12 лет назад 16 июня 2006 в 22:08 83

Жесткие диски становятся все более вместительными, создаются новые технологии и интерфейсы, благодаря которым увеличивается плотность записи и растет скорость передачи данных. Но у сверхскоростного прогресса есть и обратная сторона. Бывает, что производители выпускают на рынок винчестеры, изготовленные с применением недоработанных технологий. Этим объясняется массовый выход из строя некоторых моделей накопителей с похожими неисправностями.

Напомним, что винчестер состоит из двух основных частей: платы электроники (контроллера) и герметичного блока, заполненного обеспыленным воздухом. Внутри гермоблока расположены диски, магнитные головки чтения-записи и все остальные движущиеся детали. Причиной неработоспособности диска может быть как плата, так и гермоблок. Разработчики HDD используют множество сложных технологий, поэтому иногда ремонт за пределами завода-изготовителя бывает невозможен. В связи с этим неисправности можно условно разделить на две группы: устранимые и неустранимые.

УСТРАНИМЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ
Диагностику стоит начать с внешнего осмотра. Если на плате электроники есть сколотые или взорванные элементы, не стоит подключать диск к компьютеру. Нельзя также включать накопитель, когда нарушена его герметичность. В процессе ремонта винчестера большинство проблем, не связанных с платой электроники, решается программно, поэтому нет смысла вскрывать гермоблок и пытаться найти проблему там. Следует обратить внимание на разъем IDE: нередки случаи неправильного подключения шлейфа, в результате один или несколько контактов на разъеме отламываются или утапливаются внутрь.

Если визуально причину неисправности определить не удалось, нужно подключить жесткий диск к блоку питания. Исправный винчестер после подачи питания раскручивает шпиндель с дисками, при этом слышен звук набирающего обороты двигателя. HDD выводит магнитные головки из парковочной зоны и производит рекалибровку, при этом слышен один щелчок, а за ним – серия более тихих щелчков.

На этом этапе сразу же выявляются некоторые неисправности электроники. Если диск не издает никаких звуков, то, скорее всего, причина в неработоспособности контроллера. Обычно проблемы связаны с выходом из строя цепей питания, микросхемы управления позиционированием головок и шпиндельным двигателем, а также процессора и микросхемы ПЗУ.

Распространенный дефект винчестеров фирм Seagate и Samsung – пробой защитных стабилитронов в цепях питания 5 и 12 В. Из-за короткого замыкания срабатывает защита блока питания, и компьютер с подключенным жестким диском не включается. Как правило, в таких случаях достаточно выпаять сгоревшую деталь, и HDD сможет нормально работать. Но при очередном скачке напряжения возможны более серьезные последствия для диска, поэтому желательна замена сгоревших стабилитронов на исправные аналоги.

На картинке нужно выделить две детали черного цвета, которые стоят чуть выше середины фотографии перпендикулярно друг другу, рядом с каждой из них значком “>” обозначена полярность. Нужно сделать чтобы они были нормальные (в кружках, например), а вся остальная часть фотографии блеклая. Или по-другому их выделить, чтобы было понятно, что это они.

Если же при включении винчестера слышен привычный гул запустившегося двигателя, но диск не распарковывает головки или же в цикле издает щелчки, то проблема может быть как в плате электроники, так и внутри гермоблока. На IBM DTLA и более поздних моделях это нередко происходит из-за плохого контакта платы электроники и разъема на гермоблоке. Похожая неисправность у Seagate связана с обгоранием контактов с обратной стороны платы.

На HDD Quantum FireBall CX, LCT08, LCT10, LCT15 обычно выходит из строя микросхема позиционирования головок (Philips TDA5247 или ее аналог Panasonic AN8428), при этом винчестеры стучат блоком магнитных головок об упор ограничителя хода. Не стоит исключать случаи, когда на винчестер кем-либо была установлена неподходящая плата электроники. Это может привести к непредвиденным последствиям. Но чаще всего подозрительные звуки, издаваемые жестким диском, свидетельствуют о серьезных неисправностях гермоблока.

