В этом разделе мы постараемся ответить на вопросы исключительно технического характера, которые часто возникают как у наших клиентов, так и у пользователей ПК и IT-специалистов. Вся информация предоставлена эксперт-инженером. Вопросы, касающиеся организационной составляющей и предупреждения проблем с носителями данных, рассмотрены в разделе "Что необходимо знать до обращения к нам ". Некоторая техническая информация присутствует в разделе "Ссылки ".
развернуть все
- Слышал, что даже на абсолютно новых жёстких дисках уже есть дефектные секторы (bad sectors или «бэд-блоки») — правда ли это и как такое возможно?
- Да, это так. Нужно понимать «природу» таких секторов. В процессе производства жёсткий диск проходит специальный цикл технологических тестов в автоматическом режиме, суммарное время прохождения которых варьируется в зависимости от модели и ёмкости диска и может составлять от двух часов до нескольких суток. Собственно, в целом процедура такого «самотестирования» так и называется — SelfScan. Цель некоторых тестов — выявить потенциальные ошибки или нестабильности качества поверхности магнитной пластины, т. е. спрогнозировать проблемные секторы и занести их в таблицу дефектов накопителя, которая находится в служебной области. Такая таблица (дефект-лист) есть в любом жёстком диске. Точнее, листов этих у современного накопителя несколько, но пока речь пойдёт про «основной» из них — P-List (primary list). В дальнейшем эти секторы исключаются из трансляции; соответственно, данные пользователя на них уже не попадут. Обычными тестами чтения-записи такие секторы выявить на новом накопителе почти невозможно, поэтому алгоритм использует различные методы повышения вероятности ошибки. Для этого микропрограмма, управляя микросхемой канала чтения-записи на «низком уровне» (то есть на уровне управляющих регистров), искусственно ухудшает характеристики электронной схемы усилителя и фильтра, а также и некоторые другие параметры (подробнее об этом — ).
Таким образом, диск, «сходящий с конвейера», имеет некоторое количество записей в его заводской таблице дефектов, и это совершенно нормальное явление. Даже несмотря на то, что в некоторых случаях количество выявленных SelfScan-ом дефектов может исчисляться десятками тысяч. Впрочем, нами фиксировались ситуации, когда дефект-лист с завода не содержал ни одного дефекта — это отмечалось на некоторых определённых семействах накопителей. Но это было скорее исключение, чем правило и в настоящее время практически не реально. Естественно, эти дефекты незаметны для пользователя, и, к тому же, имеют «мягкую» природу. Ну а если вы купили новый диск и обнаружили там явные дефекты с помощью штатных средств, например, средств операционной системы или с помощью тестовых программ, то такой диск необходимо обменять по гарантии, так как эти дефекты — прямое следствие неправильной транспортировки накопителя или каких-либо других проблем.
Отдельно отметим ситуацию с электронными накопителями. На SSD и почти на всех USB Flash Drive («флэшках») тоже существует такое понятие, как заводское самотестирование, во время которого производится дефектовка деградировавших или некачественных страниц памяти. Производится стирание блока, затем прописывается определённый паттерн данных, а потом отслеживается работа ECC-кода при чтении. Если количество бит на страницу, для которых потребовалась коррекция, превысило заданную величину, либо количество ошибок вообще превысило корректирующую способность применяемого кода, то такой блок считается сбойным и не способным качественно и долговременно хранить информацию. После окончания тестирования такие блоки помечаются в служебных таблицах. Программная реализация может быть разной — в основном, это не отдельные таблицы, а специальные пометки в таблицах трансляции накопителя. Как можно заметить, идеология подхода к дефектам у жёстких дисков и флэш-накопителей практически одинакова.
- Решил прочитать значения SMART на своём жёстком диске и обнаружил, что некоторые атрибуты отличаются от первоначальных 100%-ных значений. Насколько я понимаю, это означает, что какие-то узлы в HDD начали деградировать? Стоит ли верить SMART?
- Однозначно судить о состоянии диска, оценивая динамику изменения атрибутов SMART нельзя. Работа подсистемы SMART представляет из себя периодическое сканирование параметров различных узлов HDD и возникающих ошибок и к прогнозу реального выхода диска из строя имеет слабое отношение, а часто — вообще никакого. Даже «забракованный» SMART-ом диск может прослужить ещё много лет, в то время как диск, на котором SMART был всегда в идеальном состоянии, может неожиданно выйти из строя в любой день. Постепенная деградация каких-либо узлов — нормальное явление для диска, который действительно работает, а не лежит в упаковке на складе, и обычно уровня деградации с запасом хватает для того, чтобы диск, при правильной эксплуатации, не вышел из строя до его морального устаревания.
Ещё по поводу достоверности SMART мы можем добавить, что деградация некоторых узлов фиксируется в недокументированных атрибутах (например таких, как Disk Shift, GMR Amplitude), поэтому реальная целостная картина подобных деградаций пользователю недоступна. А большинство документированных параметров слишком сильно зависят от внешних факторов и особенностей эксплуатации. Например, такой параметр как Seek Error Rate, никакого отношения к износу диска иметь не будет, если вы часто пользуетесь высокоскоростным CD/DVD-приводом, из-за которого периодически сильно вибрирует весь корпус компьютера (это только пример; понятно, что в настоящее время оптическими приводами комплектуются крайне мало ПК). Разумеется, ошибки позиционирования при этом будут происходить часто (хотя у них и не будет заметных внешних проявлений для пользователя), и значение соответствующего атрибута может стремительно увеличиваться, создавая этим ложную тревогу. Поэтому анализировать показания SMART следует вдумчиво и без лишнего фанатизма и паники. Разумеется, существует немало ситуаций, когда такой анализ, даже разовый (то есть не мониторинг), может принести ощутимую пользу при диагностике. Здесь, наверное, уместно полагаться больше на опыт, чем на сухие цифры.
Так как количество атрибутов достаточно велико (около двадцати), а многие из них хоть и могут оказаться полезны для различного рода анализов, но являются исключительно информационными (например количество включений-выключений, температура, G-Sensor error rate, общее количество часов работы диска, и т. п.), то возникает вопрос — какие из них имеют наибольшую корреляцию с выходом диска из строя? Другими словами, на какие атрибуты надо обращать наибольшее внимание? На наш взгляд, таких атрибутов всего три: Raw read error rate, атрибут 1 (это общее количество самых разных ошибок и сбоев, зафиксированных в канале чтения), Reallocated sector count, атрибут 5 (количество переназначенных секторов, т. е. выявленных бэд-блоков в процессе эксплуатации накопителя) и Current pending sectors count, атрибут 197 (количество так называемых «кандидатов» в бэд-секторы — это нестабильные секторы, но пока ещё не переназначенные и не занесённые в таблицу G-List и пока не влияющие на предыдущий упомянутый атрибут). Что касается атрибута 1, то на некоторых накопителях (например, почти на всех Seagate) увеличение его RAW значения в процессе эксплуатации — совершенно нормальное явление. Остальные два явно свидетельствуют о начинающихся проблемах либо с поверхностью накопителя (если RAW значения исчисляются десятками, либо динамика увеличения незначительная), либо, в случае очень больших значений или резкой динамики — о проблемах с головками чтения-записи или других проблемах механического характера (таких как разрушение подшипника шпиндельного двигателя или смещение дискового пакета). Если же вы заметили, что значения этих атрибутов незначительно увеличились (в пределах нескольких единиц), тревогу бить пока определённо рано — нужно просто понаблюдать за динамикой изменений. Вполне возможно, что сбой имеет разовую природу, и накопитель проработает довольно долго. В заключение отметим атрибут Ultra-ATA CRC error count, атрибут 199 — он сигнализирует об ошибках, возникающих при передаче данных по интерфейсу, а конкретнее — при фиксации ошибок контрольных сумм в пакетах данных протокола UDMA. На практике это редко бывает связано с какими-либо деградациями в самом накопителе. Чаще всего при проблемах с этим атрибутом нужно проверить качество интерфейсного кабеля и его контактов, и, при подозрениях, заменить кабель на новый.
- Мой диск при работе настолько сильно греется, что не терпит рука. Из-за чего он такой горячий и нормально ли это?
- Действительно, некоторые диски при работе сильно нагреваются. Непосредственно причину нагрева устранить нельзя, она заложена в особенности схемотехники диска. Нюансы могут различаться. Источником нагрева могут служить как микросхемы на плате контроллера, так и катушка позиционера в гермоблоке — в разной степени. Требования к характеристикам дисков, регламентирующих скорость позиционирования (к примеру, Track-To-Track seek) постоянно увеличиваются; соответственно, от сервосистемы требуется бо́льшая стабильность и быстродействие, поэтому ток в катушке, генерируемый специальной микросхемой («драйвером») может быть довольно велик, что сказывается на нагреве. Если ваша рука, напрямую контактирующая с корпусом HDD действительно «не терпит», то это означает, что текущая температура диска примерно равна (или превышает) 45-50 градусов Цельсия. С точки зрения надёжности, эксплуатировать диск при таких высоких температурах (выше 50 С) мы крайне не рекомендуем и всегда советуем нашим клиентам поставить в систему дополнительный вентилятор. Затраты на стоимость вентилятора и на незначительное повышение шума от него однозначно стоят того, чтобы продлить жизнь вашему HDD и улучшить стабильность его работы.
Самое печальное, что от повышенных температур постепенно деградируют, в основном, не электронные компоненты контроллера и не механические узлы HDD, а магнито-резистивные элементы головок чтения-записи, поэтому последствия перегрева могут быть довольно тяжёлыми — вплоть до запиливания магнитных поверхностей из-за вспучивания специального полимерного защитного покрытия-любриканта и образования в нём микроскопических полостей. Впрочем, механизм таких разрушений крайне плохо поддаётся детальным исследованиям и пока фигурирует на уровне гипотез, но определённая статистическая связь уже просматривается.
- А подскажите, какой накопитель лучше выбрать для покупки? Характеристики не важны, важна надёжность — мой предыдущий диск похоронил весь мой фотоархив:(
- В среде наших коллег уже сформировалось устойчивая «присказка», суть которой гласит: «Хочешь нажить себе врага — порекомендуй ему определённую модель носителя данных». Что касается потери информации, то её можно было бы предотвратить, если бы вы своевременно начали пользоваться нашими рекомендациями — в частности, регулярным резервированием важных файлов. По поводу накопителей с повышенной надежностью мы однозначно можем утверждать, что такого диска не существует. Все диски в общем плане устроены одинаково, и выходят из строя абсолютно все модели. Мы не сможем назвать модель диска, который не был у нас в ремонте или на восстановлении данных, и с трудом сможем назвать семейства, с которыми мы работали заметно реже остальных. Поэтому можем сказать только одно — главными факторами при выборе диска должны быть нормальное гарантийное обслуживание и соответствие требуемым характеристикам. Мы имеем в виду, что не стоит приобретать накопитель с «быстрыми» параметрами скорости доступа или трансфера, если такие характеристики не требуются для работы, а накопитель приобретается просто для хранения или переноса файлов (например, вместо 7200 RPM лучше приобрести накопитель со скоростью вращения 5400 RPM — будет и тише, и холоднее, и, в целом, надёжнее). Что касается параметров типа размера буфера (объём кэш-памяти) и скорости и типа интерфейса (SATA-3 вместо более старых или USB 3.x вместо более медленного USB 2.0) — то эти факторы на надёжность не влияют, но иметь более лучшие характеристики в этом смысле всегда предпочтительно. Отдельно упомянем выбор ёмкости накопителя. В целом, чем она меньше, тем надёжнее накопитель, хотя связь и не выражена явно. В любом случае, мы не советуем брать большую ёмкость с огромным запасом, если можно обойтись меньшей — например, если из важных данных у вас только фотоархив за 10 лет, который занимает, скажем, 50 Гигабайт, то вряд ли в ближайшие несколько лет он увеличится более чем в 10 раз. Соответственно, нет смысла заранее приобретать накопитель на 1 Терабайт — вполне можно обойтись и пятисотгигабайтным накопителем.
Применительно к современным жёстким и твердотельным дискам, можно сказать, что вероятность распределения отказов примерно одинакова у всех производителей, никаких «провальных» серий не наблюдается (в отличие от периода выпуска 1999-2002 годов), что частично подтверждается также распределением моделей дисков и на нашем складе. К тому же, имейте в виду, что если пытаться составлять статистику отказов любых изделий на основе данных какой-либо ремонтной организации, сервисного центра или продавца, то данная статистика будет неточной, так как, во-первых, необходимо учитывать специфику продаж конкретной марки изделия в конкретном регионе, а во-вторых, в организации наподобие нашей не попадает львиная доля дисков с ещё не истекшим сроком гарантии и с которых не требуется восстановление данных.
Корреляция надёжности со стоимостью накопителя прослеживается только при условии одинаковой ёмкости и бренда и, в целом, довольно мала. Наши наблюдения говорят о том, что накопители для более специфичного сегмента применения (в смысле, не бытового, а Enterprise — серверного, для видеонаблюдения, RAID Edition и тому подобного) действительно реже выходят из строя, но и стоимость их отличается значительно.
- Существуют ли какие-то базовые правила эксплуатации HDD и рекомендации для продления его срока службы?
