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电脑硬盘教案
第一节:根本概念、硬盘的生疏、构造讲解、以及修理的生疏,固件、CHS、LBA、GP表等。
停浮区在最内圈
停浮区在最外圈
每个盘片的每个面都有一个读写磁头,磁盘盘面区域的划分如图1-7所示。磁头靠近主轴接触的外表,即线速度最小的地方,是一个特别的区域,它不存放任何数据,称为启停区或着陆区〔LandingZone〕,
启停区外就是数据区。在最外圈,离主轴最远的地方是“0”磁道,硬盘数据的存放就是从最外圈开头的。那么,磁头是如何找到“0”磁道的位置的呢?有一个“0”磁道检测器,由它来完成硬盘的初始定位。“0”磁道是如此的重要,以致很多硬盘仅仅由于“0”磁道损坏就报废,这是格外惋惜的。这种故障的修复技术在后面的章节中有具体的介绍。
图1-7硬盘盘片的启停区和数据区
早期的硬盘在每次关机之前需要运行一个被称为Parking的程序,其作用是让磁头回到启停区。现代硬盘在设计上已摒弃了这个虽不简单却很让人不开心的小缺陷。硬盘不工作时,磁头停留在启停区,当需要从硬盘读写数据时,磁盘开头旋转。旋转速度到达额定的高速时,磁头就会因盘片旋转产生的气流而抬起,这时磁头才向盘片存放数据的区域移动。盘片旋转产生的气流相当强,足以使磁头托起,并与盘面保持一个微小的距离。这个距离越小,磁头读写数据的灵敏度就越高,固然对硬盘各部件的要求也越高。早期设计的磁盘驱动器使磁头保持在盘面上方几微米处飞行。~,~,这只是人类头发直径的千分之一。气流既能使磁头脱离开盘面,又能使它保持在离盘面足够近的地方,格外严密地跟随着磁盘外表呈起伏运动,使磁头飞行处于严格受控状态。磁头必需飞行在盘面上方,而不是接触盘面,这种位置可避开擦伤磁性涂层,而更重要的是不让磁性涂层损伤磁头。但是,磁头也不能离盘面太远,否则,就不能使盘面到达足够强的磁化,难以读出盘上的磁化翻转〔磁极转换形式,是磁盘上实际记录数据的方式〕。
硬盘驱动器磁头的飞行悬浮高度低、速度快,一旦有小的尘埃进入硬盘密封腔内,或者一旦磁头与盘体发生碰撞,就可能造成数据丧失,形成坏块,甚至造成磁头和盘体的损坏。所以,硬盘系统的密封肯定要牢靠,在非专业条件下确定不能开启硬盘密封腔,否则,灰尘进入后会加速硬盘的损坏。另外,硬盘驱动器磁头的寻道伺服电机多承受音圈式旋转或直线运动步进电机,在伺服跟踪的调整下准确地跟踪盘片的磁道,所以,硬盘工作时不要有冲击碰撞,搬动时要留神轻放。
这种硬盘就是承受温彻斯特〔Winchester〕技术制造的硬盘,所以也被称为温盘。其构造特点如下。
①磁头、盘片及运动机构密封在盘体内。
②磁头在启动、停顿时与盘片接触,在工作时因盘片高速旋转,带动磁头“悬浮”在盘片上面呈飞行状态〔空气动力学原理〕,“悬浮”~,这个高度格外小,图1-8标出了这个高度与头发、烟尘和手指印的大小比较关系,从这里可以直观地“看”出这个高度有多“高”。
图1-8盘片构造及磁头高度示意图
③磁头工作时与盘片不直接接触,所以,磁头的加载较小,磁头可以做得很精巧,检测磁道的力量很强,可大大提高位密度。
④磁盘外表格外平坦光滑,可以做镜面使用。
下面对“盘面”、“磁道”、“柱面”和“扇区”的含义逐一进展介绍。
盘面号
硬盘的盘片一般用铝合金材料做基片,高速硬盘也可能用玻璃做基片。玻璃基片更简洁到达所需的平面度和光滑度,且有很高的硬度。磁头传动装置是使磁头部件作径向移动的部件,通常有两种类型的传动装置。一种是齿条传动的步进电机传动装置;另一种是音圈电机传动装置。前者是固定推算的传动定位器,而后者则承受伺服反响返回到正确的位置上。磁头传动装置以很小的等距离使磁头部件做径向移动,用以变换磁道。