Если вышла из строя интерфейсная часть контроллера, то винчестер может некорректно определяться в BIOS или же не определяться совсем. Еще одной причиной некорректной работы жесткого диска может оказаться неправильная установка конфигурационных перемычек. Из-за этого некоторые винчестеры могут просто не запуститься. У продукции фирмы Western Digital есть одна особенность, из-за незнания которой диск может показаться неисправным. В отличие от других современных винчестеров здесь есть два различных положения перемычек для состояния Master. В одном случае подразумевается наличие второго устройства (Slave), а в другом – его отсутствие. Поэтому диск может быть неправильно сконфигурирован, хотя на первый взгляд положение перемычек не вызывает подозрений.

Также с неисправностью платы может быть связана нестабильная работа винчестера. Заводской дефект контроллера со временем проявляется на всех HDD Fujitsu MPF3xxxAH и MPG. Причина заключается в неисправности микросхем производства Cirrus Logic. Похожие проблемы часто возникают с IBM Deskstar 120GXP (IC35L0x0AVVA07-0), где выходит из строя микросхема канала чтения-записи.

Для ремонта платы электроники необходимы навыки работы с тестером и осциллографом, но более подробное рассмотрение этого вопроса выходит за рамки данного материала. Неисправную плату электроники несложно заменить, но могут возникнуть трудности с поиском подходящего аналога. Дело в том, что жесткие диски одной модели могут иметь различия, а в некоторых случаях представляют собой совершенно разные устройства. Это в большой степени относится к HDD производства Western Digital, у которых каждая модель имеет множество модификаций. Отсутствие визуальных отличий не гарантирует совместимость плат электроники, возможны различные версии встроенного ПО (firmware). В таких случаях приходится перепаивать микросхему ПЗУ или перепрограммировать ее содержимое.

Если плата полностью исправна, но винчестер не определяется в BIOS, то причина – в некорректной работе микропрограммы, записанной на дисках внутри гермоблока. К примеру, нестабильная работа микросхем производства Cirrus Logic приводит к ошибкам в служебной зоне вышеупомянутых моделей винчестеров Fujitsu. А у HDD Samsung стуки, издаваемые блоком магнитных головок, нередко бывают вызваны разрушением отдельных модулей микропрограммы. При серьезных ошибках в служебной информации дисков Maxtor вместо названия модели выдается заводской псевдоним, а параметры винчестера определяются неверно. Так, например, Maxtor 6Y060L0 (DiamondMax+ 9) превратится в “Maxtor CALYPSO”, а Maxtor 6E030L0 (DiamondMax+ 8) станет определяться как “Maxtor N40P”.

Одной из самых распространенных проблем является появление сбойных областей на диске (так называемых бэд-блоков – bad block). Это может быть вызвано как физическим разрушением жесткого диска, так и ошибками в его микропрограмме. Для определения характера неисправности потребуется программная диагностика.

НЕУСТРАНИМЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ
К этому виду неисправностей отнесем случаи, когда ремонт диска невозможен или экономически невыгоден. Обычно такие винчестеры представляют интерес только для восстановления данных, так как работа с ними требует значительных затрат. Типичная ситуация – выход из строя головок чтения-записи или микросхемы предусилителя/коммутатора, которая расположена внутри гермозоны на блоке магнитных головок (БМГ).

Такая проблема характерна для Quantum FireBall AS и Maxtor D540X-4K. У винчестеров этой модели постепенно выходит из строя микросхема предусилителя/коммутатора. Симптомы этой неисправности – громкий стук блока головок. Замена коммутатора или БМГ – очень трудоемкая операция. Кроме громких щелчков, издаваемых жестким диском, неисправность блока головок может проявляться по-другому. Например, на Seagate U6 и других аналогичных моделях может не запускаться шпиндельный двигатель из-за сгоревшей микросхемы коммутатора.

У накопителей фирм Maxtor и Seagate нередко происходит загрязнение головок, что приводит к появлению огромного количества bad-секторов, а в некоторых случаях – к невозможности чтения служебной информации и зависанию винчестера на этапе инициализации. Известны случаи частичного выхода из строя коммутатора, когда переставала работать запись на диск.