- Основные принципы, безусловно, существуют, но даже тотальное их соблюдение не является залогом многолетней работы диска, а лишь уменьшает вероятность его отказа или потери данных. Попробуем их перечислить:
Качественный контакт питания и качество самого питания.
Рекомендуем использовать только качественные и проверенные марки БП с
оптимальным запасом по мощности;
- температурный режим
(при сильном нагреве крайне желателен дополнительный вентилятор);
- не слишком длинный шлейф, корректная настройка системы
(отсутствие «разгона» шины PCI, оптимальный режим UDMA, драйверы контроллера и пр.);
- отсутствие внешних механических воздействий,
например, вибрация от высокоскоростного СD-привода или немного расцентрованного
компакт-диска, постоянная неаккуратная переноска в сумке и карманах, задевание ногой системного блока, если он стоит под столом (да, и такое бывает);
- sleep-mode (режим энергосбережения).
Мы настоятельно рекомендуем выключать его в настройках вашей ОС при условии отсутствия специфических задач. Данное правило справедливо только
для настольных (стационарных) ПК. Не следует полностью выключать режим энергосбережения, например, в NoteBook;
- частые включения/выключения питания диска (или ПК) крайне нежелательны.
В основном, неисправности происходят в моменты переходных
процессов (чаще при включении питания). К примеру, если вам нужно поработать за компьютером в течение вечера с паузами (в несколько «подходов»), то во
время пауз ПК лучше не выключать;
- систематическое резервирование
важных файлов стоит делать вне зависимости от типа или характеристик накопителя и
вне зависимости от продолжительности его эксплуатации.
Мы не видим смысла часто производить различные виды мониторинга «здоровья» накопителя, например такие как просмотр Smart-статуса и его атрибутов или сканирование поверхности тестами чтения или верификации. Это вполне оправданно, если вы замечаете, что накопитель стал работать подозрительно. В случае же мониторинга «для профилактики», на наш взгляд, вы получите, скорее, «психологические» проблемы и неоправданное беспокойство по любой мелочи, навроде блока с увеличенным временем отклика. Сделайте очередную резервную копию всего важного и дайте диску поработать:)
Q:
Неоднократно слышал, что существуют модели дисков, емкость которых искусственно
занижена производителем и специалист может расширить такой диск чуть ли
не в два раза! Правда ли это? И если правда, то с какой целью занижается
емкость?
A: Да, это действительно правда. У нас уже есть опыт расширения некоторых
моделей до их первоначальной емкости, причем, после этого возникает курьезная
ситуация - при продаже диска клиенту трудно объяснить, что это новый диск,
так как его емкость не соответствует наклейке. А уменьшение емкости производится
на заводе-изготовителе по двум причинам. Первая, и по нашей статистике,
самая основная - маркетинговые соображения. При застоях продаж этим самым
создается дополнительный сектор рынка, а прибыль, по подсчетам, превышает
потери из-за уменьшения цены на диск. Вторая причина - банальная некондиция.
Грубо говоря, решение урезать диск возникает после анализа результатов
заводских тестов, о которых мы упоминали выше, и, если по результатам
оказывается, что во второй половине поверхности диска (которая ближе к
центру) имеются какие-либо проблемы или число ошибок превышает допустимый
критерий (например, число ошибок на зону, число ошибок на головку) - диск
"урезается" до размера своего младшего собрата в модельном ряду.
Это как один из примеров. Также можно просто уменьшить объем с помощью
уменьшения SPT (Sector Per Track), а само количество физических цилиндров
оставить прежним или произвести отключение одной из головок. Производятся
эти операции путем программной модификации служебной зоны диска и запуска
процесса настройки и самотестирования заново, при чем, в некоторых случаях,
все это происходит без какого-либо участия человека, т.е. решение о "урезании"
программа самосканирования принимает автоматически (имеется в виду, автоматический
перевод в младшую модель без отключения головок, только с помощью изменения
кол-ва физ. цилиндров или SPT; отключение головок может производиться
только специалистами-тестерами после анализа LOG-ов самотестирования).
Остается добавить, что моделей дисков, которые позволяют произвести такое
расширение, существует очень немного.
Q: Почти противоположная ситуация - клиент мне принес на апгрейд HDD, модель IBM IC35L010AVER07, но его емкость всего 10 GB! Серия этих IBM очень популярна, и вроде стандартная емкость для них - это 40 или 60 GB. Самое главное, что на диске честная заводская наклейка!
A: Действительно, большая часть выпускаемых накопителей этой серии имела емкость 40 GB. Но модель на 10 GB тоже существует, просто выпускалась очень мелкими партиями. В ней установлена только одна физическая головка, самая верхняя. Вообще, последнее время заметна тенденция появления накопителей с одной головкой. Это, например, Maxtor в slim исполнении, некоторые Seagate серии U, Fujitsu MPG3102АТ(АН), младшие модели Quantum LCTxx, Samsung и пр.
Q: Просто интересно, а можно ли программно изменить частоту оборотов шпиндельного двигателя у современного винчестера? Я и сам считаю этот вопрос глупым, но ходили слухи, что это возможно, неужели это так?
A: Вопрос очень интересный и затрагивает технические тонкости работы HDD, а ответ на него не так однозначен, как кажется. Все зависит, опять же, оттого, с какой стороны этот вопрос рассматривать. Попробуем разобраться.
Электронные схемы, которые участвуют в стабилизации вращения двигателя жестко застабилизированы синтезатором частоты (а тот, в свою очередь - кварцевым резонатором), к тому же, для стабилизации используется еще и сигнал от сервометок текущего трэка, который считывается постоянно. Таким образом, изменение числа оборотов хотя бы на +/- 1 RPM с помощью внешних механических факторов для сервосистемы HDD будет считаться катастрофой. Частота сигнала с головок уменьшится (имеется в виду период следования сервометок, количество которых одинаково на любом трэке пластины) и это будет сразу отслежено контроллером. Винчестер сразу прекратит свою работу, возможно, сработает схема аварийной парковки головок и электроника диска попытается заново выйти в режим стабильного вращения. Под внешними механическими факторами мы имеем в виду появление источника дополнительного трения. На практике это может быть, например, деградация подшипника ШД (однако в случае сильной деградации подшипника двигатель даже не наберет необходимых оборотов и не произойдет даже распарковки головок; это применимо к большинству HDD) или рука экспериментатора, придерживающая вращающийся диск:)
Частота сигнала в канале данных чтения-записи - порядка 140 - 450 МГц. Как можно видеть, частоты довольно высоки. Поэтому, если подходить с технической стороны - для того, чтобы диск начал работать со скоростью, например, 5405 RPM - нужно будет изменить очень многое, включая параметры в микропрограмме диска и серворазметку. Заодно и увеличится (правда, настолько незначительно, что этим можно пренебречь) зазор воздушной подушки между головкой и магнтиной пластиной, как следствие - изменятся характеристики считываемого сигнала, т.е. потребуется перенастройка параметров. Ну и т.д. Однако необходимо отметить одну деталь. Единственное средство, на которое опирается накопитель при расчете любых временных параметров, замера периода следования импульсов, обратной связи и т.п. - это электронный синтезатор частоты, использующий всего лишь один опорный тактовый генератор, застабилизирвоанный кварцевым резонатором (в первых IDE HDD электронная схема управления была менее интегрированной, к тому же, могли использоваться отдельные синтезаторы и кварцевые резонаторы для каждой зоны физического пространства диска). Таким образом, если аппаратно изменить частоту опорного тактового генератора - электронные схемы "до последнего" будут "думать", что никаких изменений не произошло, частота вращения ШД осталась номинальной (хотя реально, на практике, изменилась) и так далее. Проводился эксперимент - на некоем HDD был заменен кварцевый резонатор (оригинальный - 20 МГц, поставили 16 МГц) и данный накопитель продолжал превосходно работать, хотя то, что обороты ШД понижены, было заметно даже на слух. Ну и, соответственно, немного замедлилась общая работа схемы в целом, уменьшилась скорость доступа и пр.
Ну а теперь самое интересное. Непосредственно, частота вращения задается программированием регистров микросхемы драйвера ШД. Поэтому, если не принимать во внимание тот факт, что при измененной скорости вращения накопитель не будет нормально работать - то изменение частоты вращения действительно имеет программную природу. Причем, в подавляющем большинстве современных дисков для этого даже не надо изменять внешнюю электронную "обвязку" микросхемы. На практике, мы при работе с дисками частенько сталкиваемся с действием этого эффекта "вживую". Не пугайтесь - с диском при этом не происходит ничего страшного. Суть в том, что на винчестерах, в которых применяется технология AirLock TM (а это асолютное большинство современных HDD), заводской тест, который мы запускаем для полной перенастройки винчестера в целях ремонта, предусмотрел, среди всех прочих, такой этап, как тестирование Airlock. Как известно, Airlock должен разблокировать головки при определенной силе воздушного потока, поэтому при тесте винчестер постепенно изменяет скорость вращения ШД в ту или иную сторону, причем, с такой градацией, что это слышно "невооруженным ухом". Естественно, сами головки при этом находятся в парковочной зоне.
Q: В обзоре про 2.5" диски Вы упомянули про какой-то антишоковый парковщик. А что он из себя представляет и как работает? Или AirLock - это он и есть?
A: Нет, AirLock - это другое. Айрлок закрепляет головки в безопасном положении в те периоды времени, когда накопитель выключен или находится в sleep-режиме. Это очень удобно при транспортировке диска - есть гарантия, что головки не выйдут в рабочую зону при ударе. А антишоковый парковщик нужен для мгновенной фиксации головок в момент удара с тем учетом, что удар происходит в состоянии, когда накопитель находится в работе, т.е. головки находятся в рабочей зоне, а ШД вращается. Как работает такой парковщик, а равно, как он выглядит - трудно объяснить на словах, легче разобрать какой-либо неремонтопригодный 2.5" винчестер и посмотреть. Вкратце - это сбалансированная определенным образом пластиковая конструкция, которая в свободном состоянии болтается, это слышно, если вертеть диск в руках. В момент удара конструкция стопорит штангу блока головок, не давая ей двигаться.
Q: Расскажите пожалуйста, как правильно крепить винчестер внутри компьютера чтобы обеспечить диску наиболее легкий и оптимальный режим для работы? Многие производители вообще заявляют в спецификациях на свои HDD, что диск можно крепить в любом положении, но что-то мне не верится...
A: Правильно сомневаетесь. На самом деле нам подобные заявления фирм-производителей не до конца понятны*. Мы считаем, что наиболее оптимальное и безопасное положение крепления вашего диска - строго горизонтально, электроникой вниз.
Факторов несколько. Основная уязвимая часть, на которую может повлиять неправильная ориентация диска в пространстве - это сам шпиндельный двигатель. Даже если диск закрепить вертикально или на боку, на его систему подшипников будет действовать распределение сил, далеко отличающееся от оптимального, тем самым увеличивая износ подшипников и двигателя в целом (это, в основном, сказывается на старых, шарикоподшипниковых системах, однако никто не отменял законы физики). Если же закрепить горизонтально, но электроникой вверх - чашка корпуса двигателя оказывается перевернутой вверх дном (точнее сказать, не чашка, а сочленение ротор-статор) и при этом повышается вероятность попадания различных микрочастиц на магнитную поверхность дисковой пластины в процессе работы. Теоретически, конструкция мотора и подшипников сводит появление подобных микрочастиц, порождаемых трением качения "на нет", однако на практике замечено, что чаще всего выходит из строя как раз самая нижняя, "нулевая" головка (или последняя, если нумерация у конкретного накопителя начинается сверху, например, у Maxtor).
Также не стоит забывать и тот факт, что любой HDD изначальную настройку механических параметров проходит именно в гороизонтальном положении и электроникой вниз, при этом сам диск жестко закреплен. Поэтому, если диск, например, поставить вертикально или на ребро - то инерционные характеристики блока головок однозначно изменятся (имеется в виду, при разгоне и торможении при позиционировании, т.к. все эти параметры калибруются для каждого конкретного диска индивидуально), причем, это скажется на скорости работы диска не лучшим образом (особенно это отразится на таких параметрах, как Track-to-Track seek и прочих, хотя иногда это совершенно не заметно "на глаз"). Отметим, что вопреки расхожему мнению, блок головок и катушка НЕ сбалансированы.
Однако мы уже не раз наблюдали мнения пользователей и специалистов (чью компетентность мы уважаем) относительно того, что имеется много случаев, когда расположение жесткого диска "ANY ORIENTED" (в любом положении, "как угодно"), официально допускается и указано в инструкциях и мануалах ко многим HDD, а также рекомендовано уважаемыми брендами, такими, как HP, Compaq, DELL, Samsung, IBM и пр. Также мы сами были свидетелями расположения диска на боку или электроникой вверх, причем, это были даже не простые Desktop-решения, а серверные! Таким образом, создается впечатление, что рекомендованное нами правило "строго горизонтально, электроникой вниз" теряет какую-либо актуальность. Мы можем на это сказать лишь следующее: мы никого не призываем и не заставляем (да и не имеем на это права) поступать так, как мы советуем. Возможно (да и вполне логично, опять же), что заявление ПРОИЗВОДИТЕЛЯ винчестера звучит гораздо убедительнее и компетентенее, чем наше (опять же, см. сноску*). В любом случае, не надо паранойи. Действительно, даже если взять два одинаковых диска и эксплуатировать их в одном компьютере, но один будет правильно установлен, а другой "как угодно" - далеко не факт, что "неправильный" диск выйдет из строя первым, т.к. на выход из строя могут влиять довольно много других, более опасных поражающих факторов (питание, вибрация, деградация головки, перегрев и пр.). Наша цель состоит всего лишь в том, чтобы пояснить, какие нежелательные процессы и усугубления может вызвать "неправильная" установка и ничего более. И еще одна маленькая памятка: производитель отвечает за свое изделие только в течение заявленного гарантийного срока.
