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硬盘 绝密 维修 资料
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2013-01-08
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第 一 章 硬盘的物理结构和原理 第 二 章 硬盘的基本参数 第 三 章 硬盘逻辑结构简介 第 四 章 硬盘的物理安装 第 五 章 系统启动过程 第 六 章 硬盘的品牌 第 七 章 硬盘电路板测试及维修技巧 第 八 章 常用维修软件 第 九 章 专业维修软件PC3000 第 十 章 数据恢复 第十一章 典型故障及维修流程
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目 录
第 一 章 硬盘的物理结构和原理
第 二 章 硬盘的基本参数
第 三 章 硬盘逻辑结构简介
第 四 章 硬盘的物理安装
第 五 章 系统启动过程
第 六 章 硬盘的品牌
第 七 章 硬盘电路板测试及维修技巧
第 八 章 常用维修软件
第 九 章 专业维修软件
第 十 章 数据恢复
第十一章 典型故障及维修流程
第一章 硬盘的物理结构和原理
一、引言
自 年 推出第一台硬盘驱动器 至今已有四十多年
了,其间虽没有 那种令人眼花缭乱的高速发展与技术飞跃,但我们也确实
看到,在这几十年里,硬盘驱动器从控制技术、接口标准、机械结构等方面都
进行了一系列改进。正是这一系列技术上的研究与突破,使我们今天终于用上
了容量更大、体积更小、速度更快、性能更可靠、价格更便宜的硬盘。
如今,虽然号称新一代驱动器的 、、、
、、 等纷纷登陆大容量驱动器市场,但硬盘以其容量大、体积小、
速度快、价格便宜等优点,依然当之无愧地成为桌面电脑最主要的外部存储器,
也是我们每一台 必不可少的配置之一。
二、硬盘磁头技术
、磁头
磁头是硬盘中最昂贵的部件,也是硬盘技术中最重要和最关键的一环。传统的
磁头是读写合一的电磁感应式磁头,但是,硬盘的读、写却是两种截然不同的
操作,为此,这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到读写两种特性,从而
造成了硬盘设计上的局限。而 磁头( !"#),即磁
阻磁头,采用的是分离式的磁头结构:写入磁头仍采用传统的磁感应磁头(
磁头不能进行写操作),读取磁头则采用新型的 磁头,即所谓的感应写、
磁阻读。这样,在设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化,以得到最
好的读写性能。另外, 磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅
度,因而对信号变化相当敏感,读取数据的准确性也相应提高。而且由于读取
的信号幅度与磁道宽度无关,故磁道可以做得很窄,从而提高了盘片密度,达
到 $英寸 $,而使用传统的磁头只能达到 $英寸 $,这也是 磁
头被广泛应用的最主要原因。目前, 磁头已得到广泛应用,而采用多层结
构和磁阻效应更好的材料制作的 % 磁头(% !
"#)也逐渐普及。
$、磁道
当磁盘旋转时,磁头若保持在一个位置上,则每个磁头都会在磁盘表面划出一
个圆形轨迹,这些圆形轨迹就叫做磁道。这些磁道用肉眼是根本看不到的,因
为它们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区,磁盘上的信息便是沿着这
样的轨道存放的。相邻磁道之间并不是紧挨着的,这是因为磁化单元相隔太近
时磁性会相互产生影响,同时也为磁头的读写带来困难。一张 &'' 的 &
英寸软盘,一面有 ( 个磁道,而硬盘上的磁道密度则远远大于此值,通常一
面有成千上万个磁道。
、扇区
磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段,这些弧段便是磁盘的扇区,每个扇区
可以存放 $ 个字节的信息,磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时,要以扇
区为单位。&''& 英寸的软盘,每个磁道分为 ( 个扇区。
'、柱面
硬盘通常由重叠的一组盘片构成,每个盘面都被划分为数目相等的磁道,并从
外缘的“)开始编号,具有相同编号的磁道形成一个圆柱,称之为磁盘的柱面。
磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头,
因此,盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的 *+,即 -. #(柱面)、
*#(磁头)、+/(扇区),只要知道了硬盘的 *+ 的数目,即可确定
硬盘的容量,硬盘的容量0柱面数1磁头数1扇区数1$。
三、硬盘接口技术
硬盘接口是连接硬盘驱动器和计算机的专用部件,它对计算机的性能以及在扩
充系统时计算机连接其他设备的能力都有很大影响。硬盘驱动器接口的类型主
要有:
、 +2'$ 接口与 3+ 接口
+2'$ 是 42、2 时代的标准接口标准。+2'$ 最多可安装 '
个硬盘驱动器,允许最大硬盘空间为 。而 3+(3"/#+5..