硬盘的每一个盘片都有两个盘面〔Side〕,即上、下盘面,一般每个盘面都会利用,都可以存储数据,成为有效盘片,也有极个别的硬盘盘面数为单数。每一个这样的有效盘面都有一个盘面号,按挨次从上至下从“0”开头依次编号。在硬盘系统中,盘面号又叫磁头号,由于每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头。硬盘的盘片组在2~14片不等,通常有2~3个盘片,故盘面号〔磁头号〕为0~3或0~5。
磁道
磁盘在格式化时被划分成很多同心圆,这些同心圆轨迹叫做磁道〔Track〕。磁道从外向内从0开头挨次编号。硬盘的每一个盘面有300~1024个磁道,式大容量硬盘每面的磁道数更多。信息以脉冲串的形式记录在这些轨迹中,这些同心圆不是连续记录数据,而是被划分成一段段的圆弧,这些圆弧的角速度一样。由于径向长度不一样,所以,线速度也不一样,外圈的线速度较内圈的线速度大,即同样的转速下,外圈在同样时间段里,划过的圆弧长度要比内圈划过的圆弧长度大。每段圆弧叫做一个扇区,扇区从“1”开头编号,每个扇区中的数据作为一个单元同时读出或写入。。磁道是“看”不见的,只是盘面上以特别形式磁化了的一些磁化区,在磁盘格式化时就已规划完毕。
柱面
全部盘面上的同一磁道构成一个圆柱,通常称做柱面〔Cylinder〕,每个圆柱上的磁头由上而下从“0”开头编号。数据的读/写按柱面进展,即磁头读/写数据时首先在同一柱面内从“0”磁头开头进展操作,依次向下在同一柱面的不同盘面即磁头上进展操作,只在同一柱面全部的磁头全部读/写完毕后磁头才转移到下一柱面,由于选取磁头只需通过电子切换即可,而选取柱面则必需通过机械切换。电子切换相当快,比在机械上磁头向邻近磁道移动快得多,所以,数据的读/写按柱面进展,而不按盘面进展。也就是说,一个磁道写满数据后,就在同一柱面的下一个盘面来写,一个柱面写满后,才移到下一个扇区开头写数据。读数据也依据这种方式进展,这样就提高了硬盘的读/写效率。
一块硬盘驱动器的圆柱数〔或每个盘面的磁道数〕既取决于每条磁道的宽窄〔同样,也与磁头的大小有关〕,也取决于定位机构所打算的磁道间步距的大小。更深层的内容请参考其他书籍,限于篇幅,这里不再深入介绍。
扇区
操作系统以扇区〔Sector〕形式将信息存储在硬盘上,每个扇区包括512个字节的数据和一些其他信息。一个扇区有两个主要局部:存储数据地点的标识符和存储数据的数据段。
标识符就是扇区头标,包括组成扇区三维地址的三个数字:扇区所在的磁头〔或盘面〕、磁道〔或柱面号〕以及扇区在磁道上的位置即扇区号。头标中还包括一个字段,其中有显示扇区是否能牢靠存储数据,或者是否已觉察某个故障因而不宜使用的标记。有些硬盘掌握器在扇区头标中还记录有指示字,可在原扇区出错时指引磁盘转到替换扇区或磁道。最终,扇区头标以循环冗余校验〔CRC〕值作为完毕,以供掌握器检验扇区头标的读出状况,确保准确无误。
扇区的其次个主要局部是存储数据的数据段,可分为数据和保护数据的纠错码〔ECC〕。在初始预备期间,计算机用512个虚拟信息字节〔实际数据的存放地〕和与这些虚拟信息字节相应的ECC数字填入这个局部。
扇区头标包含一个可识别磁道上该扇区的扇区号。好玩的是,这些扇区号物理上并不连续编号,它们不必用任何特定的挨次指定。扇区头标的设计允许扇区号可以从1到某个最大值,某些状况下可达255。磁盘掌握器并不关心上述范围中什么编号安排在哪一个扇区头标中。在很特别的状况下,扇区还可以共用一样的编号。磁盘掌握器甚至根本就不管数据区有多大,只管读出它所找到的数据,或者写入要求它写的数据。