Ну и еще одно примечание; на этот раз оно не связано с механикой и законами физики - крепление накопителя электроникой вверх иногда служит дополнительной уязвимостью при внештатных ситуациях. Во время каких-либо монтажных работ при включенном ПК можно случайно задеть электронные компоненты различным инструментом, отверткой и т.п., произвести замыкание в произвольной точке печатной платы управления, что может привести к выходу HDD из строя. В нашей практике неоднократно встречались подобные случаи, когда Заказчик, рассказывая "историю болезни" упоминает: "упал болтик/винтик на плату HDD, после этого проскочила искра, пошел дым и диск больше не работал" или, что не менее интересно: "по электронным компонетам "прокатился" провод питания" - имеется в виду оголенный контакт питающего разъема или различные "самоделки" (моддинг), которые пользователи ПК иногда "мастерят" своими руками. Например, это может быть самодельный регулятор оборотов какого-либо вентилятора (cooler-a). Разумеется, все эти случаи являются, в первую очередь, следствием неаккуратности и нарушением элементарных правил, но если бы, в вышеперечисленных ситуациях, HDD был закреплен электроникой вниз - он бы остался исправным.
* Хотя, с точки зрения маркетинга, производителю серийных изделий не выгодно, чтобы изделие работало безотказно достаточно долгий срок, так как возникают проблемы со сбытом (продажей, апгрейдом) новых моделей изделия.
Q: Часто слышу выражение, которое говорят пользователи о своем неисправном HDD - "перевернули шлейф". Но как такое возможно, ведь у разъемов есть ключи, и вообще, какой конкретно шлейф имеется в виду?
A: Выражаясь корректнее, переворачивают не шлейфы, а разъемы. Причем в самых разных комбинациях и с разными эффектами. Рассмотрим их:
1. Подсоединение IDE разъема "наоборот". В нормальных условиях это невозможно, т.к. на разъеме две защиты от этого - выступ и залитое одно из отверстий. Если шлейф относительно старый, то выступа на нем может не быть, также может и не быть залитого отверстия-ключа. Если такой накопитель включить, то, скорее всего, он не будет стартовать, т.к. оказывается замкнутым на землю сигнал Reset (контакт 1). С самим накопителем, а точнее, с его интерфейсной частью электроники при этом чаще всего ничего не случается. Но у нас есть на примете пара случаев, когда именно из-за этого сгорела интерфейсная микросхема, причем, в одном из случаев - с физическими повреждениями. Поэтому, будьте внимательны.
2. Довольно популярна другая неприятность (здесь количество случаев исчисляется уже десятками) - на некоторых блоках питания было замечено несоответствие шин 5в и 12в в некоторых разъемах питания. Просто перепутаны местами. Т.е. такой разъем спокойно вставляется в накопитель, а при включении из HDD идет дым. Особенность ситуации в том, что вслед за этим накопителем можно спалить еще 2-3 накопителя (зависит от сообразительности пользователя, говорим по статистике), пока не станет понятно, в чем дело. Предотвратить такое "досадное недоразумение" возможно только проверив все контакты питания вольтметром, ну или хотя бы визуально - по цвету проводов (а еще лучше - покупайте действительно хорошие и фирменные блоки питания). При включении такого накопителя по пятивольтовой шине питания идет 12В, при этом, обычно, электроника накопителя полностью выходит из строя, часто с физическими повреждениями микросхем. Самое неприятное, что при этом часто выходит из строя микросхема коммутатора, которая установлена в гермоблоке накопителя, а это сильно затрудняет восстановление данных с него (хотя и возможно).
3. Переворачивание разъема питания. На первый взгляд это кажется невозможным - разъем имеет скошенные под 45 градусов углы и сделан из довольно прочного материала на основе капрона или фторопласта. И честно говоря, нам неизвестен ни один случай, когда сознательно "вбили" разъем и включили накопитель. Зато нам известны несколько других случаев - когда питание подключают "на ходу". Как правило, эти люди - не обычные пользователи, а технические работники компьютерных фирм. Мы уже не раз сталкивались с тем, что в некоторых фирмах нет отдельного блока питания, чтобы проверять такие вещи, как HDD, CDROM и пр. А подключают их прямо к работающему компьютеру. Надо сказать, что на практике такой метод работает в большинстве случаев, т.е. HDD корректно включается, но использовать метод можно только на свой страх и риск. И вот тут-то как раз и возможно вывести накопитель из строя, если хотя бы попытаться случайно подключать разъем в перевернутом виде. Полностью-то его вставить нельзя, а контакты при этом могут уже коснуться штырьков - как правило, достаточно долей секунды для выхода электроники из строя - защита БП здесь, как правило, не успевает сработать.
Q: У меня есть винчестер, модель Maxtor 2B020H1, он в slim-исполнении. Он полностью исправен и корректно функционирует, но при включении нет стартовой рекалибровки, хотя на многих других накопителях, которые я видел - есть характерная рекалибровка головок при включении питания. В моем случае так и должно быть или это потенциальная неисправность?
A: Конкретно с вашим накопителем - это так и должно быть. Подобным эффектом обладают не только Максторы в "тонком" исполнении, но и, например, WD-DA, WD-EB, WD-BB, некоторые старые Seagate. И лишь только в Сигейтах (конкретно мы наблюдали эффект на ST52520A) рекалибровки при включении действительно нет (видимо, из-за особенности конструкции и микропрограммы накопителя), а в WD и вашем Максторе она на самом деле есть, просто ее не слышно на слух, зато можно заметить с помощью электронных приборов.
Принцип действия "бесшумной рекалибровки" прост и основан исключительно на параметрах сервосистемы конкретного накопителя и особенностей микропрограммной реализации. Любой прыжок БМГ (блока магнитных головок) тем слышнее, чем дальше БМГ позиционируется. В большинстве накопителей стартовая рекалибровка происходит в виде серии позиционирований для проверки функционирования сервосистемы в каждой зоне, а зон, как правило, немного - от 8 до, примерно 40, а типичное число зон в накопителе - 16. Если же сделать позиционирования через, скажем, 200 цилиндров (при условии, что на современном накопителе число цилиндров может доходить до 30000-60000) - то такие скачки будут не слышны, правда самих скачков будет больше, и на процедуру уйдет несколько большее время. Еще, некоторые накопители обладают бесшумным позиционированием сами по себе, иногда применяется технология акустического подавления, основанная на сглаживании токовых кривых, которые подаются на катушку БМГ, при этом, правда, происходит некоторая потеря в скорости доступа, как правило, на глаз незаметная. Подобная технология (Acoustic Management) уже применяется во многих современных HDD и регламентирована в последних АТА-стандартах. Для переключения между "бесшумным" и обычным режимом используются специальные утилиты, которые производители выкладывают на своих сайтах.
А вообще, если забежать на 20 лет назад, во времена 5.25" дисков стандарта МФМ и емкостью 10-20 Мб, то можно увидеть интересный исторический факт. Дело в том, что рекалибровка на таких дисках изначально была введена как некое конструкторское решение - с помощью нее производилась очистка поверхностей от пыли перед началом работы. Этакий "автосдув" мусора с блинов:)
Q: Поясните пожалуйста принципы работы системы Security; в частности, мне не совсем ясна разница между Master и User паролями.
A: На самом деле подробное описание работы системы безопасности хорошо описано в стандарте АТА-5 и выше. Также более удобное, на наш взгляд, изложение присутствует в Product Manual на любой диск IBM. Поэтому мы постараемся объяснить суть в двух словах.
Master-пароль - уникальный код, который хранится в служебной зоне накопителя, часто в зашифрованном виде и присутствует там уже после выхода диска с конвейера, естественно, в неактивном состоянии. У некоторых производителей свой собственный Master-пароль на конкретное семейство накопителей (модельный ряд). У других производителей наоборот, Master-пароль может охватывать довольно много моделей и линеек. Любая информация о Мастер-паролях не подлежит открытому распространению и является собственностью производителя.
User-пароль - это код до 32-х символов длиной, введенный пользователем с помощью специальных утилит или с помощью соответствующей функции BIOS компьютера (подобные функции присутствуют, в основном, только в NoteBook). Пароль также хранится в служебной зоне накопителя и также иногда зашифрован.
Уровень безопасности бывает High или Maximum.
1.
При уровне High
возможна разблокировка
накопителя при помощи Мастер-пароля, в этом случае сохраняются все данные
пользователя.
2.
При уровне High
возможна разблокировка
накопителя при помощи User-пароля, в этом случае также сохраняются все
данные пользователя.
3.
При уровне Maximum
возможна разблокировка
накопителя с помощью Мастер-пароля, но при этом данные пользователя
полностью уничтожаются без возможности восстановления.
4.
При уровне Maximum
возможна разблокировка
накопителя с помощью User-пароля, при этом данные пользователя полностью
сохраняются.
Соответственно, если у накопителя активизирован режим системы безопасности, а ни Мастер ни User пароли неизвестны - накопитель разблокировать невозможно. Заблокированный накопитель обязан корректно определяться в BIOS, однако будет выдавать ошибку на любую операцию чтения или записи (хотя, подобный симптом очень популярен в случае нарушения служебной информации и таблицы трансляции и к "залочке по паролю" никакого отношения не имеет). А подбор пароля с помощью каких-либо самодельных утилит методом перебора исключен - после пяти неверных попыток накопитель переходит в состояние Freeze и вывести из него можно только выключив и снова включив питание накопителя.
Предвидим вопрос - "А куда, собственно, вводить пароль? Я не нашел!". Отвечаем - вкратце об этом упомянуто в нашей статье про Notebook HDD, а конкретнее - .
Q: Так получилось, что мне потребовалось установить современный накопитель большой емкости на старенький 386-й компьютер. Насколько я помню, они вообще не поддерживали режим LBA адресации, тогда получается, что подобная процедура невозможна аппаратно?
A: Ничего подобного. Аппаратно интерфейс IDE не изменился со времен 286-х компьютеров. Единственное аппаратное изменение - переход с 5в на 3.3в логические уровни начиная с чипсета ТХ и на совместимость с накопителями не влияет. Все ограничения старой машины для современного HDD имеют только программный характер, в частности, в BIOS отсутствуют функции работы с ЛБА и как следствие - размер диска определяется неверно, либо диск не определяется вообще. Разумеется, про поддержку различных режимов UDMA речь не идет - это аппаратная особенность конкретного чипсета, поэтому современный диск на 386 компьютере бует работать только в PIO-mode (если он подключен при этом к штатному контроллеру или "мультикарте").
Решить проблему можно с помощью программы Disk Manager, который для каждого производителя HDD свой и свободно доступен на сайте фирмы-производителя вашего диска. Суть инсталяции менеджера - запись в boot-record накопителя собственного обработчика функции INT13, который заменяет штатный обработчик при каждой загрузке системы.
Например, после инсталляции Windows 95 OSR2 можно увидеть, что диск на 80 GB доступен на свою полную емкость. Для 386-го компьютера это кажется невероятным, однако это экспериментально подтвержденный факт. И OS при этом работает с диском абсолютно корректно.
Существуют
также и другие способы заставить работать на старом компьютере современный
HDD. Например, можно установить в слот дополнительный АТА-контроллер.
Это может быть Promise, HPT или разлчные карты от TEKRAM. Эти адаптеры
имеют встроенный BIOS, который поддерживает большие диски независимо
от BIOS компьютера. Чипсеты многих из них также поддерживают различные
UDMA режимы, благодаря чему работа, например, в UDMA-100 возможна даже
в DOS, и не важно, P-III у Вас или 486DX4-100.
Q: Почему для работы накопителя в UDMA-66 и выше необходим 80-pin IDE кабель и как компьютер умудряется определять, какой кабель в данный момент подключен? В чем отличия такого кабеля от стандартного 40-жильного?
A: Основное отличие 80-pin кабеля - это наличие экранирования сигнальных проводников за счет того, что каждый сигнальный проводник в шлейфе чередуется с заземленным проводником, т.е. корпусом компьютера (сигнал-земля-сигнал-земля и т.д.). Подобное решение уменьшает взаимное влияние отдельных сигнальных шин друг на друга, также уменьшает различные помехи и наводки на кабель. Это необходимо при работе в режимах UDMA mode 4 и выше, т.к. при этом обмен данных происходит на более высоких частотах.