! /6/,增强型小型设备接口)是 +2'$ 接口的改进版,但
与 +2'$ 接口互不兼容。3+ 支持的硬盘容量上增加到 ,最大
数据传输率为 $/。目前这两种接口均已遭淘汰。
$、++ 接口
++(+5..578+-56/)即“小型计算机系统接口”是一
种系统级的接口,支持硬盘的容量突破了 $( 的限制,可以同时挂接 9 个
不同的设备。目前 ++ 接口有二个标准:++$ 和 ++。++$ 又称为
:++,在 (; 总线下能达到 的数据传输率。而 ++ 包括
.++((; )、.< #++(含 ; 和 $; )和 .$
++。其中 .$++ 在 (; 数据宽度下提供 ' 的数据传输率,在
位总线下最高能达到 (。++ 接口的硬盘被广泛应用于网络服务器、工
作站和小型计算机系统上,但由于 ++ 接口硬盘的价格要比 3 接口硬盘高,
而且使用时还必须另外购买 ++ 接口卡,因而在家用电脑上仍以 3 接口的
硬盘为主流。
、3 接口
3(# !3./ /)接口是 57= 公司为解决老式的
+2'$ 接口速度慢、成本高而开发出硬盘接口标准,亦即 2(2
/"5)接口标准。由于 3 接口的硬盘具有价格低廉、稳定性好、标
准化程度高等优点,因此得到广泛的应用。2 接口标准亦已由 2、2
$、2 发展到今天的 .2。
.2(也称为 .)是由 . 和 >885 公司共同提出
的硬盘接口标准,与 :2 相比,.2 有以下几个优点:
外部数据传率由 :2 的 & 提高到 &;
采用 循环冗余检验,通过两个寄存器的重复测试来提高数据传输的可靠
性;由硬盘直接产生选通信号,并且同时将数据传送到总线上,从而减少数据
传输的延迟时间。
要发挥 .2 的威力,除了要有一块 .2 接口的硬盘外,还需要
有操作系统和芯片组的支持。目前支持 .2 的芯片组包括 . 的
'24、''?4,+ +9(, 的 $、,? 的 .##
@,' 以及所有 "A 的芯片组。虽然,.2 向下兼容于
:2,两者都是使用 '7 的接口,但如果芯片组或操作系统不支持,
即使是 .2 硬盘也只能达到 & 的外部传输率。
'、333' 接口
333' 并不是硬盘专用接口,但它却可以方便地连接包括硬盘在内的
个不同设备,并支持即插即用和热插拨。在数据传输率方面,333' 可以
提供 、'、&$% 三档高速传输率,是现时所有硬盘望尘
莫及的。虽然目前市面上仍未能见到 333' 接口的硬盘,但由于 333
' 接口的先进性,它必然会取代 ++ 和 3 而成为明日的硬盘接口。目前
#<( 已支持 333'。
四、硬盘数据保护技术
硬盘容量越做越大,我们在硬盘里存放的数据也越来越多。那么,这么大量的
数据存放在这样一个铁盒子里究竟有多安全呢?虽然,目前的大多数硬盘的无
故障运行时间(2:)已达 , 小时以上,但这仍不够,一次故障便
足以造成灾难性的后果。因为对于不少用户,特别是商业用户而言,数据才是
系统中最昂贵的部分,他们需要的是能提前对故障进行预测。正是这种需求
与信任危机,推动着各厂商努力寻求一种硬盘安全监测机制,于是,一系列的
硬盘数据保护技术应运而生。
、+&&&&2&技术
+&&&&2&技术的全称是 +.6 ,.- #7
2/".-,即“自监测、分析及报告技术”。在 2 标准中,+&&&&2&
技术被正式确立。+&&&&2&监测的对象包括磁头、磁盘、马达、电路等,由
硬盘的监测电路和主机上的监测软件对被监测对象的运行情况与历史记录及预
设的安全值进行分析、比较,当出现安全值范围以外的情况时,会自动向用户
发出警告,而更先进的技术还可以提醒网络管理员的注意,自动降低硬盘的运
行速度,把重要数据文件转存到其它安全扇区,甚至把文件备份到其它硬盘或
存储设备。通过 +&&&&2&技术,确实可以对硬盘潜在故障进行有效预测,提
高数据的安全性。但我们也应该看到,+&&&&2&技术并不是万能的,它只能
对渐发性的故障进行监测,而对于一些突发性的故障,如盘片突然断裂等,硬
盘再怎么 5 也无能为力了。因此不管怎样,备份仍然是必须的。
$、:2 技术
