Материал: Техническое обслуживание и ремонт жестких дисков и методы восстановления данных

Техническое обслуживание и ремонт жестких дисков и методы восстановления данных

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине "Техническое обслуживание вычислительной техники"

по специальности: 230106 - Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей.

на тему:

Техническое обслуживание и ремонт жестких дисков и методы восстановления данных.

Волгоград 2014 г.

Оглавление

Введение

1.Теоретическая часть

Особенности конструкции современных жестких дисков

Система оперативного наблюдения за состоянием HDD - S. M. A. R. T.

Виды дефектов магнитного диска НЖМД

2. Практическая часть

Неисправности аппаратной части НЖМД их характер проявления, методика их устранения

Проблемы, связанные с вращением дисков

Признаки неисправностей оборудования

Восстановление данных

Восстановление данных при логических ошибках диска

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Жесткий диск - устройство для постоянного хранения информации.

В отличие от оперативной памяти, после отключения питания информация на жестком диске не исчезает.

Рис. 1. Жесткий диск.

Основные физические и логические параметры жесткого диска.

·        Диаметр дисков. Наиболее распространены накопители с диаметром дисков 2.2,2.3,3.14 и 5.25 дюймов. Диаметр дисков определяет плотность записи на дюйм магнитного покрытия.

·        Число поверхностей - определяет количество физических дисков нанизанных на шпиндель.

·        Число цилиндров - определяет количество дорожек будет располагаться на одной поверхности.

·        Число секторов - общее число секторов на всех дорожках всех поверхностей накопителя. Определяет физический неформатированный объем устройства.

·        Число секторов на дорожке - общее число секторов на одной дорожке.

·        Частота вращения шпинделя - определяет, сколько времени будет затрачено на последовательное считывание одной дорожки или цилиндра.

·        Время перехода от одной дорожки к другой. Этот показатель является одним из определяющих быстродействие накопителя, т.к. именно переход с дорожки на дорожку является самым длительным процессом в серии процессов произвольного чтения/записи на дисковом устройстве. Показатель используется для условной оценки производительности при сравнении накопителей разных моделей и производителей.

·        Время успокоения головок - время, проходящее с момента окончания позиционирования головок на требуемую дорожку до момента начала операции чтения/записи. Является внутренним техническим показателем, входящим в показатель - время перехода с дорожки на дорожку.

·        Время установки или время поиска - время, затрачиваемое устройством на перемещение головок чтения/записи к нужному цилиндру из произвольного положения.

·        Среднее время установки или поиска - усредненный результат большого числа операций позиционирования на разные цилиндры, часто называют средним временем позиционирования. Среднее время поиска имеет тенденцию уменьшаться с увеличением емкости накопителя, т.к. повышается плотность записи и увеличивается число поверхностей. Например, для 540-мегабайтных дисков наиболее типичны величины от 10 до 13, а для дисков свыше гигабайта - от 7 до 10 миллисекунд. Среднее время поиска является одним из важнейших показателей оценки производительности накопителей, используемых при их сравнении.

·        Среднее время доступа к данным - время, проходящее с момента получения запроса на операцию чтения/записи от контроллера до физического осуществления операции - результат сложения среднего время поиска и среднего времени ожидания.

·        Скорость передачи данных, называемая также пропускной способностью, определяет скорость, с которой данные считываются или записываются на диск после того, как головки займут необходимое положение.

·        Внешняя скорость передачи данных. Показывает, с какой скоростью данные считываются из буфера, расположенного на накопителе в оперативную память компьютера.

·        Внутренняя скорость передачи данных. Отражает скорость передачи данных между головками и контроллером накопителя и определяет общую скорость передачи данных в тех случаях, когда буфер не используется или не влияет.

·        Размер Кеш-буфера контроллера. Встроенный в накопитель буфер выполняет функцию упреждающего кэширования и призван сгладить громадную разницу в быстродействии между дисковой и оперативной памятью компьютера. Средняя потребляемая мощность.

·        Уровень шума.

·        Среднее время наработки на отказ - определяет, сколько времени способен проработать накопитель без сбоев.

·        Сопротивляемость ударам - определяет степень сопротивляемости накопителя ударам и резким изменениям давления, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включенном и выключенном состоянии. Является важным показателем для настольных и мобильных систем.

·        Физический и логический объем накопителей.

ремонт жесткий диск оборудование

1.Теоретическая часть

Особенности конструкции современных жестких дисков

Современный накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) представляет собой сложное электронно-механическое устройство. Элементы накопителя размещены на электронной плате и гермоблоке. Основным элементом, размещенным на электронной плате является микроконтроллер (специализированная микроЭВМ), который управляет работой всех устройств накопителя и организует связь с ЦП. Все данные подлежащие хранению размещаются на магнитном диске, который имеет следующую логическую организацию.