Для того, чтобы компьютер смог определить, какой кабель подключен к конкретному IDE каналу, в 80-жильном кабеле применена небольшая хитрость - отсутствует соединение с 34-м проводником разъема и чипсет аппаратно определяет наличие 80-жильного кабеля с помощью опроса логического уровня на этом проводнике. Если он высокий - значит контакт есть и кабель 40 жил, а если низкий или "третье", Z-состояние - кабель 80 жил. По стандарту этот контакт не используется для каких-либо обменов данными между компьютером и накопителем. Это сигнал PDIAG - он сигнализирует о готовности между Master и Slave накопителями, чтобы последние не конфликтовали. Соответственно, детект кабеля происходит уже после того, как оба накопителя (если они есть) гарантированно выйдут в готовность и отрекалибруются - при этом на 34 контакте будет высокий логический уровень.
Теоретически, возможно перерезать 34 проводник у 40-жильного кабеля, и последний "превратится" в 80-жильный - компьютер позволит включить свой чипсет в режим UDMA-66 или выше. Однако работать накопитель будет с постоянными ошибками, которые будут иметь "логический" характер, поэтому, на практике мы подобные "превращения" крайне не рекомендуем.
Q: Интересно, почему практически любые SCSI-диски такие надежные? Ни разу не видел неисправного SCSI-диска! Если все дело в технологиях, то почему они не применяются в IDE HDD?
A: Технологии производства SCSI HDD действительно несколько улучшены по сравнению с IDE HDD, но не применяются там потому, что это приведет к удорожанию IDE, что неприемлемо для массового рынка. Ведь основное применение IDE - домашнее и офисное. Серверные платформы и производственный рынок требуют от накопителя большей надежности и здесь повышенная цена на диск уже не является препятствием.
Однако не попадают SCSI диски в ремонт большей частью не из-за применения Hi-End технологий, а по другим причинам. Дело в том, что любая неисправность является следствием каких-либо переходных процессов, а SCSI подвержены этим процессам меньше всего - потому что, как правило, эти диски работают месяцами даже не выключаясь. Вдобавок, такой диск, будучи установленным в корпус системного блока или сервера - простоит в нем довольно долго и уж точно не будет часто транспортироваться для переноса данных, как это часто происходит с IDE дисками. В нем не будут разбалтываться контакты питания, диск не будет знать, что такое перегрев, ну и питание будет очень качественное, с запасом по мощности, т.к. компьютер будет скорее всего Brand. Ну и прочие "переходные" факторы. Если в подобные условия поместить любой IDE диск - то даже он проработает довольно долго и будет на удивление надежным, что нельзя сказать про сегодняшнее IDE при его эксплуатации в обычных условиях современного рынка. Соответственно, и гарантия на диск SCSI в разы больше, чем на практически любой IDE HDD.
Стоит заметить, что некоторые особенности эксплуатации SCSI HDD имеют свои минусы, когда дело касается ремонта или восстановления данных с такого диска. Например, большинство запчастей и компонентов, необходимых для ремонта очень дефицитно из-за своей редкости. Еще неприятная особенность заключается в отсутствии постоянного контроля человека за SCSI-диском - ведь диск очень часто находится в сервере, а сам сервер - в отдельном помещении. Поэтому, если, например, ночью поверхность магнитных пластин начнет разрушаться, а головки - стучать об ограничитель, то к утру такой диск будет полностью "запилен". Если бы это был диск, который при стуке головок услышали и немедленно выключили - шанс его починить или спасти информацию был бы вполне определенный. В случае полностью "запиленного" диска этот шанс равен нулю.
Q: Хотелось бы узнать про особенности дисков марки ConnerTech (Conner Technology) и почему на них не работает процедура "Reassign"? Что в них такого особенного?
A: Никаких кардинальных особенностей у них нет. Эти диски не имеют с бывшей фирмой Conner ничего общего - их производит отдельная сеть заводов в Китае. Электронная база у дисков ConnerTech выполнена на основе чипсета, применяемого в накопителях Samsung. Еще из особенностей - накопители имеют довольно низкий, по современным меркам, трансфер с "блинов" - около 20 Мб/с. Однако это обстоятельство, вкупе с применением микросхемы драйвера двигателя от 2.5" HDD позволило создать один из самых "холодных" накопителей - ConnerTech даже при активной работе не нагревается выше 35 градусов Цельсия и в стандартной климатической обстановке не требует дополнительного охлаждения. Однако отметим, что головки у дисков ConnerTech не отличаются надежностью, что сводит все вышеуказанные преимущества "на нет".
Процедура Reassign изначально выключена в микропрограмме HDD. Сделано это специально, чтобы исключить ремонт в кустарных условиях и более своевременно отнести диск с появившимися дефектными секторами в гарантийное обслуживание или обмен - при этом производится отзыв диска обратно на завод. Поэтому процедуру переназначения сектора просто не стали дописывать - об этом свидетельствует анализ микропрограммы (т.е., процедура все равно работает некорректно, даже если ее включить принудительно с помощью сервисного режима). По большому счету, лечить дефектные сектора путем переназначения - не грамотно по многим причинам. Например, ухудшается график чтения из-за перехода головки в резервную зону (правда, не всегда, в зависимости от микропрограммной реализации), а самое главное - переназначение не устраняет первоначальную причину появления дефектных секторов, поэтому такой "ремонт" - как правило, не надолго, если не говорить о том, что он может быть вообще невозможен. При ремонте дисков в условиях сервисного центра - подобные недостатки отсутствуют, т.к. применяются совершенно другие методы лечения.
Q: Я купил винчестер объемом 60 GB, а он некорректно работает с моей материнской платой на чипсете Intel LX, в частности, в BIOS определяется нормально, а FDISK видит только 2 GB. Мой знакомый имеет похожие проблемы - не может по нормальному установить винчестер 80 GB на плату на чипсете Intel BX - плата зависает при определении диска. Может быть, влияют определенные модели HDD?
A: - Нет, модель HDD в данном случае не при чем. Виновата здесь только слишком старая версия BIOS вашей материнской платы. Существуют как минимум четыре варианта решения проблемы.
1. Запрограммировать самую последнюю версию BIOS для вашей материнской платы, используя для этого утилиту и саму прошивку с сайта фирмы-производителя платы - есть вероятность, что производитель исправил некоторые некорректности и переписал процедуры работы с HDD. Предупреждаем, что во время процедуры перепрограммирования есть вероятность сбоя (подробнее об этом - в нашем отдельном обзоре) , из-за которого плата может выйти из строя (ремонт такой платы возможен и заключается в "прошивке" микросхемы FLASH на программаторе). Поэтому, без видимых поводов, производить процедуру обновления версии BIOS мы не рекомендуем.
Примечание: существуют способы самостоятельно программно модифицировать код BIOS на предмет корректной работы с HDD большого объема. Для этого нужно обладать знаниями основ программирования. В любом случае, у Вас есть возможность получить бесплатные консультации у наших специалистов.
2. Установить программу Disk Manager, о которой мы упоминали в одном из предыдущих вопросов.
3. На многих современных дисках предусмотрен режим "урезки" емкости до 32 GB и включается такой режим специальной перемычкой, о назначении которых можно прочитать на наклейке HDD. Этот режим (32 GB Clip) полезен в том случае, если ваша материнская плата зависает при определении диска на начальном этапе старта. Имейте в виду, что на дальнейших этапах загрузки OS никакие Disk Manager-ы уже не расширят ваш диск до первоначального объема, поэтому часть дискового пространства временно потеряется до тех пор, пока Вы не обновите BIOS или не замените плату на более современную. Соответственно, если перемычку снять - диск опять начнет определяться на свою родную емкость.
4. Купить дополнительный IDE-контроллер, например, Promise. Но, в любом случае, контроллер стоит дороже, чем апгрейд вашей материнской платы, однако все зависит от ситуации.
Если
ни один из этих способов не помог - материнскую плату придется заменить
на модель с более современным чипсетом, например i815 и выше. Далеко
не все модели плат, имеющих чипсет до Intel-BX включительно, поддерживают
диски более 32 GB. И дело тут опять же не в особенностях чипсета или
аппаратной реализации, просто для таких плат BIOS не всегда отлаживался
на предмет корректной поддержки больших дисков по причине того, что
последние стали "входить в моду" несколько позже, чем начались
массовые выпуски плат на чипсетах i810 и выше. Причем варианты несовместимостей
могут быть самые разные. Например, мы наблюдали случай, когда плата
на чипсете Intel-EX не могла корректно работать с дисками, емкостью
больше 8 GB. Или другой интересный пример - плата на чипсете Intel-BX
корректно работала с диском 40 GB, а вот с диском на 60 GB - неверно.
Таким образом, "перепрыгивание" барьера в 32 GB еще ни о чем
не говорит - кроме этого необходима еще и отладка на больших дисках
и соответствующая коррекция кода BIOS для гарантированной работы. Напоследок,
добавим, что иногда причина проблемы с большим диском - это некорректная
версия программы FDISK. Нам известны случаи, когда с более новой и исправленной
версией этой программы накопитель начинал полностью корректно функционировать
в системе, когда дело касалось "разбивки" HDD на разделы.
Предупреждаем, что стандартный FDISK из дистрибутива
Windows-98 "не видит" диски более 60 GB.
Исправленая
версия доступна на сайте Microsoft.
Q: Неоднократно встречаю в интернете статьи, где утверждается, что если жесткий диск полностью переписать нулями или другими данными, то старые данные возможно восстановить на специальном оборудовании, которое может считывать информацию с краев стертых дорожек. Неужели это возможно?
A: Забегая вперед, ответим, что получить сектор со старыми данными, если поверх него производилась запись - невозможно и еще ни кем не проделывалось.
Оборудование, которое имеется в виду, называется "сканирующий магнитно-силовой микроскоп" (scanning magnetic force microscope). Аппаратурой подобного уровня располагают довольно ограниченное число институтов и лабораторий. В частности, исследованиями в области магнетизма и магнитных носителей информации занимается крупный центр в США - Magnetic Recording Research at the University of California. Такой микроскоп позволяет всего лишь визуализировать магнитную картину определенного участка поверхности жесткого диска. Теоретически, перезаписанные данные прочитать действительно возможно, т.к. ни в одном известном накопителе пишущий элемент головки не может располагаться каждый раз точно в одном и том же месте - всегда присутствуют некоторые отклонения и нестабильности сервосистемы. Но прочитанные данные - это будет всего лишь последовательность смен знака намагниченности и ничего более. Для того, чтобы преобразовать эту последовательность в реальные 512 байт данных из текущего сектора - необходимо произвести огромное число рассчетов и коррекций, алгоритмы которых варьируются у каждой модели HDD. Без самого накопителя невозможно проделать такие операции, как синхронизация по индексной метке, методы частичного распознавания для выделения нужных мест из шумов, многократные ЕСС-коррекции данных и прочее, так как все эти операции делаются большей частью аппаратными методами самого HDD. Загрузить полученную "картинку" в микросхему канала записи-чтения, которая установлена на диске - невозможно ни программно ни аппаратно.
В заключение, приведем цитату из исследовательской статьи, автором которой является Gordon Hughes - директор вышеупомянутого центра магнитных исследований.
"Beyond these data recovery techniques which use drive hardware, other exotic techniques can be proposed such as putting recorded discs into scanning magnetic force microscopes. It is easy to obtain pictures that appear to show unerased track edge data. But no one has shown complete recovery of a data sector , including the data synchronization preamble, bit de-randomizer, partial response and modulation codes, and error correction code."
Q: Встречал случаи, когда неисправный HDD издает отчетливый тональный звук или "пиликание". Встроенного "спикера" не обнаружил. :)) Что там может звучать?
A: Единственные узлы в механике любого современного HDD, которые способны при определенных условиях издавать звуки - это мотор (шпиндельный двигатель) и позиционер головок, который, кстати так и называется - Voice Coil Motor, технический перевод - "звуковая катушка".
Шпиндельный двигатель может издавать слабый высокочастотный писк, когда не может произвести старт в силу различных причин. Обычно происходит это либо из-за заклинивания подшипника (при этом сам дисковый пакет с трудом проворачивается даже с помощью специальных инструментов, а генерация на всех трех фазах двигателя наличествует, правда, недолго - срабатывает защита, реализованная на микропрограммном уровне, которая полностью отключает трехфазный генератор), либо из-за того, что неисправна электронная часть контроллера HDD, отвечающая за вращение двигателя, например, неисправны одна - две выходные фазы или амплитуда импульсов недостаточна для нормального старта.
Звуковая катушка по своему принципу работы не отличается от обычного динамика громкоговорителя, за исключением, разве что, отсутствия на ней акустического источника (мембраны) в явном виде. Но это не мешает ей при подаче переменного напряжения с достаточной амплитудой и определенной частоты - издавать отчетливые тональные звуки. Как мы уже упоминали в обзорах, электронная схема контроллера HDD может пытаться подавать такие сигналы для попытки старта двигателя в случае залипших (по мнению схемы) головок (например, интересно ведут себя накопители Maxtor - иногда, например, при заклинившем двигателе катушка может даже играть мелодию, т.е. микропрограмма подает в катушку серию импульсов различной частоты). Также "поющие эффекты" могут возникать из-за невозможности нормальной работы сервосистемы накопителя (удержания головки на трэке). Как правило, причины в таком случае две. Первая - отсутствие сигнала с головки, например, при ее неисправности или неисправном коммутаторе-предусилителе. Замечено подобное, например, на накопителях Seagate U-серии или на IBM DTLA и выше. Вторая - встречается более редко, зато замечена на многих моделях HDD; речь идет про резонансы механических узлов накопителя. Возникают эти резонансы из-за ухода параметров механики со временем, либо из-за механических перегрузок накопителя, например, расцентровки дискового пакета, о которой мы уже упоминали . В легких случаях, т.е. если параметры (а, соответственно, и адаптивные константы) изменились незначительно - есть возможность восстановить нормальную работоспособность накопителя путем его полной перекалибровки (в состав заводской процедуры самотестирования любого современного накопителя в обязательном порядке входит тест резонанса). В тяжелых случаях, если необходимо восстановление данных - без хирургического вмешательства в гермоблок накопителя не обойтись. Для ремонта же подобные накопители оказываются не пригодны.