Еще одной из распространенных проблем является нарушение герметичности. Обычно это происходит по неосторожности пользователей, но бывают и исключения: случалось самопроизвольное разрушение уплотнителя крышки гермоблока на дисках IBM Deskstar 60GXP (IC35L0x0AVER07-0), причем у всех HDD этот дефект проявлялся в одном и том же месте сбоку диска. Попадание пыли внутрь гермоблока приводит к быстрому разрушению поверхности магнитных дисков и головок чтения-записи.

Серьезные механические повреждения внутри HDD, вызванные ударом или другими причинами, приводят к невозможности использования винчестера. Например, это может быть смещение оси вращения дисков, выход из строя головок, разрушение поверхности дисков. Из-за высокой точности применяемых механизмов винчестеры не переносят таких повреждений. Эти неисправности считаются наиболее сложными в отношении восстановления данных.

Из других проблем стоит отметить обрыв обмоток двигателя, заклинивание его шпинделя и остановку головок за пределами парковочной зоны с последующим их прилипанием к поверхности пластин. Эти случаи встречаются значительно реже, причем иногда удается вернуть полную работоспособность диска.

ПРОГРАММНОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ HDD
Программное обеспечение, используемое для диагностики неисправности и восстановления жестких дисков, делится на сервисное, коммерческое и бесплатное/условно бесплатное. В отличие от сервисных и коммерческих разработок в основе большинства бесплатно распространяемых программ лежит использование стандартных команд, определенных в спецификации интерфейса IDE. Такие утилиты работают с дисками без перехода в технологический режим, поэтому их возможности ограничены. Использование этих программ возможно лишь в тех случаях, когда накопитель выходит в состояние готовности и корректно определяется в системе.

Для начала стоит посмотреть состояние атрибутов SMART. SMART (Self Monitoring And Reporting Technology) – технология самоконтроля и отчета. В процессе работы диск сохраняет в таблицах SMART информацию о возникших ошибках, а также контролирует некоторые другие параметры. Когда величина того или иного атрибута достигает порогового значения, происходит установка аварийного бита, о чем можно узнать в некоторых версиях BIOS, а также с помощью различных диагностических программ.

Наиболее критичными атрибутами SMART являются следующие:

– Reallocation Sector Count – количество переназначенных секторов
– Raw Read Error Rate – частота появления ошибок при чтении данных
– Spin Retry Count – количество повторов попыток старта шпинделя диска
– Seek Error Rate – частота ошибок позиционирования головок.

Как правило, изменение этих параметров связано с деградацией физических характеристик накопителя, что может привести к его выходу из строя. Далее следует проверить состояние поверхности диска. Это можно сделать с помощью программы MHDD, подав команду SCAN. Если проверка показала небольшое количество ошибок, можно попробовать скрыть их с помощью операции переназначения секторов (remap, assign).

После подачи соответствующей команды винчестер скроет сбойный сектор, добавив его в растущую таблицу дефектов (Grown list, G-list). При последующем обращении к этому участку произойдет перенаправление в резервную зону, находящуюся в конце диска. Такой способ скрытия дефектов отрицательно сказывается на скорости работы винчестера из-за дополнительных перемещений головок. Поэтому при большом количестве секторов в G-list будут заметны существенные провалы на графике чтения.

Bad-секторы могут оказаться программными. Так, иногда сбойные участки представляют собой секторы с неверной контрольной суммой, но физического повреждения поверхности нет. Это можно исправить с помощью записи в ошибочные сектора. Например, на накопителях фирмы IBM данную проблему позволяет решить фирменная утилита Drive Fitness Test. Но, как правило, сбойные сектора не появляются просто так, поэтому нужно искать причину.

У HDD IBM это может происходить из-за заводской недоработки платы электроники, в результате этого появляется неконтакт между контроллером и гермоблоком. В некоторых случаях запись на диск также позволяет избавиться от провалов в графике чтения, в основном это относится к Maxtor DiamondMax+ 8, FireBall 3 и другим. Если при проверке поверхности диска найдено очень большое количество сбойных участков, то причина может заключаться в некорректной работе микропрограммы или одной из головок. Эти неисправности устраняются с помощью специального программного обеспечения, работающего с винчестерами в технологическом режиме.