给扇区编号的最简洁方法是l,2,3,4,5,6等挨次编号。假设扇区按挨次围着磁道依次编号,那么,掌握器在处理一个扇区的数据期间,磁盘旋转太远,超过扇区间的间隔〔这个间隔很小〕,掌握器要读出或写入的下一扇区已经通过磁头,或许是相当大的一段距离。在这种状况下,磁盘掌握器就只能等待磁盘再次旋转几乎一周,才能使得需要的扇区到达磁头下面。
明显,要解决这个问题,靠加大扇区间的间隔是不现实的,那会铺张很多磁盘空间。很多年前,IBM的一位出色工程师想出了一个绝妙的方法,即对扇区不使用挨次编号,而是使用一个穿插因子〔interleave〕进展编号。穿插因子用比值的方法来表示,如3﹕1表示磁道上的第1个扇区为1号扇区,跳过两个扇区即第4个扇区为2号扇区,这个过程持续下去直到给每个物理扇区编上规律号为止。例如,每磁道有17个扇区的磁盘按2﹕1的穿插因子编号就是:l,10,2,11,3,12,4,13,5,14,6,15,7,16,8,17,9,而按3﹕1的穿插因子编号就是:l,7,13,2,8,14,3,9,15,4,10,16,5,11,17,6,12。当设置1﹕l的穿插因子时,假设硬盘掌握器处理信息足够快,那么,读出磁道上的全部扇区只需要旋转一周;但假设硬盘掌握器的后处理动作没有这么快,磁盘所转的圈数就等于一个磁道上的扇区数,才能读出每个磁道上的全部数据。将穿插因子设定为2﹕1时,磁头要读出磁道上的全部数据,磁盘只需转两周。假设2
﹕1的穿插因子仍不够慢,磁盘旋转的周数约为磁道的扇区数,这时,可将穿插因子调整为3﹕1。
每磁道有17个扇区,画出了用三种不同的扇区穿插因子编号的状况。最外圈的磁道〔0号柱面〕上的扇区用简洁的挨次连续编号,相当于扇区穿插因子是1﹕1。1号磁道〔柱面〕的扇区按2﹕1的穿插因子编号,而2号磁道按3﹕1的扇区穿插因子编号。
早期的硬盘治理工作中,设置穿插因子需要用户自己完成。用BIOS中的低级格式化程序对硬盘进展低级格式化时,就需要指定穿插因子,有时还需要设置几种不同的值来比较其性能,而后确定一个比较好的值,以期硬盘的性能较好。现在的硬盘BIOS已经自己解决这个问题,所以,一般低级格式化程序不再供给这一选项设置。
系统将文件存储到磁盘上时,按柱面、磁头、扇区的方式进展,即最先是第1磁道的第一磁头下〔也就是第1盘面的第一磁道〕的全部扇区,然后,是同一柱面的下一磁头,„„,一个柱面存储满后就推动到下一个柱面,直到把文件内容全部写入磁盘。系统也以一样的挨次读出数据。读出数据时通过告知磁盘掌握器要读出扇区所在的柱面号、磁头号和扇区号〔物理地址的三个组成局部〕进展。磁盘掌握器则直接使磁头部件步进到相应的柱面,选通相应的磁头,等待要求的扇区移动到磁头下。在扇区到来时,磁盘控制器读出每个扇区的头标,把这些头标中的地址信息与期盼检出的磁头和柱面号做比较〔即寻道〕,然后,
查找要求的扇区号。待磁盘掌握器找到该扇区头标时,依据其任务是写扇区还是读扇区,来打算是转换写电路,还是读出数据和尾部记录。找到扇区后,磁盘掌握器必需在连续查找下一个扇区之前对该扇区的信息进展后处理。假设是读数据,掌握器计算此数据的ECC码,然后,把ECC码与已记录的ECC码相比较。假设是写数据,掌握器计算出此数据的ECC码,与数据一起存储。在掌握器对此扇区中的数据进展必要处理期间,磁盘连续旋转。由于对信息的后处理需要消耗肯定的时间,在这段时间内,磁盘已转了相当的角度。