Q: Бытует мнение, что накопители, имеющие нечетное число физических головок как бы нестандартны по своей организации и являются заводской отбраковкой, а также - менее надежны. Правда ли это?
A: Если рассуждать именно про такой фактор, как НЕЧЕТНОСТЬ - то полный бред, не имеющий под собой никаких оснований. Отбраковка магнитных поверхностей основывается на результатах самотестирования и, соответственно, производится в самом конце технологического цикла - заводу проще отправить в брак накопитель целиком (если на нем обнаружились дефекты, превысившие допустимые для конкретной модели критерии). Все выпускающиеся на данный момент одно-, и трехголовые накопители представляют из себя (за редким исключением) всего лишь последствия маркетингового хода фирмы-производителя, а именно - расширение модельного ряда для более гибкого охвата рынка. А случаи, когда накопитель после неудовлетворительного результата тестирования переконфигурируется в младшую модель (например, путем физического отключения головки) и заново проходит технологический цикл - довольно редки, хотя и имеют место быть.
Однако если подойти к данному вопросу с несколько другой стороны, то можно увидеть, что не все так однозначно, как кажется. Например, некоторые модели накопителей в силу своей конструктивной особенности (как правило, это т.н. SLIM форм-фактор) просто физически не могут иметь более одной головки, т.е. это опять же не говорит о том, что подобные накопители чем-то плохи. С другой стороны, чем меньше головок в накопителе, тем он надежнее, так как с увеличением числа головок прямо пропорционально повышается вероятность выхода из строя одной из них*, а также повышается вероятность механического рассогласования головок относительно друг друга, что может привести как к замедлению работы диска так и к полной его неработоспособности. Если рассматривать вопрос с точки зрения восстановления данных, связанного с заменой блока головок на "донорский" - то, также можно сказать, что подобные восстановления тем вероятнее и успешнее, чем меньше головок в накопителе, а в идеале - вообще одна:)
* Здесь стоит отметить интересную теорию о том, что данное утверждение справедливо только для дисков одной и той же серии, т.е. как минимум - для одной и той же плотности записи на пластину. Так как головка, рассчитанная на плотность 5 GB на пластину надежнее головки для 10 GB на пластину. Однако для нас эта теория сомнительна, несмотря на то, что она имеет право на существование - мы считаем, что основной фактор влияющий на вероятность выхода из строя - количество узлов.
Q: Я установил в компьютер новый диск объемом 160 GB. У меня проблема - при копировании больших объемов информации пропадают логические разделы. Такое впечатление, что операционная система с моим диском некорректно работает, потому что до этого на диске, объемом 80 GB никаких проблем не наблюдалось. В чем может быть дело?
А: Вы столкнулись с популярной, в последнее время, проблемой - т.н. "проблемой больших дисков". Дело в том, что по стандарту ATA/ATAPI-7, накопители, объемом более 137 GB используют не стандартную 28-битную адресацию LBA, а 48-ми битную. Подробнее можно прочитать здесь:
http://www.intel.com/support/chipsets/IAA/reasons.htm
http://www.intel.com/support/chipsets/iaa/lba.htm
Поддержка 48-битной LBA на уровне операционной системы присутствует только в Windows 2000 с установленным SP3 и выше, а также в Windows XP с установленным SP1. Однако изначально поддержка этого режима выключена по умолчанию и для включения необходимо модифицировать системный реестр, создав в нем параметр EnableBigLBA в соответствии с инструкциями от Microsoft:
WINDOWS
XP - http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;en-us;303013
WINDOWS
2000 - http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;en-us;305098
Другой вариант решения проблемы - установить специализированный IDE драйвер от производителя чипсета вашей материнской платы, который можно найти на сайтах производителей плат под различные ОС, вплоть до WIN9x. Типичный пример - IAA Driver от Intel. При этом поддержка 48 бит LBA включается, как правило, автоматически и пользователю не нужно модифицировать реестр, хотя мы рекомендуем проконтролировать процедуру. Также, по непроверенным данным, проблема полностью решена в дистрибутиве WinXP с интегрированным Service Pack 2 - необходимые настройки в реестре там уже прописаны.
Размечать "большой" диск на разделы мы рекомендуем только в чистом DOS при помощи Partition Magic версии 8.0 и выше. Теоретически, поддержка 48 бит LBA введена уже в версии 7.0, но работает там некорректно. Поэтому, рекомендуем пользоваться именно версией 8.0. Ознакомиться с программой можно . Однако результаты многочисленных опытов показывают, что Partition Magic на некоторых материнских платах (т.е. на некоторых BIOS-ах) работает с дисками не всегда корректно, поэтому при подозрениях лучше использовать стандартные средства Microsoft (fdisk/format или "Администрирование->Управление компьютером->Управление дисками" в WinXP, хотя, в последнем случае нет возможности создать раздел FAT32). Но, в случае FAT32, при этом будут использованы маркетинговые ограничения на размер раздела (не более 32 GB) в некоторых ОС (WinME, WinXP). Сама Microsoft, якобы, не гарантирует корректную работу разделов FAT32 размером более, чем 32 GB, хотя, Partition Magic может создавать разделы FAT32 без каких-либо ограничений и в вышеперечисленных ОС никаких проблем с разделом более 32 GB не наблюдается.
Все вышеперечисленное, разумеется, имеет смысл только в случае корректного определения вашего HDD BIOS-ом компьютера, т.е. с правильным объемом. Если у Вас относительно старая материнская плата и диск определяется не на полную емкость или некорректно - то для начала Вам будет необходимо либо обновить BIOS на последнюю версию (взяв ее с сайта производителя платы), либо купить современную плату, BIOS которой написан с учетом стандарта АТА-7. Но, в любом случае, помните, что возможны различные варианты и вышенаписанное не стоит принимать безусловно, это лишь основные "стандартные" рекомендации. Для более глубокого знакомства с проблемой рекомендуем посетить специализированный сайт www.48bitlba.com .
Q: На сайте производителя своего HDD я узнал информацию, из которой следует, что микропрограмма (FirmWare) моего диска содержит ошибки и производитель рекомендует обновить программу с помощью специального лоадера (патча). Но проблем со своим диском я еще ни разу не замечал и его работа меня полностью устраивает. Стоит ли обновлять FirmWare?
A: В таком случае мы не рекомендуем производить процедуру обновления. Как правило, серьезных ошибок, способных помешать нормальной работе в микропрограммах современных HDD не бывает. Исключения составляют единичные случаи недоработки микрокода в старых накопителях, например, на Quantum ST, первых моделей WD CAVIAR и пр., ошибки в которых могли приводить даже к физическим повреждениям поверхности диска. Современные же диски выходят из строя в большинстве случаев из-за аппаратных проблем, поэтому от обновления микропрограммы на таких моделях, как например IBM DTLA, IBM AVER, Fujitsu MPG, Seagate Barracuda и пр. - не стоит ожидать каких-либо серьезных изменений и улучшений в работе HDD и уж тем более не стоит надеяться на появление дополнительных функций или заметного увеличения производительности. Тем более, что выпуск очередного обновления отнюдь не говорит о плохом качестве определенной модели диска а лишь подтверждает большую заботу производителя и разработчиков, стремящихся устранить даже самые незначительные недостатки. А вот вероятность программного сбоя или сбоя по питанию во время обновления не так уж и мала и диск, как правило, после этого работать не будет вообще (потребуется сервисный ремонт), так как во время обновления производится как доступ в служебную зону HDD для переписывания подгружаемого оверлея так и стирание и перепрограммирование микросхемы Flash-памяти на плате контроллера (не во всех случаях). Особо отметим, что "обновленные" диски, как это ни парадоксально, представляют дополнительную сложность в их ремонте, потому что при обновлении меняются только те служебные модули, которые задействованы в пользовательском режиме, а модули, отвечающие за технологический режим - чаще всего остаются прежними и в обновление не входят. В результате появляется проблема взаимодействия системы модулей в технологических режимах при ремонтных манипуляциях. Для решения проблемы ремонтнику необходимо полностью переписывать всю служебную область, что на многих накопителях нежелательно, так как сопряжено с определенными техническими нюансами и дополнительными трудностями.
Если же Вы, все же, решили обновить микропрограмму (например, для этого есть достаточно объективная причина, либо, обновление устраняет некий серьезный недостаток вашего HDD), то помните, что Вы делаете это исключительно на свой страх и риск и единственная наша рекомендация - сохраните важные данные на другом носителе. У нас уже имеется статистика по накопителям, которые вышли из строя именно из-за неудачного или не до конца завершенного обновления микропрограммы пользователем.
Q: У меня вышел из строя диск WD200BB, с него необходимо восстановить данные. Диагностика показала, что восстановить данные возможно, а дальнейшую работоспособность диска - нельзя (разрушение подшипника шпиндельного двигателя). У меня проблема - на диске было установлено очень важное для меня эксклюзивное лицензионное ПО, защищенное привязкой к конкретному HDD и на новом накопителе даже этой же марки работать не будет. Как мне быть?
A: Следовать нашим рекомендациям и помнить, что Вы обратились к специалистам, а не к любителям. С проблемой, подобной вашей мы сталкиваемся уже не первый раз и можем сказать, что ее решение вполне возможно законными методами, т.е. без взлома вашего ПО. Несмотря на то, что производитель такого ПО, как правило, не дает права переинсталляции в случаях поломки диска (потому что Вы вряд ли сможете доказать ему, что у Вас именно сломался диск и новый регистрационный код Вам нужен не для незаконного клонирования и перепродажи ПО третьим лицам), проблему возможно решить путем адаптирования нового накопителя к ПО с помощью данных, считанных из служебной области вышедшего из строя HDD. В основном, все виды подобных защит основываются на уникальности паспорта диска, который программа может получить стандартной АТА-командой (0ECh - Identify Drive). Даже если взять диск идентичного семейства и версии микропрограммы, то серийный номер накопителя все равно будет отличаться. За договорную плату наши специалисты смогут переписать паспортные данные практически на любой модели HDD, тем самым, решив вашу проблему в минимально короткий срок. Отметим также, что если ПО рассчитано на привязку только к серийному номеру - то в этом случае, можно использовать практически любой HDD и необязательно оригинального производителя. Однако встречались случаи, когда ПО анализирует контрольную сумму 512-байтного блока данных паспорта диска - в этом случае необходима точно такая же модель (или, хотя бы, семейство, серия) HDD.
Также, подобная процедура может потребоваться в случае, не связанном с отдельным ПО на ПК. Например, существующая современная MP3/DVD техника (например, MP3-проигрыватели, DVD-рекордеры) тоже может иметь в своем составе IDE HDD и не позволяет менять его на другой диск без "привязки" - видимо, такова сервисная политика фирм-производителей техники.
Добавим, что для полной законности операции Вам потребуется не допустить попадание адаптированного накопителя в гарантийное обслуживание фирмы-продавца или фирмы-производителя диска, во избежание различных спорных ситуаций, вызванных несоответствием серийного номера на наклейке HDD тому, что выдает служебное тестовое ПО. Вы имеете право использовать такой диск только для личных нужд.
Q: Какие ограничения на размер логического раздела имеют популярные файловые системы? А то совсем запутался.
A: Ситуация с лимитами на данный момент обстоит так:
FAT16 - стандартное ограничение - 2 Гб (размер кластера при этом - 32 Кб).С помощью средств WinNT возможно создать раздел 4 Гб, который будет корректно работать в MS-DOS, однако, размер кластера при этом составит 64 Кб. Соответственно, хранить множество файлов небольшого размера на таком разделе очень неэкономно - значительная часть емкости раздела уйдет на т.н. Slack Space. Ограничение на размер файла - 2 Гб.
FAT32 - заявленный предел - 2 Тб (2 000 Гб), однако, в некоторых ОС не гарантируется корректная работа на разделах, объемом свыше 32 Гб. Также, в ОС Win95-Win98 на разделах свыше 64 Гб имеется проблема - эти разделы не смогут проверить GUI-версии Scandisk и Defrag. Ограничение на размер файла - 4 Гб. Стоит отметить, что некоторое ПО, рассчитанное на работу в среде WIN95-98 может не поддерживать работу с файлами, объемом выше 2 Гб - в основном это касается некоторых видео-редакторов и media-проигрывателей. Поэтому, во избежание различных проблем, работать с файлами размером более 2 Гб под FAT не рекомендуется вне зависимости от ОС.