:2( !: 2,驱动器健康检测)技术是 公司为其
硬盘开发的数据保护技术,它通过使用 :2 程序访问 硬盘里的 :2 微代
码对硬盘进行检测,可以让用户方便快捷地检测硬盘的运转状况。
据研究表明,在用户送回返修的硬盘中,大部分的硬盘本身是好的。:2
能够减少这种情形的发生,为用户节省时间和精力,避免因误判造成数据丢失。
它在硬盘上分割出一个单独的空间给 :2 程序,即使在系统软件不能正常工作
的情况下也能调用。
:2 微代码可以自动对错误事件进行登记,并将登记数据保存到硬盘上的
保留区域中。:2 微代码还可以实时对硬盘进行物理分析,如通过读取伺服位
置错误信号来计算出盘片交换、伺服稳定性、重复移动等参数,并给出图形供
用户或技术人员参考。这是一个全新的观念,硬盘子系统的控制信号可以被用
来分析硬盘本身的机械状况。
而 :2 软件是一个独立的不依赖操作系统的软件,它可以在用户其他任何
软件失效的情况下运行。
第二章 硬盘的基本参数
一、容量
作为计算机系统的数据存储器,容量是硬盘最主要的参数。
硬盘的容量以兆字节()或千兆字节(%)为单位,%0$'。但
硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取 %0,因此我们在 + 中或在格
式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。
对于用户而言,硬盘的容量就象内存一样,永远只会嫌少不会嫌多。 #<
操作系统带给我们的除了更为简便的操作外,还带来了文件大小与数量的日益
膨胀,一些应用程序动辄就要吃掉上百兆的硬盘空间,而且还有不断增大的趋
势。因此,在购买硬盘时适当的超前是明智的。目前的主流硬盘的容量为 %
和 %,而 $% 以上的大容量硬盘亦已开始逐渐普及。
其实,硬盘容量越大,单位字节的价格就越便宜。例如火球 % 的价格为
元,每 % 字节的价格为 元;而火球 % 的价格为 ,每 % 字节
还不到 ( 元。
硬盘的容量指标还包括硬盘的单碟容量。所谓单碟容量是指硬盘单片盘片的容
量,单碟容量越大,单位成本越低,平均访问时间也越短。目前市面上大多数
硬盘的单碟容量为 &'% 以上,而更高的则已达到了 %。
二、转速
转速B .7#或 +7 #.7#C是指硬盘盘片每分钟转动的圈数,
单位为 75。
目前市场上主流 3 硬盘的转速一般为 $75 或 '75,+ 的
“大灰熊”系列和 D 则达到了 9$75,是 3 硬盘中转速最快的。至于
++ 接口的硬盘,一般都已达到了 9$75 的转速,而更高的则达到了
75。
三、平均访问时间
平均访问时间B!//2 5C是指磁头从起始位置到达目标磁道位置,
并且从目标磁道上找到要读写的数据扇区所需的时间。
平均访问时间体现了硬盘的读写速度,它包括了硬盘的寻道时间和等待时间,
即:
平均访问时间0平均寻道时间@平均等待时间。
硬盘的平均寻道时间B!+E2 5C是指硬盘的磁头移动到盘面指定磁
道所需的时间。这个时间当然越小越好,目前硬盘的平均寻道时间通常在 (5
到 $5 之间,而 ++ 硬盘则应小于或等于 (5。
硬盘的等待时间,又叫潜伏期B?/-C,是指磁头已处于要访问的磁道,等
待所要访问的扇区旋转至磁头下方的时间。平均等待时间为盘片旋转一周所需
的时间的一半,一般应在 '5 以下。
四、传输速率
传输速率B26C硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度,
单位为兆字节每秒()。硬盘数据传输率又包括了内部数据传输率和外部
数据传输率。
内部传输率B.26C也称为持续传输率B+8 #
26C,它反映了硬盘缓冲区未用时的性能。内部传输率主要依赖于
硬盘的旋转速度。
外部传输率(3D.26)也称为突发数据传输率(8
26)或接口传输率,它标称的是系统总线与硬盘缓冲区之间
的数据传输率,外部数据传输率与硬盘接口类型和硬盘缓存的大小有关。
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