Неисправности жестких дисков и их диагностика

Жёсткий диск (винчестер, HDD) — один из самых ненадёжных узлов как компьютера, так и ноутбука. Связано это с тем, что жесткие диски имеют как механические подвижные узлы, так и электронные платы управления. Любой механический узел вносит большую ненадёжность, связанную с тем, что механические узлы сильно страдают от вибраций, трясок, ударов.

Устройство жестких дисков

Мы не будем в подробностях описывать устройство жесткого диска, однако рассмотрим основные узлы, чтобы понимать, с какими неисправностями можно встретиться.

Винчестер состоит из гермоблока и платы питания и управления.

Гермоблок (HDA) герметичен, чтобы пыль не попала внутрь, однако вакуума внутри нет. Гермоблок заполняется воздухом с давлением в одну атмосферу для создания «воздушной подушки» между дисками и головками. Требования к чистоте воздуха чрезвычайно велики — не должно быть пылинок размером более 0,3 мкм. В связи с этим винчестеры ни в коем случае нельзя разбирать в обычных условиях.

Вот как выглядит гермоблок изнутри:

Внутри гермоблока установлен шпиндель (ось) с насаженными на него одним или несколькими магнит­ными дисками («блинами»), расположенными друг над другом. Под ними расположен двигатель, который раскручивает шпиндель до нужной скорости.
Иногда возникает проблема с клином подшипников двигателя шпинделя, в результате чего двигатель не может раскрутить диски.

Магнитные головки объединены в блок магнитных головок (БМГ), который перемещает их всех одновременно и позиционирует над нужным цилиндром магнитного диска. Привод БМГ перемещает головки от центра дисков к их краям и устанавливаются на заданный цилиндр. Он называется позиционером.
Ближе к разъёмам внутри гермоблока находится поворотный позиционер маг­нитных головок. Обмотка позиционера представляет собой постоянный магнит (статор). Позиционер соединяется с платой предусилителя гибким ленточным кабелем или одно­жильными проводами. В типичной конструкции привода подвижная катушка (voice coil) жестко соединена с блоком головок и размещается в поле постоянного магнита, за счет чего, когда управляющие сигналы не подаются на БМГ, он всегда находится в одном и том же положении — положении парковки. В запаркованном положении головки находятся на краю диску и не могут повредиться при тряске, как не могут и поцарапать поверхность магнитных дисков.
Современные накопители на жестких дисках имеют функцию автоматичес­кой-парковки магнитных головок, т. е. при отключении питания головки устанавливаются на определенный, чаще всего последний, цилиндр. Эта парковочная секция называется Landing Zone, или сокращенно L-Zone.
При работе электрический импульс, по­ступая на катушку, вызывает ее смещение относительно жестко закреплен­ного постоянного магнита, перемещая при этом блок головок на заданный угол.
Предусилитель-коммутатор обеспечивает усиление сигнала, подаваемого с магнитных головок при чтении на плату управления.

Проблемы с чтением данных могут возникнуть как из-за повреждения самих головок, так и выгорании микросхемы предусилителя или же повреждении самих магнитных дисков (царапины или запилы на ней).

В приводах с подвижной катушкой используется специальная система позиционирования головок, называемая сервоприводом, в основе которой лежит использование сигнала обратной связи, несущего информацию о ре­альном взаимном расположении дорожек и головок.
При производстве винчестера происходит разметка поверхности, разделение её на дорожки и заполнение специ­альной технической информации — сервокодов или сервометок. По ним головки и будут ориентироваться, позиционируясь над тем или иным сектором. Сервометки не стираются ни при одном из видов форматирования, однако могут повредиться по нарушении целостности поверхности.

Плата электроники содержит микросхему управления двигателем шпинделя, приводом БМГ и контроллер-процессор с уникальной прошивкой. Часто функции управления выполняет микросхема комбодрайва. При выходе её из строя, винчестер естественно окажется неработоспособным — не будет издавать звуков.
Если вы хотите подробнее изучить структуру HDD — нажмите на картинку ниже.

Типичные неисправности жестких дисков

Все неисправности винчестеров можно подразделить на программные и аппаратные. Аппаратные требуют ремонта диска для того, чтобы вытащить данные с него.