Рис. 2. Конструкция жесткого диска.

Служебная информация.

Служебная информация необходима для функционирования самого НЖМД и скрыта от пользователя. Служебную информацию можно разделить на четыре основных типа:

серво-информацию, или серворазметку;

формат нижнего уровня;

резидентные микропрограммы (рабочие программы);

таблицы конфигурации и настройки

таблицы дефектов.

Серворазметка необходима для работы сервосистемы привода магнитных головок НЖМД. Именно по серворазметке осуществляется их позиционирование и удержание на дорожке. Сервисная разметка записывается на диск в процессе производства через специальные технологические окна в корпусе собранного гермоблока. Запись осуществляется собственными головками накопителя при помощи специального высокоточного прибора - серворайтера. Перемещение позиционера головок осуществляется специальным толкателем серворайтера по калиброванным шагам, которые намного меньше межтрековых интервалов.

Рабочие программы (микрокод) управляющего микроконтроллера представляют собой набор программ, необходимых для работы НЖМД. К ним относятся программы первоначальной диагностики, управления вращением двигателя, позиционирования головок, обмена информацией с дисковым контроллером, буферным ОЗУ и т.д.

Производители жестких дисков размещают часть микропрограмм на магнитном носителе не только для экономии объема ПЗУ, но и для возможной оперативной коррекции кода, если в процессе производства или эксплуатации обнаруживаются ошибки. Переписать микропрограмму на диске значительно проще, чем перепаивать "прошитые" микроконтроллеры.

Таблицы конфигурации и настройки накопителей содержат информацию о логической и физической организации дискового пространства. Они необходимы для самонастройки электронной части диска, которая одинакова для всех моделей семейства.

Таблицы дефектов (дефект-лист) содержит информацию о выявленных дефектных секторах Современные винчестеры имеют как правило два основных дефект-листа:

·        Первый P-list ("Primary"-первичный) заполняется на заводе при изготовлении накопителя;

·        Второй G-list ("Grown" - растущий), он пополняется в процессе эксплуатации винта, при появлении новых дефектов.

Кроме того, некоторые НЖМД имеют еще

·        лист серво-дефектов (сервометки, наносимые на пластины винчестеров, тоже иногда имеют ошибки),

·        список временных (pending) дефектов. В него контроллер заносит "подозрительные" с его точки зрения секторы, например те, что прочитались не с первого раза, или с ошибками.

Технология изготовления магнитных дисков очень сложная, контроль состояния поверхности диска осуществляется на всех этапах изготовления, но даже это не позволяет получить поверхность магнитного диска без дефектов. В ходе эксплуатации диска количество дефектов возрастает. Поэтому производители накопителей предусмотрели специальные методы скрытия дефектов, которые позволяют скрыть дефекты, как при производстве, так и при эксплуатации.

Методы скрытия дефектных секторов (при производстве дисков). В настоящее время при производстве дисков используется несколько основных методов скрытия дефектов.

Первый заключается в переназначении адреса испорченных секторов в на адрес резервного сектора.

Метод вызывает потерю производительности НЖМД, так как он, каждый раз обнаруживая сектор, помеченный как негодный, будет вынужден перемещать головки в резервную область, которая может находиться далеко от места дефекта Такой метод скрытия дефектов получил название "метод замещения" или ремап (от английского "re-map": перестройка карты секторов). В настоящее время при производстве не применяется

Второй (основной) способ использует следующий алгоритм: после выявления всех дефектов, адреса всех исправных секторов переписываются заново, так, чтобы их номера шли по порядку. Плохие сектора просто игнорируются и в дальнейшей работе не участвуют. Резервная область также остается непрерывной и ее часть присоединяется к концу рабочей области - для выравнивания объема. Этот, второй основной тип скрытия дефектов получил название "метод пропуска сектора". Новый диск не имеет Bad-секторов, а резервная область непрерывна. Методы скрытия дефектных секторов при эксплуатации дисков

Замещение выполняется в автоматическом режиме эта технология получила название automatic defect reassignment (автоматическое переназначение дефектов), а сам процесс - reassign.

Работает ремап следующим образом:

если при попытке обращения к сектору происходит ошибка, контроллер понимает, что данный сектор неисправен, и сразу помечает его как BAD. Его адрес тут же заносится в таблицу дефектов (G-list).