Все выпускаемые HDD с интерфейсами IDE и SATA поддерживают технологию уменьшения объема диска с помощью технологии HPA (Host Protected Area), которая позволяет отключить часть пространства в конце диска. Таким образом, если дефекты расположены ближе к концу диска, то они попадут в неиспользуемую область и не будут доступны операционной системе, а в BIOS определится меньший объем винчестера. В программе MHDD эта возможность реализована с помощью команды HPA, а возврат в первоначальное состояние осуществляется командой NHPA.

Современные жесткие диски поддерживают защиту данных с помощью пароля. Из-за сбоев в работе может произойти самопроизвольная установка пароля, при этом диск определяется в BIOS, но отвергает команды при обращении к нему. Иногда эту проблему удается решить, зная инженерный пароль. Если же пароль неизвестен или не позволяет снять защиту, необходимо редактирование служебной зоны накопителя.

Специализированные комплексы ПО
Многие проблемы винчестеров устранить бесплатными программами невозможно. Для доступа к служебной информации и редактирования микропрограммы требуется наличие специализированного программного обеспечения. В России наиболее распространены программно-аппаратные комплексы PC3000 производства Ace Laboratory и HDD Repair Tool от BVG-Group. Многие специалисты используют собственные разработки в этой области.

Все эти программы отличаются от свободно распространяемых применением специальных инженерных команд, различных для разных семейств накопителей. Поэтому для каждой модели винчестера пишется своя утилита. В основе их создания лежит принцип реверсивной инженерии, то есть изучение механизмов и алгоритмов работы устройства. Также необходимые команды могут быть получены непосредственно от производителя, но, как правило, большинство разработчиков не предоставляют такую информацию.

Основная функция специализированных программных комплексов – работа со служебной зоной, прошивкой ПЗУ и поверхностью накопителя. Помимо серворазметки, которая наносится на диски на заводе, в состав служебной информации входит управляющая микропрограмма и конфигурационные таблицы. Они записаны на диске в виде модулей, каждый из которых занимает один или несколько секторов (1 сектор = 512 байт). Доступ к служебной информации возможен только после перевода накопителя в сервисный режим. Модули могут быть сохранены в виде файлов на системном диске, отредактированы и записаны обратно в служебную зону HDD. Некоторые диски поддерживают работу со служебной зоной через COM-порт с использованием обычного терминала.

Среди модулей служебной информации стоит отметить следующие:
– заводская таблица дефектов – P-list (Primary list);
– растущая (пользовательская) таблица дефектов – G-list (Grown list);
– транслятор;
– адаптивные параметры настройки накопителя;
– паспорт диска;
– таблицы SMART.

В заводскую таблицу дефектов изготовителем заносятся bad-сектора, выявленные на этапе производства. Накопитель пропускает такие сбойные участки, не обращаясь к ним, при этом в конце дисковое пространство дополняется секторами из резервной зоны. Из-за особенностей технологии производства пластин скрытые дефекты есть на всех современных винчестерах. В отличие от переназначения секторов заводской способ скрытия дефектов не приводит к падению скорости винчестера.

Растущая таблица дефектов была рассмотрена ранее. Ее особенность заключается в том, что добавление дефектов не приводит к разрушению данных, сохраненных на HDD. Некоторые накопители во время работы осуществляют автоматическое переназначение появившихся сбойных секторов. Однако при переполнении таблицы может произойти сбой в микропрограмме, что приведет к неисправности винчестера. Некорректное скрытие сбойных секторов – одна из типичных проблем винчестеров Maxtor.

Утилиты комплекса PC3000 позволяют редактировать таблицы дефектов, а также переносить дефекты из G-list в P-list. Транслятор – это часть микропрограммы, которая устанавливает соответствие между физической и логической структурой диска с учетом содержимого таблиц дефектов. Чтобы изменения заводской таблицы дефектов вступили в силу, производится пересчет транслятора с последующим низкоуровневым форматированием (Low-Level Format), при этом диск будет пропускать сбойные участки на основании данных в таблицах дефектов.

