Техническое обслуживание и устранение неисправностей накопителей на жестких магнитных дисках

Технические характеристики накопителей на жестких магнитных дисках и их устройство. Питание и охлаждение накопителей. Неисправности аппаратной и программной частей. Программы для проведения диагностики поверхности накопителя, его головок и электроники.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Министерство образования Иркутской области

Пояснительная записка

Техническое обслуживание и устранение неисправностей НЖМД

Руководитель К.Ю. Желтов

Студент А.В. Хутанов

2012



Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Жесткие магнитные диски

1.2 Характеристики

1.3 Устройство

1.4 SMART

1.5 Питание

1.6 Охлаждение

2. Специальная часть

2.1 Неисправности аппаратной части

2.2 Неисправности программной части

3. Техника безопасности

Заключение

Список используемой литературы



Введение

На сегодняшний день накопители на жестких дисках являются массовым продуктом, который имеется практически у каждого пользователя. НЖМД используются как для хранения ценных данных, так и для переноски информации между компьютерами. Глобальное распространение USB портов в автомагнитолах, портативных плеерах, мультимедиа станциях значительно расширило сферы применения.

Все НЖМД, в конце концов, выходят из строя. При этом вы можете слышать различные странные звуки, но в большинстве случаев - нет. Некоторые сбои могут быть частичными или временными и связанными с тем, что некоторые биты при обмене информации с ОС еще не обновились. IME - это одна из наиболее распространенных причин ошибок загрузки Windows, а не физический сбой НЖМД. Но почему то большинство людей покупают новый жесткий.

Существует много программ для проведения диагностики как поверхности накопителя, его головок, так и самой электроники. Также эти программы могут считывать статистику SMART с вашего жесткого и определить какое количество сбоев наблюдалось при работе и тем самым спрогнозировать его состояние (в некоторых случаях возможно спрогнозировать срок службы).



1. Общая часть

1.1 Жесткие магнитные диски

Накопимтель на жёстких магнимтных димсках - запоминающее устройство (устройство хранения информации) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи.

Информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома -- магнитные диски. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров, а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

1.2 Характеристики

накопитель жесткий магнитный диск

Интерфейс (interface) -- техническое средство взаимодействия 2-х разнородных устройств, что в случае с НЖМД является совокупностью линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии (контроллеры интерфейсов), и правил (протокола) обмена. Современные серийно выпускаемые внутренние НЖМД могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel.

Ёмкость (capacity) -- количество данных, которые могут храниться накопителем. С момента создания НЖМД в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость современных накопителей (с форм-фактором 3,5 дюйма) на сентябрь 2011 года достигает 4000 Гб (4 терабайт) и близится к 5 Тб. В отличие от принятой в информатике системы приставок, обозначающих кратную 1024 величину (двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости используются величины, кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 Гб.

Физический размер (форм-фактор; dimension) -- почти все накопители имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма -- под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8, 1,3, 1 и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.

Время произвольного доступа (random access time) -- среднее время, за которое НЖМД выполняет операцию позиционирования головки чтения/записи на произвольный участок магнитного диска. Диапазон этого параметра -- от 2,5 до 16 мс. Как правило, минимальным временем обладают диски для серверов (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 -- это 3,7 мс), самым большим из актуальных -- диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 -- 12,5 мс. Для сравнения, у SSD-накопителей этот параметр меньше 1 мс.

Скорость вращения шпинделя (spindle speed) -- количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и средняя скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются накопители со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 5900, 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции). Увеличению скорости вращения шпинделя в винчестерах для ноутбуков препятствует гироскопический эффект, влияние которого пренебрежимо мало в неподвижных компьютерах.

Надёжность (reliability) -- определяется как среднее время наработки на отказ (MTBF). Также подавляющее большинство современных дисков поддерживают технологию S.M.A.R.T.

Количество операций ввода-вывода в секунду (IOPS) -- у современных дисков это около 50 оп./с при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии -- важный фактор для мобильных устройств.

Сопротивляемость ударам (G-shock rating) -- сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (Transfer Rate) при последовательном доступе:

- внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с;

- внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с.

Объём буфера -- буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных дисках он обычно варьируется от 8 до 64 Мб.

1.3 Устройство

Накопитель состоит из гермозоны и блока электроники.

Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, в некоторых моделях разделённые сепараторами, а также блок головок с устройством позиционирования, и электропривод шпинделя. Устройство позиционирования головок (сервопривод) - это малоинерционный соленоидный двигатель. Он состоит из неподвижной пары сильных неодимовых постоянных магнитов, а также катушки (соленоид) на подвижном кронштейне блока головок.

Рисунок 1- Схема устройства накопителя на жёстких магнитных дисках

Рисунок 2

На рисунке 2 представлена плата контроллера - это система управления, принимающая 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), приёма и обработки сигналов с датчиков устройства (система датчиков может включать в себя одноосный акселерометр, используемый в качестве датчика удара, трёхосный акселерометр, используемый в качестве датчика свободного падения, датчик давления, датчик угловых ускорений, датчик температуры).

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 в некоторых случаях 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 сравнение принятого сигнала с образцами. При этом выбирается образец, наиболее похожий по форме и временным характеристикам с декодируемым сигналом.

В гермоблоке расположен шпиндельный двигатель, вращающий пакет из одного или нескольких магнитных дисков, блок магнитных головок (сокращенно БМГ), ранее управляемый шаговым двигателем, а теперь - устройством под названием "звуковая катушка" (voice coil), а также предусилитель/коммутатор чтения/записи, смонтированный в микросхеме либо непосредственно на БМГ, либо расположенный на отдельной плате рядом с ней.

1.4 S.M.A.R.T

S.M.A.R.T (от англ. self-monitoring, analysis and reporting technology -- технология самоконтроля, анализа и отчётности) -- технология оценки состояния НЖМД встроенной...