NTFS - заявленный предел - те же 2 Тб, хотя сама архитектура этой FS позволяет иметь раздел, гораздо больший по размерам. Размер файла на NTFS не ограничен (т.е. ограничен размером раздела). Также раньше существовали ограничения на расположение загрузочного раздела NTFS - он должен был начинаться в пределах первых 2Гб дискового пространства накопителя, потом ограничение расширилось до 7.87 Гб, ну а затем, после появления Service Packs убрали и этот предел.
Q: Стоит ли покупать винчестер с Serial ATA интерфейсом? Насколько быстрее работают SATA накопители по сравнению с обычными IDE?
A: Судя по результатам многочисленных тестов, которые проводились на различных моделях SATA HDD и на различных контроллерах (материнских платах) - заметного практического превосходства в производительности у SATA накопителей перед обычными IDE нет, а если и наблюдается, то незначительное (речь идет про сравнение с накопителями, поддерживающими режим UDMA-100). Более того, сама конструкция соединительных разъемов (включая, что немаловажно, и кабель питания, хотя, тут стоит отметить, что существуют накопители, у которых питающий разъем - стандартный, как у обычных PATA - molex) - очень хлипкая, недобротная и механически непрочная. Мы считаем, что конструктивная реализация идеологии последовательного интерфейса в современных HDD - не очень удачная. Однако, у интерфейса SATA есть и свои плюсы. Вот некоторые из них:
1. Больше не нужно конфигурировать накопитель в режим Master или Slave (забыть про перемычки) и вообще знать, что это такое:)
2. В силу малых габаритов интерфейсного разъема можно увеличить количество самих разъемов на материнской плате или контроллере, тем самым расширив число подключаемых накопителей без конструктивных затруднений, в т.ч. облегчить создание RAID-массивов.
3. Шлейфы SATA намного легче монтировать внутри корпуса ПК, к тому же, малый размер шлейфа улучшает воздушную конвекцию (точнее, менее ей препятствует) и, соответственно, улучшается охлаждение комплектующих внутри ПК.
4. И наконец. Некоторые последние модели SATA HDD действительно заметно превосходят PATA UDMA100 собратьев по скорости (имеется в виду линейное чтение с поверхности).
Добавление от 01.02.2007. Внимание! Хотим Вас предупредить, что в нашей практике уже появились случаи выхода из строя ПИТАЮЩЕГО разъема SATA, а именно - деформации контактов внутри пластикового корпуса разъема с последующим их замыканием во время подключения к накопителю. Как правило, следствие таких повреждений - выход накопителя из строя из-за электрического пробоя электронных компонентов, будьте внимательны!
Q: Я купил в фирме жесткий диск б/у, но на нем почему-то нет никаких опознавательных знаков, вместо названия модели есть крупная надпись - "GENERIC". Сам диск очень похож на Quantum Fireball LCTxx. Поясните, что же за диск я купил и почему на нем нет фирменных заводских наклеек?
A: Эти диски являются действительно Quantum-ами, но восстановленными (заново отремонтированными из бракованных партий). Мы пока встречали восстановленные диски только у моделей LCT08, LCT10, LCT15 и LCT20 (Quantum LA, LB, LC, LD соответственно). Как правило, подобными восстановлениями, т.е. оптовыми ремонтами очень крупных партий накопителей занимаются небольшие фирмы или заводы, расположенные на территории Китая, причем к производству HDD эти заводы не имеют никакого отношения. Сам завод-производитель может заниматься гарантийным восстановлением своих же дисков, но при этом обязательно сохраняются все родные наклейки и маркировки на корпусе HDD, отличие заключается лишь в том, что сбоку (или, как правило, на торец корпуса) приклеивается наклейка с надписью "REFURBISHED". Лично у нас отрицательной статистики по надежности подобных refurbished дисков нет.
Однако, с дисками, на которых наклеено слово "GENERIC" ситуация немного другая. Суть в том, что фирмы, которые этим занимаются, предварительно, грубо говоря, скупают бракованные диски у населения (или у оптовых фирм, торгующих компьютерами - не важно), т.е. помещают рекламу и объявления в Internet и в различных СМИ. Качество ремонта диска у подобных фирм, как правило, "хромает", и у нас уже есть статистика по "generic"-дискам, которая говорит об относительно невысокой их надежности. В основном, проблемы с этими дисками заключаются в частично деградировавшей микросхеме драйвера двигателя TDA5247HT, которую лично мы при ремонте всегда заменяем на новую и проблем после этого мы еще не встречали. Ну а фирмы, почему-то, эту микросхему не меняют, видимо, из-за экономических соображений:) Таким образом, мы не рекомендуем хранить на диске с наклейкой "GENERIC" важные для Вас данные, т.к. есть большая вероятность выхода этого накопителя из строя.
Q: В одном из обзоров Вы упомянули о том, что самостоятельно производить замену контроллера HDD (платы электроники) в случае его повреждения не желательно, т.к. кроме чрезвычайно малой вероятности удачного результата существует еще и опасность выхода из строя как самого "донорского" контроллера так и гермоблока. Чем это объясняется?
A: Действительно, совершенно бессмысленно надеяться на нормальную работу современного HDD (а также на возможность считывания данных с него) после замены неисправного контроллера даже от такой же модели. Причин тому множество.
Начнем с того идеологического постулата, что в большинстве случаев диагноз пользователя "скорее всего, проблема в электронике, необходимо ее попробовать заменить" является ошибочным. Например, самая популярная визуальная симптоматика неисправной электроники HDD - это отсутствие запуска шпиндельного двигателя, но на современном диске такое проявление с некоторой долей вероятности возможно и при совершенно исправной электронике, а причиной может служить клин подшипника ШД или неисправный коммутатор-предусилитель в гермоблоке. Некоторые современные HDD перед стартом двигателя производят программный опрос регистров МС коммутатора и, если микросхема коммутатора неисправна, то опрос выдаст ошибку, микропрограмма диска останавливается и старта двигателя не произойдет - сделано это для защиты электроники, т.к. последняя может выйти из строя, если на неисправный коммутатор подать питание в течение длительного времени (зависит от того, какая именно часть коммутатора вышла из строя и каким образом, т.е. обрыв, КЗ по питанию, КЗ по входу и пр). Опять же, это вполне нормально для логики работы любой сложной системы - перед инициализацией произвести самотест всех компонентов (насколько это возможно), и лишь потом стартовать, а если хоть один компонент неисправен - выдать ошибку. В случае с HDD, подобная ошибка может выдаваться разными способами - например, кодированной серией миганий светодиода на плате или выдачей текстового сообщения в специальный сервисный порт-терминал.
По нашей статистике, неисправность электроники у HDD имеет место быть редко (особенно, если при этом у нее отсутствуют визуальные следы термических повреждений и разрушений компонентов), т.к. основные проблемы у жестких дисков имеют несколько другую природу. Это, например, неисправность MR-элементов (читающих головок), проблемы с микросхемой коммутатора-предусилителя (она выходит из строя очень часто, а ее замена довольно проблематична, т.к. микросхема располагается внутри гермоблока непосредственно на блоке головок и иногда имеет бескорпусное исполнение) либо проблемы с механикой или служебной информацией (часть служебной информации обновляется в процессе работы диска, поэтому, возможна некорректная запись в служебную зону из-за деградации различных узлов или помех по питанию, либо, из-за деградации записывающей части головки, а иногда и из-за ошибки в микропрограммной реализации). Если явно выходит из строя плата контроллера диска, то в основном, это происходит из-за некачественного блока питания (броска напряжения) и при этом есть вероятность, что микросхема коммутатора (усилителя сигнала в гермоблоке) тоже вышла из строя; таким образом, кроме замены самой электроники бывает необходимо еще и хирургическое вмешательство в гермоблок HDD для замены блока головок или дисков в чистой камере. Также возможны и проблемы с информацией на диске - разрушение служебных модулей, сервометок, появления логических дефектов в произвольных участках диска и т.п. Все это может являться следствием неправильной работы электронных схем управления позиционированием БМГ и канала чтения-записи во время стресса (помех или сбоев по питающим каналам, аварийного превышения напряжения и т.д.).
Возвращаясь к технической стороне вопроса об особенностях замены электроники на современных HDD, можем в целом сказать, что подобные операции были вполне возможны и безболезненно переносились на дисках, плотность записи которых не превышала 2-4 Гб на пластину (т.е. диски объемом до 10 Гб), а коммутаторы-предусилители имели однополярное питание (в то время требования к помехоустойчивости были не такие высокие). Да и то, даже тогда для успешного результата замены необходимо было соблюсти ряд тонкостей и учесть большое количество типов контроллеров и версий микропрограмм, а в некоторых случаях - еще и объем диска-донора. На современных же дисках с высокими плотностями записи каждый контроллер настраивается на свой уникальный гермоблок с помощью процедур специальных калибровок, которые производятся на заводе, а некоторые настройки сохраняются в энергонезависимой памяти контроллера или процессора (разумеется, не все, большая часть настроек записывается в служебные модули на пластины). Учитывается целый ряд факторов, например таких, как разброс параметров электронных компонентов и микросхем, тип головок у конкретного гермоблока (а следовательно и параметры их выходных сигналов, из-за несоответствия которых накопитель может даже стучать, т.е., не "видеть" даже серворазметки), адаптивные константы сервосистемы конкретного дискового пакета (эти параметры выдает прецизионный стэнд-серворайтер после разметки очередного диска на заводе) и многое другое. Добавим сюда и огромное количество версий микропрограмм, а соответственно и разный стартовый микрокод, содержащийся во Flash ROM контроллера или процессора, который может оказаться не совместим с т.н. оверлейными модулями, записанными в служебной зоне HDD и в целом образующими своеобразную микро-ОС. Ну и, последней на данный момент, эксклюзивной особенностью некоторых моделей дисков с плотностью от 80 Гб на пластину является т.н. плавающее расположение координат служебной зоны - эти координаты вычисляет процедура заводской калибровки непосредственно перед записью основных служебных модулей (производится поиск наилучшего и надежного места для хранения стартовой служебной информации на диске) и записывает их в NV-RAM контроллера (энергонезависимую память). Соответственно, при установке на такой диск контроллера от идентичной модели имеется большая вероятность, что попытка считывания служебных модулей для инициализации HDD будет производиться с тех дорожек, на которых этих модулей никогда и не было. Результат, мы думаем, понятен. Последние модели некоторых HDD "пошли еще дальше" - в электронике хранится еще и транслятор, который уникален и отвечает за распределение логического пространства диска на основе заводских таблиц дефектов.
Также поясним, что последствия бездумной замены плат электроники могут таить в себе и другие неприятные сюрпризы. Например, микросхема коммутатора в гермоблоке может быть просто электрически пробита, тем самым закорачивая собой питающую цепь как по положительной полярности (основное питание, в т.ч. цифровой управляющей части) так и по отрицательной (питание аналогового узла усилителя, вернее, одного из его входных каскадов ОУ; также в некоторых МС отрицательное питающее напряжение -5В необходимо для работы генератора тока записи). При этом, при установке заведомо исправной платы электроники на якобы "исправный" гермоблок есть опасность, что узлы питания коммутатора (преобразователи напряжения на плате HDD) выйдут из строя из-за короткого замыкания в цепи нагрузки и плата окажется в дальнейшем неработоспособной, а применяемые защиты от этого могут срабатывать далеко не всегда - зависит от схемного решения. То же самое можно сказать и про короткое замыкание обмоток шпиндельного двигателя, либо про его заклинивание (при этом резко возрастают стартовые токи через силовые выходные узлы схемы драйвера двигателя и микросхема или ключи могут выйти из строя). Кроме всего этого, на некоторых моделях дисков Western Digital серий EB, BB и AB имеются идентичные внешне контроллеры, но разводка питающих цепей коммутатора у них совершенно разная. Мы наблюдали много случаев, когда пользователь, заменив электронику и включив накопитель тем самым вывел из строя коммутатор в гермоблоке попросту спалив его напряжением положительной полярности вместо отрицательной.
Исходя из сказанного выше, мы еще раз повторим, что производить самостоятельную замену электроники диска мы не рекомендуем, т.к. это не имеет смысла без специальных знаний и опыта в области современных HDD, а иногда и действительно просто опасно. К тому же, не удивляйтесь, если в случае успешной замены (диск определяется в BIOS), Вы обнаружите, что часть данных (как служебных так и пользовательских) окажется стертой или недоступной, например проблемы могут появиться даже в случае, если стереть всего лишь один или несколько секторов в области файловой структуры (ФАТ, каталоги). Дело в том, что в момент выхода электроники из строя диску, выражаясь житейским языком, очень плохо. Сервосистема и система позиционирования головки в этот момент не работают, как положено, контроль канала записи также может отсутствовать (особенно это имеет место быть на дисках, которые выходят из строя из-за некачественного БП и последний начинает выдавать завышенное напряжение в виде импульса либо по +5В, либо по +12В). Отсюда выходит, что в момент выхода электроники диска из строя возможна некорректная запись в любое место дискового пространства, причем запись возможна даже в служебные поля сектора, в т.ч. и сервометки (т.к. отслеживание этих полей может не производиться должным образом). Т.е. никаких гарантий на доступность данных при самостоятельных ремонтных процедурах быть не может.