Физические характеристики магнитных головок и поверхностей дисков отличаются, поэтому на заводе осуществляют их точную настройку при помощи адаптивных параметров. В большинстве случаев запись модулей с адаптивами от другого накопителя приводит к полной неработоспособности диска. Наиболее явно это проявляется на винчестерах Fujitsu MPG3xxxAT объемом 10 и 20 Гб, где для каждого гермоблока используется уникальная прошивка ПЗУ с соответствующими адаптивными параметрами в служебной зоне. Из-за утери содержимого ПЗУ возникают большие сложности при восстановлении такого винчестера.

Паспорт диска содержит информацию о модели диска, его серийном номере и объеме дискового пространства, доступного пользователю. Все эти данные могут быть легко отредактированы.
В таблицах SMART хранятся сведения о состоянии атрибутов SMART. Эти модули можно очистить и вернуть статус SMART в заводское состояние. Исключение составляет атрибут Reallocated Sector Count (количество переназначенных секторов). К примеру, на винчестерах производства Samsung состояние этого параметра зависит от количества дефектов в G-list. Когда он переполняется, возникает ошибка, для устранения которой потребуется очистка растущей таблицы дефектов или перемещение ее содержимого в P-list.

При значительных разрушениях служебной зоны накопитель не сможет самостоятельно выйти в готовность. Для некоторых моделей дисков можно загрузить лоадер (loader – загрузчик), который представляет собой часть микропрограммы. Это позволит произвести инициализацию диска и вывести его в состояние готовности для доступа к служебной информации. Стоит отметить технологию горячей замены гермоблока (hot-swap).

Она применяется, когда самостоятельная инициализация накопителя невозможна, и исправить ошибки в микропрограмме не получается. При этом подбирают совместимый винчестер, в процессе запуска происходит инициализация и загрузка микропрограммы в память контроллера. После этого останавливают шпиндель двигателя (режим Standby) и исправный гермоблок заменяют неисправным без выключения питания. Этот метод весьма опасен, поскольку при неосторожном обращении можно испортить плату электроники или гермоблок.

Если на одной из поверхностей обнаружено слишком много дефектов или же какая-то из головок перестала выполнять свои функции, может понадобиться отключение одной или нескольких поверхностей. Большинство утилит комплекса PC3000 предоставляет такую возможность. Если неисправная головка не разрушает диск с образованием царапин и пыли, то винчестер сможет нормально работать с меньшим количеством используемых головок. Такой способ практикуется на большинстве заводов-производителей, поэтому даже в магазине с большой вероятностью может попасться HDD с уменьшенным объемом, который внешне не отличается от других.

Например, на всех винчестерах Seagate Barracuda 7200.7 ST340014A с версией прошивки 3.54 есть отключенная головка. Еще одной особенностью современных жестких дисков является поддержка встроенного алгоритма проверки с последующим скрытием дефектов (Selfscan). После инициализации процедуры Selfscan винчестер в автоматическом режиме проводит самотестирование с выявлением и исправлением ошибок, а в некоторых случаях настраивает параметры калибровки головок, если они перестали соответствовать действительности.

В результате должен получиться полностью исправный диск, но на практике все обстоит гораздо сложнее. Во-первых, не для всех моделей дисков есть готовые программы самотестирования. Например, для Seagate U6 потребуется запись специальной прошивки ПЗУ, которая есть только у фирмы-производителя. Во-вторых, даже если самотестирование запущено, оно может завершиться с ошибкой или же зависнуть на каком-то из тестов. Тогда надо искать причину возникновения сбоя и начинать заново. Но Selfscan не панацея. Известно немало случаев, когда встроенный алгоритм тестирования не помогал решить проблему или даже усугублял ситуацию.

Ремонтируя винчестер, нужно четко представлять необходимость тех или иных действий. Чем больше возможностей имеют применяемые инструменты, тем серьезнее могут быть последствия от их неправильного использования. В данном материале не рассматривались особенности восстановления информации с неисправных дисков. Как правило, процесс восстановления данных существенно сложнее обычного ремонта HDD. Здесь ошибка специалиста может привести к куда более плачевным результатам, так как потерянная информация нередко стоит во много раз больше обычной железки.