Во время работы контроллер постоянно сравнивает текущие адреса секторов с адресами из таблицы и не обращается к дефектным секторам. Вместо этого он переводит головки в резервную область и читает сектор оттуда. На характеристике диска Vчтения=F (Nдор), как небольшие провалы на графике чтения. Тоже самое будет и при записи.

Система оперативного наблюдения за состоянием HDD - S. M. A. R. T.

Почти все винчестеры, выпущенные после 95-го года, имеют систему оперативного наблюдения за своим состоянием - S. M. A. R. T. (Self Monitoring And Reporting Technology).

Между атрибутами SMART и состоянием поверхности существует некоторая взаимосвязь. Некоторые имеют прямое отношение к bad-блокам:

Reallocated sector count и Reallocated event count: число переназначенных секторов. Эти атрибуты показывают количество секторов, переназначенных ремапом в G-list дефект-лист. У новых жестких дисков они обязательно должны быть равны нулю! Если их значение отличается от нуля, то это означает, что диск уже был в употреблении.read error rate: количество ошибок чтения. Это "мягкие" ошибки, успешно скорректированные электроникой накопителя и не приводящие к искажению данных. Опасно, когда этот параметр резко снижается за короткий срок, переходя в желтую зону. Это говорит о серьезных проблемах в накопителе.Pending Sector: этот атрибут отражает содержимое "временного" дефект-листа, присутствующего на всех современных накопителях, т.е. текущее количество нестабильных секторов. Эти секторы винт не смог прочесть с первого раза. Постоянное значение этого атрибута выше нуля говорит о неполадках в накопителе.Sector: показывает количество секторов, ошибки в которых не удалось скорректировать ECC-кодом. Если его значение выше нуля, это означает, что винту пора делать ремап.

Виды дефектов магнитного диска НЖМД

Дефекты поверхности НЖМД делятся на следующие группы:

. Физические дефекты, которые подразделяются на:

Дефекты поверхности.

Серво-ошибки

Аппаратные BAD'ы.

. Логические дефекты, которые подразделяются на:

Исправимые логические дефекты (софт-бэды)

Неисправимые логические ошибки.

"Адаптивные" бэды.

Дефекты поверхности. Возникают при механическом повреждении магнитного покрытия внутри пространства сектора, например из-за царапин, вызванных пылью, старением блинов или небрежным обращением с винтом. Такой сектор должен быть помечен как негодный и исключен из обращения.

Рис. 3. Поврежденный жесткий диск.

Серво-ошибки. По сервометкам происходит стабилизация скорости вращения двигателя и удержание головки на заданном треке, независимо от внешних воздействий и тепловой деформации элементов.

Однако в процессе эксплуатации диска, некоторые сервометки могут оказаться разрушены. Если плохих сервометок станет слишком много, в этом месте начнут происходить сбои при обращении к информационной дорожке: головка, вместо того, чтобы занять нужное ей положение и прочитать данные, начнет шарахаться из стороны в сторону. Наличие таких ошибок часто сопровождается стуком головок, зависанием накопителя и невозможностью исправить его обычными утилитами. Устранение таких дефектов возможно только специальными программами, путем отключения дефектных дорожек, а иногда и всей дисковой поверхности.

Самостоятельно НDD восстановить сервоформат не может, это делается только на заводе.

Аппаратные BAD-сектора. Возникают из-за неисправности механики или электроники накопителя. К таким неполадкам относятся:

обрыв головок;

смещение дисков;

погнутый вал в результате удара;

запыление гермозоны;

различные неполадки в работе электроники.

Ошибки такого типа обычно имеют катастрофический характер и не подлежат исправлению программным путем.

Исправимые логические дефекты (софт-бэды): появляются, если контрольная сумма сектора не совпадает с контрольной суммой записанных в него данных.

Возникает из-за помех или отключения питания во время записи, когда HDD уже записал в сектор данные, а контрольную сумму записать не успел.

При последующем чтении такого "недописанного" сектора произойдет сбой: диск сначала прочитает поле данных, потом вычислит их контрольную сумму и сравнит полученное с записанным. Если они не совпадут, контроллер накопителя решит, что произошла ошибка и сделает несколько попыток перечитать сектор. Если и это не поможет (а оно не поможет, так как контрольная сумма заведомо неверна), то он, используя избыточность кода, попытается скорректировать ошибку, и если это не получится - винт выдаст ошибку внешнему устройству. Со стороны операционной системы это будет выглядеть как BAD.

Неисправимые логические ошибки. Это ошибки внутреннего формата винчестера, приводящие к такому же эффекту, как и дефекты поверхности.