Чаще всего жесткие диски выходят из строя из-за падений, ударов и других механических повреждений. При этом часто повреждаются или сами головки, или царапается поверхность дисков или и то и другое. В этом случае необходимо заменить блок головок точно с такого же донора.
Бывают случаи, когда выходит из строя одна из головок и диск частично доступен. В этом случае возможно вычитывание данных по одной или нескольким головам без замены БМГ.

Предусилитель-коммутатор повреждается при бросках напряжения или при повреждении платы управления.
Плата управления может выйти из строя из-за нестабильности питания винчестера, плохих блоков питания компьютера.
Плата управления ремонтируется или чаще заменяется с донора с перепрошивкой диска (заменой служебки). К сожалению, сама по себе замена платы бесполезна и может даже «убить головы» БМГ из-за несовпадения физической информации и служебной информации о головах и секторах в прошивке.
Учитывая, что в контроллер вшивается уникальная прошивка, благодаря которой BIOS компьютера узнает все параметры винчестера, то при нестабильности питания или внезапных перезагрузках может слететь прошивка, и жесткий диск, электрически оставаясь исправным, перестанет определяться в BIOS или будет определяться неправильно. Служебная область («служебка») восстанавливается только в технологическом режиме на специальных стендах. Особенно сложны случаи повреждения транслятора — таблиц адресации секторов и дефектов диска.

Клин шпинделя встречается не так часто, но характерен для некоторых HDD Seagate и ноутбучных Toshiba. В этом случае производится ремонт двигателя, после чего с диска копируются данные. Заклинивание двигателя можно устранить и пересадкой блинов на исправный накопитель.

Встречаются случаи залипания голов БМГ на поверхности дисков. В таком случае производится вскрытие гермозоны и отвод голов в зону парковки. После этого делается копия на исправный винчестер на комплексе Data Extractor. Часто при залипании царапается поверхность дисков, так что не пытайтесь включать диск, после его выхода из строя, т.к. в таком случае не гарантируется 100% восстановление данных hdd.

Программные неисправности чаще всего связаны с повреждением секторов дисков (появление bad-секторов), что приводит, в свою очередь, к нарушению файловой системы. Данные пользователя оказываются недоступными. Процент успешного восстановления в каждом случае индивидуален и зависит от количества поврежденных блоков.

Диагностика состояния жесткого диска

Если диск не работоспособен, не определяется в BIOS, издает нехарактерные звуки, то во всех этих случаях сразу отдайте его специалистам, не пытайтесь восстановить его самостоятельно: каждое включение (особенно при проблемах с головами), а тем более вскрытие усугубит ситуацию.
Если же винчестер корректно определяется, но загрузить операционную систему не получается или же данные недоступны, то в первую очередь необходимо проверить состояние жесткого диска с помощью диагностики SMART-атрибутов.

Технология S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysing and Reporting Technology) — это технология оценки состояния жёсткого диска с помощью процедуры встроенной самодиагностики диска.
SMART производит наблюдение за основными характеристиками накопителя. Каждой характеристике на заводе присваивается изначальное значение — 100 или 254. Также для каждого атрибута задано пороговое значение — минимальное, по достижении которого диск считается поврежденным. По мере работы накопителя и его износа эти значения (current value) все время уменьшаются, пока не достигнут порогового значения (threshold value).

Ваша задача — проверить критические параметры на предмет их достижения порога.
Критическими параметрами здоровья диска считаются: Raw Read Error Rate, Spin-Up Time, Reallocated Sectors Count, Seek Error Rate, Spin-Up Retry Count, Reallocation Event Count, Current Pending Sector Count, Uncorrectable Sector Count.

Ухудшение атрибутов

• Raw Read Error Rate и Seek Error Rate говорит об износе магнитной поверхности или головок БМГ;
• Spin-Up Time и Spin-Up Retry Count говорят о проблемах в механике диска;
• Reallocated Sectors Count, Reallocation Event Count и Current Pending Sector Count, Uncorrectable Sector Count — о наличии bad-секторов — уже перемещенных bad-секторов и готовых к перемещению.

Проверить SMART-атрибуты винчестера можно с помощью специальных утилит — как платных, так и бесплатных.
Рекомендуем программы HDDScan, HDD Health, Victoria, MHDD, HD Tune.
Если вы обнаружите большое число bad-секторов, то не пытайтесь сами восстановить данные с помощью таких программ как Easy Recovery — они эффекта дадут мало, и  только усложнят дальнейшее восстановление данных диска профессиональным софтом - сразу обратитесь к нам для профессионального восстановления данных.

Читать все новости...