P.S. Просьба не рассматривать данные выше предостережения, как "параноидальные" или излишне преувеличенные - все они неоднократно подтверждались на практике в нашей лаборатории. Естественно, что Вам никто не запрещает экспериментировать самостоятельно. Наша цель - предупредить пользователя, используя наш богатый практический и теоретический опыт в данной специализации и дать пользователю самому оценить вероятность успеха в его действиях, так как, не зная определенных особенностей, пользователь рискует получить отрицательный результат с необратимыми последствиями. Если речь идет про восстановление данных, то их важность мы оценить не можем - это может сделать только их владелец. Соответственно, он и должен трезво рассудить и принять решение - либо попробовать решить проблему самостоятельно и при этом не переживать, если эксперимент не удастся, либо доверить решение своей проблемы специалистам, которые гарантируют результат, тем самым сведя вероятность ошибки к минимуму.
Q: Кстати, о неисправных коммутаторах. Очень часто приходится слышать диагноз сервис-центра: "неисправность коммутатора (или головок), ремонту не подлежит". Но ведь прочитать данные с такого диска возможно, почему же невозможно этот диск отремонтировать? Просто диски жалко:)
A: В целом, это просто экономически не рентабельно. Ну а техническая суть такова, что при любых манипуляциях внутри гермоблока последний обречен на необратимый выход из строя в течение, максимум, одного-двух месяцев. Нам такой ремонт не нужен, ну а Вам - тем более:) Даже, если вскрытие происходит в чистой камере с эффективностью фильтрации частиц 0.3 мкм 99.997 %, в механике диска и согласовании геометрии наклона оси блока магнитных головок происходят изменения, требующие, как минимум, полную переразметку поверхности на серворайтере (прецизионном механическом стэнде с внешним позиционированием головки). При восстановлении данных процедура замены блока головок полностью себя оправдывает, т.к. считывание данных производится обычно один раз (т.е., за один проход) и диск с донорскими механическими узлами отправляется на свалку. Иногда, даже при небольших механических разрушениях поверхности время жизни накопителя (которое, в свою очередь необходимо использовать для восстановления данных) после замены необходимых узлов исчисляется десятками минут.
А диски с неисправными коммутаторами нам тоже жалко, но, к сожалению, с этим ничего поделать нельзя. Заменить коммутатор у современного HDD не разбирая блок магнитных головок (т.е. не вынимая его из гермоблока) - невозможно. Правда, в нашей практике встречались случаи, что диск с замененным блоком головок (т.е., не родным БМГ) работал до полугода (дольше - просто не отслеживали), однако, на фоне подавляющей статистики подобные случаи - единичны. Теоретически, есть большая вероятность получить рабочий диск после замены блока головок, если эта головка всего одна и плотность записи на пластину сравнительно низка, т.к. при этом возможно откалибровать и настроить рассогласования в накопителе с помощью процедур самотестирования. Но в этом случае, опять же, встает вопрос об экономической рентабельности, т.к. времена таких дисков давно прошли.
Q: Можно ли услышать в общих чертах о том, что представляют из себя т.н. адаптивные настройки жесткого диска и в чем состоит их важность и уникальность для конкретного экземпляра HDD?
A: К сожалению, по большому счету, полноценно ответить на этот вопрос в рамках данного FAQ невозможно как вследствие крайне большого объема материала, так и вследствие применения узкоспециализированной терминологии и опираясь на то, что читатель, помимо всего прочего - специалист в физике, электронике и высшей математике. Поэтому, по поводу факта ВАЖНОСТИ этих настроек и чрезвычайной ТРУДОЕМКОСТИ работы с HDD при их утере - мы советуем просто поверить нам на слово.
Ну, а если в общих чертах...Любой современный жесткий диск - это прецизионный электронно-механический прибор (спешим заметить, что подобное определение представлено без малейшей тени преувеличения). Адаптивные настройки - это результат многочисленных измерений и оптимизации самых различных параметров с помощью специальной микропрограммы самого HDD. Кстати, в большинстве дисков, выходящих с конвейера и прошедших полное предпродажное тестирование - этой программы нет, а там, где она есть - очень часто отсутствуют параметры ее настройки и инициализации. Более того, для полноценного проведения подобной калибровки, а затем - самотестирования (SelfScan-а) - необходимы специальные условия, например такие, как отсутствие вибрации, регулировка температуры извне, а иногда даже требуется электронное вмешательство в накопитель на определенном шаге тестирования, например, сброс микропроцессора.
В свою очередь, измерения, которые производит упомянутая выше часть микропрограммы, в простонародии называемая калибратором - необходимы вследствие того, что ни один, пусть даже самый точный прибор невозможно изготовить абсолютно одинаково, если речь идет про серийное производство - неизбежно будут разбросы как в механике, так и в электронике и даже в химическом составе компонентов. Ну а так, как мы имеем дело с прецизионным прибором - то на его работу кардинальным образом могут влиять даже небольшие рассогласования, например:
Механические:
1
.Допуски.
2
.Люфты в движущихся частях (ШД и БМГ).
3
.Крены осей ШД и БМГ.
4
.Крены подвеса головок.
5
.Различная упругость и резонансные свойства пружин подвеса головок
и самого БМГ.
6
.Различный вес БМГ (в основном, из-за разного количества головок),
вследствие которого меняются его инерционные свойства, которые крайне
необходимы для точного расчета при операциях позиционирования.
7
.Форма слайдера головки и его аэродинамика.
8
.Различный уровень вибрации и искажений (шумов), вносимых подшипником
ШД (для них есть специальная терминология - RRO).
Электронные:
1
.Разброс в параметрах аналоговых компонентов (резисторов, конденсаторов)
и в микросхеме серводекодера/канала чтения-записи.
2
.Рассогласование в параметрах коммутатора-предусилителя.
3
.Непостоянность параметров аналогового сигнала (и его качества),
считанного с головки в зависимости от угла поворота позиционера (т.е.
текущей зоны). Связано это, в основном, с разным расстоянием от головки
до поверхности в зависимости от линейной скорости вращения диска, т.к.
последняя уменьшается с приближением к внутреннему диаметру. Есть и другие
причины, например, более низкая частота сигнала и т.п.
Химические:
1
.Разбросы в свойствах магнита БМГ.
2
.Разбросы в свойствах MR-элемента.
3
.Неравномерность состава дисковой пластины (media).
Таким образом, вследствие огромного количества возможных рассогласований, для полноценной и оптимальной работы современного HDD необходимо настроить для каждой зоны и головки как минимум:
1
.Ток
записи (I wr или Write Current).
2
.Усиление канала (Gain и AGC).
3
.Параметры схемы фильтрации сигнала (Equalizer).
4
.Параметры-коэффициенты для peak-детектора (FIR или "Finite
Impulse Response" - т.е. фильтр, у которого реакция на произвольный
входной импульс выражается в виде выходного импульса с конечной длиной).
5
.Параметры работы Viterbi-детектора.
1
.Подстроить
напряжение смещения для каждого MR-элемента (MR-Bias) для оптимального
режима работы.
2
.Построить таблицу коррекции параметров MR-элемента в зависимоcти
от температуры на конкретных участках media (Thermal Asperity).
3
.Произвести серию расчетов для вычисления инерции конкретного БМГ
при бросках (позиционированиях) на различные расстояния.
4
.Произвести тест резонансных параметров БМГ.
Подчеркнем, что описанное выше представлено в крайне упрощенной форме и исключительно в целях общего понимания процесса. В действительности, чем современнее диск, тем выше плотность записи и сложнее его электроника, тем больше необходимо всевозможных рассчетов. Даже на дисках, плотностью 600 МБ на пластину количество различных таблиц для хранения параметров было около 15-20. На современных дисках это число доходит до 50.
И наконец, последнее, что мы можем предложить для более подробного понимания этой темы - наш новый обзор с использованием материалов от компании ChannelScience, в котором, в частности, представлены и алгоритмы работы электронных процессов на этапе чтения и декодирования данных. К сожалению, для простого пользователя представленные описания могут показаться слишком сложными, но мы тут не виноваты.
Q: Я захотел посекторно скопировать свой жесткий диск (логический раздел) на другой и, по неосторожности, перепутал диск-приемник и диск-источник, заметив это только после того, как операция копирования завершилась полностью. Использовал программу Norton Ghost. Можно ли в этом случае восстановить мои данные?
A: В данном случае, совершено не имеет значения, какую из программ-копировщиков Вы использовали - шансов вернуть данные уже нет. Содержимое диска-источника (по ошибке, ставшего диском-приемником) уже полностью переписано мусором, а технологии, позволяющие восстановить "края старой дорожки" - являются, всего лишь, слухами и их суть под огромным сомнением даже в теоретических аспектах. Мы уже обсуждали этот вопрос и настоятельно рекомендуем относиться к подобным утверждениям не более чем к грязной рекламной или PR-акции, вне зависимости от статуса утверждающего.
Однако, если Вы вовремя заметили ошибку и прервали процесс копирования - шансы восстановить данные уже есть. Разумеется, если Вы, например, копировали Partition to Partition (раздел в раздел) и прервали процесс на 50% при относительно большом объеме раздела - шансы получить старые файлы ничтожно малы, т.к. оставшаяся часть, скорее всего, будет являться просто свободным местом раздела, не говоря уже о потерянной файловой структуре. А если Вы спохватились сразу и прервали процесс в самом начале (1-3%), то, при грамотном техническом подходе, шансы восстановить данные уже очень большие (то же самое применимо и к операциям создания RAID1 - "зеркала"). Идеальный вариант - например, системный раздел 20 Гб и разделы с данными общим объемом на 40 Гб (при стандартном "разбиении" и последовательности). Тогда, в случае копирования "диск в диск", и прерывания операции ранее 30% отметки - шансы получить разделы с данными - 100%.
Q: У меня случилась странная неисправность с моим HDD от фирмы Samsung - на него невозможно ничего записать, соответственно, ничего нельзя удалить и т.д. При этом старая информация отлично читается, на диске не зафиксировано ни одного BAD-блока и даже программа Fdisk после пересоздания разделов сообщает, что ошибок нет. Но, после перезагрузки ничего не меняется. Что произошло с моим диском и подлежит ли это ремонту?
A: Подобная неисправность действительно замечена за дисками от фирмы Samsung (и за некоторыми другими производителями и сериями современных HDD) и в абсолютном большинстве случаев ремонту это не подлежит. Проблема заключается в выходном узле микросхемы коммутатора-предусилителя (генератора тока записи) или в неисправности пишущего элемента головки (в практике редко) при полной исправности остальных узлов. Соответственно, для замены неисправных элементов в данном случае необходимо вскрытие гермоблока. Если ремонтнику нужно дать на свою работу хотя бы одну неделю гарантии, то для него рентабельность подобных работ стремится к нулю. Более подробно мы рассматривали эту проблему .
Другая интересная тема, связанная с этим вопросом - это отсутствие ошибок при операциях записи на такой "read-only" диск. После проведенных экспериментов и многочисленных исследований связанного с этой темой технического материала, мы можем сказать, что причина проста - HDD, выражаясь техническим языком, не имеет обратной связи по записи. Некоторый контроль процедуры записи теоретически возможен, он может быть как аппаратным (мониторинг тока в цепи пишущего элемента головки), так и программным (сравнение содержимого сектора после каждой операции записи). Но разработчики справедливо посчитали аппаратный контроль излишним и требующим усложнения электронных схем и узлов, а сравнение информации в секторе заменили подсчетом ее контрольной суммы, совпадение которой однозначно интерпретируется алгоритмами обработки как знак того, что информация в секторе верна. Поэтому, после операции записи на "read-only" диск, ошибки не происходит, т.к. алгоритм подсчитал верную, но СТАРУЮ информацию, которая содержалась в секторе до операции записи. Алгоритм попросту не предполагает, что связка "коммутатор+головка" может аппаратно не функционировать.
Добавление: может возникнуть вполне резонный вопрос - а возможен ли контроль записи путем непосредственного чтения только что записанной информации "налету" в реальном времени? Если говорить коротко, то, к сожалению, конструкция головки сделать это не позволяет, т.к. читающий и пишущий элементы расположены довольно близко друг от друга и магнитное поле во время операции записи будет "заглушать" сигнал с читающего элемента. Таким образом, в любой момент времени возможен только один вид операций для конкретной головки - либо запись, либо чтение.
Что же касается других проблем с записью (например, зависание или выдача ошибки) при отсутствии проблем с чтением поверхности - можем сказать, что в этом случае, к неисправности головки и коммутатора-предусилителя добавляется еще и неисправность служебной информации (некорректное содержимое служебных модулей). В последнем варианте вероятность ремонта диска существует, хотя подобные случаи в практике редки.
Q: Назрело предыдущим вопросом - существует ли возможность искусственно сделать обычный исправный HDD - read-only? А управлять включением-отключением этой функции? Было бы очень удобно - защита от случайного стирания, вирусов, порчи служебной информации, "soft-бэдов" и т.д...
A: Вопрос интересный, попробуем разобраться.
