щелканье;

· Видимые повреждения компонентов платы.

Если замечены какие-либо из перечисленных симптомов, необходимо сразу же отключить жесткий диск, не запуская никакие программы для восстановления данных. Следует помнить, что ремонт или замена неисправных компонентов диска могут производиться только в условиях специальной лаборатории.

1.1.6 Технологии восстановления данных при неисправности платы электроники

При серьезных повреждениях плата электроники заменяется полностью. Трудность процесса заключается в специфичности прошивки для конкретного устройства, о чем уже было сказано выше. Для восстановления прошивки используется специальное оборудование.

Многие неисправности электроники приводят к повреждению внутренних компонентов, чаще всего привода магнитных головок. Устранение таких неисправностей производится в специальной чистой комнате, в которой обеспечивается надежная защита от загрязнения и действия статического электричества.

1.2 Запись и чтение информации с жесткого диска

В процессе записи информации на жесткие магнитные диски головка дисковода с сердечником из магнито-мягкого материала (малая остаточная намагниченность) перемещается вдоль магнитного слоя магнито-жесткого носителя (большая остаточная намагниченность). На магнитную головку поступают последовательности электрических импульсов (последовательности логических единиц и нулей), которые создают в головке магнитное поле. В результате последовательно намагничиваются (логическая единица) или не намагничиваются (логический нуль) элементы поверхности носителя.При считывании информации при движении магнитной головки над поверхностью носителя намагниченные участки носителя вызывают в ней импульсы тока (явление электромагнитной индукции). Последовательности таких импульсов передаются по магистрали в оперативную память компьютера

Глава 2. Диагностика и устранение неисправностей жёсткого диска

2.1 Диагностика жесткого диска средствами Windows

Диагностика средствами операционной системы это то, что можно и нужно применять в первую очередь. Для этого открываете главное меню пуск и выбираете компьютер. Нажимаете на разделе правой кнопкой мыши, вызывая контекстное меню и выбираем пункт свойства.

Рис. 10. Окно работы с дисками

Открываются Свойства диска, переходите на вкладку сервис и в разделе проверка на наличие ошибок нажимаете кнопку проверить.

Рис. 11. Окно свойства: Локального диска Е

В Windows 8 появляется следующее окно (скорее всего из-за проверки раздела на SSD диске). Поверим Microsoft и отменим проверку диска.

Рис. 12. Окно проверки ошибок

В Windows 7 открывается окошко где, для более тщательной проверки необходимо установить оба флажка (как показано на рисунке) и нажать кнопку запуск.

Рис. 13. Окно проверки диска

Если операционная система использует том, который вы хотите проверить, то увидите сообщение.

Рис. 14. Окно ошибки

Если нажать отключить, то пойдет проверка диска.

Рис. 15. Окно проверки

Нажимаем расписание проверки диска

Повторяем все вышеприведенные действия со всеми разделами (томами) вашего жесткого диска и перезагружаемся. При загрузке компьютера операционная система проведет диагностику жесткого диска. Если будет что то интересное, то при загрузке компьютера выйдет информационное окошко с результатами.

Рис. 16. Окно проверки диска

Обычно Windows не хочет (точнее не может) сразу выполнять проверку системного диска. Просит назначить ее при следующей загрузке. Все остальные разделы возможно проверить без перезагрузки.

Если вы выбрали проверку системного диска и назначили ее на следующую загрузку, то вы увидите приблизительно следующую картину.

Рис. 17. Окно проверки целостного диска

Необходимо дождаться завершения диагностики и загрузки операционной системы. Если ошибки обнаружены, проведите диагностику с помощью программ от производителя.

2.2 Диагностики жесткого диска в программе Victoria

Отдельно стоит остановиться на уникальной в своем роде программе Victoria. Она обладает поистине самыми мощными возможностями в своей области. Правда, некоторые специалисты рекомендуют использовать версию, которая работает на основе DOS. Что ж, в некоторых случаях это является оправданным шагом.

Рис. 18. Программа диагностики

Само приложение было разработано белорусским программистом С. О. Казанцевым и зарекомендовало себя в компьютерном мире на очень высоком уровне. Неудивительно, что и на Западе ее сейчас используют очень часто. Надо сказать, что эта утилита является многофункциональным пакетом, который совмещает в себе возможности мониторинга и тестирования винчестеров любого типа и любого производителя, возможности автоматического исправления ошибок и восстановления данных даже при весьма значительных повреждениях жестких дисков.