穿插因子确实定是一个系统级的问题。一个特定硬盘驱动器的穿插因子取决于:磁盘掌握器的速度、主板的时钟速度、与掌握器相连的输出总线的操作速度等。假设磁盘的穿插因子值太高,就需多花一些时间等待数据在磁盘上存入和读出。假设穿插因子值太低,就会大大降低磁盘性能。
前面已经述及,系统在磁盘上写入信息时,写满一个磁道后转到同一柱面的下一个磁头,当柱面写满时,再转向下一柱面。从同一柱面的一个磁道到另一个磁道,从一个柱面转到下一个柱面,每一个转换都需要时间,在此期间磁盘始终保持旋转,这就会带来一个问题:假定系统刚刚完毕对一个磁道前一个扇区的写入,并且已经设置了最正确穿插因子比值,现在预备在下一磁道的第一扇区写入,这时,必需等到磁头转换好,让磁头部件重预备定位在下一道上。假设这种操作占用的时间超过了一点,尽管是穿插存取,磁头仍会延迟到达。这个问题的解决方法是以原先磁道所在位置为基准,把的磁道上全部扇区号移动约一个或几个扇区位置,这就是磁头扭斜。磁头扭斜可以理解为柱面与柱面之间的穿插因子,已由生产厂设置好,用户一般不用去转变它。磁头扭斜的更改比较困难,但是,它们只在文件很长、超过磁道结尾进展读出和写入时才发挥作用,所以,扭斜设置不正确所带来的时间损失比承受不正确的扇区穿插因子值带来的损失要小得多。穿插因子和磁头扭斜可用专用工具软件来测试和更改。更具体的内容这里就不再详述,到底现在很多用户都没有见过这些参数。
扇区号存储在扇区头标中,扇区穿插因子和磁头扭斜的信息也存放在这里。最初,硬盘低级格式化程序只是行使有关磁盘掌握器的特地职能来完成设置任务。由于这个过程可能破坏低级格式化的磁道上的全部数据,也极少承受。
扇区穿插因子由写入到扇区头标中的数字设定,所以,每个磁道可以有自己的穿插因子。在大多数驱动器中,全部磁道都有一样的穿插因子。但有时由于操作上的缘由,也可能导致各磁道有不同的扇区穿插因子。如在穿插因子重置程序工作时,由于断电或人为中断,就会造成一些磁道的穿插因子发生了转变,而另一些磁道的穿插因子没有转变。这种不全都性对计算机不会产生不利影响,只是有最正确穿插因子的磁道要比其他磁道的工作速度更快。
要订正的几个问题:
硬盘规律坏道可以修复,而物理坏道不行修复。实际状况是,坏道并不分为规律坏道和物理坏道,不知道谁制造这两个概念,反正厂家供给的技术资料中都没有这样的概念,倒是分为按规律地址记录的坏扇区和按物理地址记录的坏扇区。
硬盘出厂时没有坏道,用户觉察坏道就意味着硬盘进入危急状态。实际状况是,每个硬盘出厂前都记录有肯定数量的坏道,有些数量甚至到达数千上万个坏扇区,相比之下,用户觉察一两个坏道算多大危急?
硬盘不认盘就没救,0磁道坏可以用分区方法来解决。实际状况是,有相当局部不认的硬盘也可以修好,而0磁道坏时很难分区。
SERIALATA:即串行ATA,是INTEL公司公布的,在同一时间内只会有一位数据传输,用四个针就完成了全部的工作,第一针发出、其次针接收、第三针供电、第四针地线。SerialATA首先是以连续串行的方式传送数据,每次传送只有1位数据,这可使连接电缆数目变少,效率变高;其次,SerialATA有更高的起点、可进展的潜力大,,这比ATA133所能到达133MB/s的最高数据传输率还高,;最终,SerialATA具有更强的系统拓展性,由于SerialATA承受点对点的传输协议,这样可以使每个驱动器能独享带宽,而且在拓展SerialATA设备方面
上会更有优势。SerialATA让IDE接口数据传输速度提高,明显提升了电脑的性能。它的维
修跟ATA的一样,只是外接了一个转接口,而且,也可以换成ATA的电路板来修。
在我们寻常生活中,硬盘常见故障有哪些??
MP3、MP4、数码相机等,都含固件。
操
作系统破
坏
无法看碟
BIOS里找不到盘
无法编辑文档
固
全盘坏道
无法听歌
无法分区格式化
无法玩玩耍
件
型号乱码
无法看图片
容量变大或小
无法
。。
坏
异响
无法上网
无法删除复制文件
固件
硬盘的治理程序
操作系统
电脑的治理程序
固件就象寻常使用的WINXP、98、2023等
用户级缺陷表
G-list(增长缺陷表)
P-list(永久缺陷表)
工厂级缺陷表
固件是软件,是硬盘的治理程序,是硬盘的操作系统,不是存在电路板上的,是存在盘体上的0道以前,又称负道、固件区、SA区、FW区、效劳区等,固件由一个一个的模块组成,一个模块就相当于一个系统文件,操作系统的不同系统文件有不同的作用,固件中的不同模块也有不同的功能,固件中的模块也有重要和不重要之分。
LBA地址表示方式
容量从几百到几千
G
表
P
表
容量可以到达好几万
CHS地址表示方式
G表是一种映射方式,用LBA地址记录坏道位置,和用于映射坏道位置的保存区LBA地址P表是一种跳过方式,只用一个CHS地址记录坏道位置,表示这个CHS地址不要访问。
动P表会破坏数据
电路板判定
观看有无烧坏痕迹
其次节:MHDD软件的作用和使用技巧。
测量电机电压阻值测量5V12V阻值电压
MHDD主盘模式看板信息
指示灯的中文意思:
BUSY 驱动器忙、存储器对命令无反响
DRDY 存储器找到驱动器预备好
WRFT 写入错误
DRSC 存储器初检通过、寻道完成DREQ 存储器承受信息交换CORR 修正后的数据
INDX 索引文件
ERR 该处红色闪亮,指消灭某种错误,同时右半部的状态指示反映错误的形态。右半部〔当左半部“ERR”闪红时〕
AMNF 地址标记出错,T0NF 找不到0磁道
ABRT Abort,拒绝命令IDNF 扇区标志出错
UNCR 校验错误,又称ECC错误 BBK 坏块标记错误
MHDD介绍:
1、mhdd是俄罗斯maysoft公司出品的专业硬盘工具软件,具有很多其他硬盘工具软件所无法比较的强大功能,它分为免费版和收费的,本文介绍的是免费版的具体用法。
2、mhdd都可以访问到128g的超大容量硬盘〔可访问的扇区范围从512到137438953472〕,即使你用的是286电脑,无需bios支持,也无需任何中断支持;
3、mhdd最好在纯dos环境下运行;
4、mhdd可以不依靠于主板bios直接访问ide口,但要留意不要使用原装intel品牌主板;
5、不要在要检测的硬盘中运行mhdd;
6、mdd在运行时需要记录数据,因此不能在被写保护了的存储设备中运行〔比方写保护的软盘、光盘等〕;
mhdd命令详解
exit〔热键alt+x〕:退出MHDD返回到dos。
id:硬盘检测,包括硬盘容量、磁头数、扇区数、sn序列号、firmware固件版本号、lba数值、支持的dma级别、是否支持hpa、是否支持aam、smart开关状态、安全模式级别及开关状态……等〕。
port〔热键shift+f3〕:显示各ide口上的硬盘,按相应的数字即可选择相应口的硬盘,之后该口会被记录
在/,1表示ide1口主,2表示ide1口从,3表示ide2口主,4表示ide2口从,下次再进入mhdd后此口就成了默认口,。所以,假设进入mhdd后按f2提示disknotready,就说明当前硬盘没有接在上次mhdd默认的那个口上,此时可以使用port命令重选择硬盘〔〕。
init:硬盘初始化,包括devicereset〔硬盘重置〕、settingdriveparameters〔设定硬盘参数〕、