Что касается случайного стирания и вирусов, т.е., записи обычными АТА-командами со стороны host (ОС) - теоретически, возможно модифицировать микропрограмму накопителя, а управлять, соответственно, с помощью отдельной утилиты (для пущей "помехоустойчивости" защитить функции переключения RO/RW паролем в самой микропрограмме). Вряд ли кто-либо решится на подобные исследования, т.к. объем работ требуется большой, а полезность сомнительна. К тому же, не во всех накопителях можно модифицировать микропрограмму в электронике - иногда она находится не в перезаписываемой Flash-ROM, а в "однократной" - т.н. масочной ROM. Получается, что проще использовать готовые решения, которые можно найти в Internet - устройства на микроконтроллере, которые блокируют поток данных, если обнаружат АТА-команду записи (и, подключаются, соответственно, в разрыв интерфейса IDE в виде переходника). Однако, неизвестно, можно ли оперативно управлять защитой, а также, на наш взгляд, подобные устройства немного снижают общую помехоустойчивость интерфейса, но на практике, мы это не тестировали, поэтому утверждать не беремся.
Полная аппаратная блокировка цепей записи возможна и требует вмешательства в электронную схему HDD, иногда незначительного (при этом блокируется любая запись на диск, включая обращения со стороны внутренней МП). Но, если нужно еще и оперативное управление RO/RW с помощью, например, переключателя - необходимо серьезное вмешательство в схему и возможно не на всех HDD. Разрабатывать подобное также не рентабельно, по крайней мене, нам:).
И последнее. Даже если принять во внимание работоспособность последнего варианта - пользователя будут подстерегать множество проблем, связанных с программными аспектами. Например, Windows или другая ОС может пытаться вести какие-либо файлы-логи, если диск системный. Различное ПО может создавать временные файлы или "файлы подкачки" при работе с данными. Может обновляться содержимое служебных областей логического раздела, например, Dirty-флаг (на его проверке основано предупреждение о "некорректном завершении работы"), количество свободных кластеров раздела в boot-record и прочее. Внутри самого HDD функционирует мини-ОС и там также ведутся постоянные обновления логов и параметров SMART-системы, логов событий (Event log), обновления таблиц дефектов (например, помещение сектора в список кандидатов на remap при неудачном чтении) и прочей системной информации. Все вышеперечисленные операции записи как со стороны Host, так и со стороны МП HDD могут происходить даже тогда, когда пользователь ничего не пишет на диск специально, а только хранит (при включенном ПК, разумеется) или читает данные. И кто знает, каким конкретно образом в микропрограмме или в ОС реализована проверка выполнения указанных выше процедур.
P.S. Если Вам необходимо просто надежно и долговременно сохранить некие даные на неком диске и при этом Вам совершенно не нужно с этими данными оперативно работать, т.е. считывать их - то самый простой способ заключается в установке АТА-пароля с помощью специальных утилит. При этом за любую запись (и чтение, правда, тоже) на диск со стороны host можно не беспокоиться - диск будет выдавать ошибку.
Q: Чисто теоретический интерес - возможно ли нанести физические повреждения жесткому диску только программными методами?
A: Надеемся, что ваш интерес к этому вопросу действительно чисто теоретический. Да, это возможно на некоторых семействах HDD путем низкоуровневого управления силовыми электронными узлами в технологическом режиме и повреждения могут носить как механический так и электронный характер. В некоторых случаях, после подобного воздействия накопитель не подлежит ремонту. Например, опасность выхода из строя силовых ключей из-за некорректного программирования - была даже в 1994 году (ключи - транзисторы, управляющие катушкой позиционирования и могут входить в состав микросхемы драйвера). Конкретный пример - предупреждающее текстовое сообщение, выводимое в сервисный терминал накопителя Maxtor объемом 425 Мб. В современных дисках токи в цепи VCM гораздо больше, правда, схемотехническая конструкция, все же, усовершенствована. В дальнейшие подробности мы, по понятным причинам, углубляться не будем.
С помощью стандартных АТА-команд (т.е., не Vendor-specific) необратимо вывести из строя HDD, как носитель - невозможно. Установку АТА-пароля мы не рассматриваем, т.к., хотя это и блокирует нормальную работу накопителя, но, в любом случае, не существует дисков, с которых АТА-пароль нельзя удалить с помощью технических средств (мы сейчас говорим лишь про принципиальную возможность и не касаемся сложности и трудоемкости выполнения такой операции). Также не считаем целесообразным вариант с "усиленным износом" с помощью циклического Sleep Mode (разгон двигателя, распарковка головок, затем "засыпание") - так как, для того, чтобы причинить таким способом сколько-нибудь заметный вред головкам - необходимо слишком длительное воздействие, которое не может быть не замечено пользователем.
Q: Правда ли, что микросхема драйвера (SP/VCM) - самый горячий узел в электронике современного HDD?
A: Если судить с точностью до градуса - то далеко не всегда. В качестве примера, ниже представлены данные температурного замера инфракрасным сканером. Измерялся диск Seagate Barracuda 7200.7 SATA 160 Гб во время активной работы (копирования множества небольших файлов) после 1 часа работы. Диск находился на открытом пространстве (на столе) в нашей лаборатории. Температура окружающего воздуха - 21 градус по Цельсию:
Ambient
Temp. - 21 C
Температура
гермоблока - 39 С
MC
SP/VCM driver - 48 C
MC
RAM - 42 C
MC
CPU/RW - 49 C
MC
2.5v/3.3v stab. - 47 C
MC
LSI SATA bridge - 53 C
Как можно заметить, здесь микросхема драйвера - не самый горячий узел. Если же взять, например, накопитель IBM AVER 40 Гб - то там применяется другая микросхема драйвера, температура которой - 69 градусов, а температура остальных чипов схожа с предыдущим вариантом. Заметим, что для большинства современных силовых (и не только) ИС нормальная рабочая температура - до 70 градусов Цельсия, это регламентировано производителями микросхем и их испытаниями.
Q: У меня проблема с моим HDD фирмы Samsung. После диагностики в сервисном центре произведено заключение о неисправности БМГ (блока магнитных головок). Как такое возможно, если мой диск не издает в процессе работы и начальной инициализации посторонних звуков и шумов, если диск корректно определяется в BIOS моего ПК (размер, модель), и если с него даже загружается Windows? Изначальная проблема состояла в том, что на логическом диске просто не открывалась одна из папок (как назло, со всей моей коллекцией фотографий и важных документов). Я полагал, что неисправность может носить только "логический" характер.
A: Опять же, необходимо помнить, что жесткий диск - довольно сложное устройство и неисправностей у него бывает также очень много и самых различных. С похожими симптомами, кроме проблем "логического" характера бывают связаны также и проблемы с дефектами поверхности, т.е. BAD-блоками, что требует применения различных специальных технологий при восстановлении данных. К таким технологиям относятся специальные методики статистической обработки "ошибочных" данных, "интеллектуальный" обход поврежденных участков диска (иногда базирующийся на физических параметрах конкретного накопителя), ручное восстановление логической структуры и прочее. В вашем же случае действительно оказался поврежден БМГ, а симптомы, не характерные для этого мы наблюдаем по двум причинам. Во-первых, читающий элемент головки или МС предусилителя-коммутатора не всегда повреждаются так, что декодировать сервометки для нормального позиционирования на трэке ("слежения" за ним) невозможно вообще. Если говорить условно (!), то сервоинформация записана как бы с большей амплитудой, в отличие от самих данных. Следовательно, возможна ситуация, когда накопитель не издает посторонних звуков, не стучит и пр., хотя при чтении данных выдаются сплошные ошибки и полноценное восстановление информации с такого диска невозможно без замены БМГ от диска-"донора" или замены МС коммутатора-предусилителя. Во-вторых, некоторые диски (в т.ч. к ним относятся все современные диски фирмы Samsung) имеют интересную особенность, связанную с распределением логического пространства при переключении между головками (справедливо только для накопителей, имеющих 2 головки и более). Если привести в пример накопитель Samsung SP0802N, то переключение с нулевой головки на первую у него происходит не "потрэково" (классическая схема, "змейка"), а "позонно", т.е. после границы примерно в 3 Гб (около 6200000 логических секторов). В вашем случае оказалась неисправна именно головка 1 (при полностью исправной головке 0). Таким образом, накопитель нормально проходит процедуру инициализации и считывания служебных модулей при включении питания (по умолчанию практически все накопители производят выборку именно нулевой головки перед первой распарковкой БМГ и чтением служебной информации), корректно определяется в BIOS и у него даже работают первые 3 Гб логического пространства вследствие упоминавшихся выше особенностей транслирования. Соответственно, с накопителя может даже загружаться операционная система и открываться некоторые папки и файлы. Но содержимое вашей "важной" папки оказалось как раз на участке от 3-х до 6-ти Гигабайт и при обращении к любым логическим секторам в данной зоне накопитель включает неисправную головку 1. Чаще всего, при этом раздается стук головок об ограничитель, ну а в вашем примере стука не было, так как деградация головки оказалась не столь значительной, чтобы система позиционирования не работала, но уже достаточной, чтобы накопитель выдал ошибку на запрос чтения сектора. Как следствие, эта ошибка обработалась операционной системой, которая в конечном итоге и проинформировала Вас, как пользователя, что прочитать содержимое данной папки невозможно.
Касаемо технических особенностей инициализации различных дисков, стоит отметить, что многие диски при полностью неисправных головках вообще не инициализируются (и, как следствие - не определяются в BIOS ПК), даже если неисправная головка - не нулевая.
Q: Поясните пожалуйста, какой технологический метод парковки Блока Магнитных Головок в современных HDD более "правильный" - на поверхности магнитных пластин или на специальном держателе-"трамплине" за их пределами? И какова "популярность" того или иного метода среди различных производителей?
A: Единого ответа на первый вопрос не существует, иначе, попросту, все призводители однозначно применяли бы какое-то одно, тщательно выверенное и безупречное решение. Каждому методу присущи свои "плюсы" и "минусы" и определить, какой из "плюсов" в определенный момент спасет диск (применительно к данному аспекту - поверхность пластин и сам БМГ), а какой из "минусов", напротив, сыграет коварную роль в конкретном случае, не представляется возможным. Даже если предположить, что какой-то метод парковки не имеет "минусов" совсем, то далеко не факт, что вышеуказанные проблемы не появятся по каким-либо другим причинам. Тем более, что различные нюансы в реализации методов у разных производителей могут отличаться. В данном случае, о каких-либо преимуществах и недостатках можно рассуждать только гипотетически, т.к. любое техническое решение, предназначенное для внедрения в серийное производство, основывается, прежде всего, на тщательных расчетах, моделировании и многочисленных технологических испытаниях. Например, "плюс" парковки вне пределов пластин - принципиальное отсутствие механического контакта слайдера головки с диском (точнее, со специальным полимерным напылением в парковочной зоне) как во время работы, так и в запаркованном состоянии, что уменьшает износ. Но, если такой HDD в выключенном состоянии подвергнется механической перегрузке (удару), то головки, соскочив с "трамплина", останутся на поверхности пластин и прилипнут ближе к внешнему диаметру (а не внутреннему, как в случае с парковкой на пластинах) и силы тока, формируемого МС драйвера SP/VCM не хватит, чтобы стронуть диск с места из-за большого рычага; к тому же, при этом возможны повреждения подвеса головки или его деформация, что впоследствии может привести к мгновенному "запиливанию" магнитной пластины. Если бы такая ситуация произошла с диском, паркующимся на пластинах, то диск, скорее всего, раскрутился бы, да и повреждения на поверхности самой пластины, оставленные слайдером головки в момент раскрутки были бы менее опасными. Если говорить про "плюсы" парковки на пластинах, то основные из них - простота конструкции (меньше механических деталей), более стабильный и надежный взлет головки из-за отсутствия крена и отсутствия постоянных деформаций пружинного подвеса головки (во время парковки вне пределов диска на специальный "трамплин" подвесы головок немного раздвигаются). Посадка головки при парковке - аналогично. Однако, эти положительные стороны "работают" только в том случае, если принять во внимание, что поверхность парковочной зоны (полимерный слой, иногда лазерный микрорельеф) - не изношена. Как-то контролировать или предсказать данный износ невозможно, а сам процесс износа у дисков, применяющих парковку БМГ на пластинах, неизбежен, что и является основным "минусом".
Отвечая на вторую часть вопроса, приведем распределение встречающихся методов у разных производителей дисков. Обращаем внимание, что информация приводится для относительно современных HDD форм-фактора 3.5" (т.е. обычные, "desktop" модели):
Samsung:
Maxtor:
парковка на пластинах, магнитный принцип фиксации.
Western Digital:
парковка на пластинах, магнитный
принцип фиксации.
Fujitsu:
парковка на пластинах, магнитный принцип фиксации.
Seagate (включая Slim-исполнение):
Quantum (включая семейства D540X-4K и D740X-6L):
парковка на пластинах, принцип фиксации - AirLock.
Maxtor, Slim-исполнение:
парковка над пластиной
на пластиковом "трамплине" (в запаркованном состоянии головка
не касается пластины), ближе к центру диска, т.е. к оси ШД. Принцип фиксации
- магнитная защелка. В статическом режиме (при не раскрученном двигателе
и запаркованном БМГ) защелка фиксируется постоянным магнитным полем между
встроенным мини-магнитом защелки и корпусом вала двигателя. При наборе
ШД неких минимальных оборотов мини-магнит смещается в сторону вращения
вала ШД, открывая защелку (т.е. обращаем ваше внимание, что для смещения
защелки используется именно магнитное поле, а не воздушный поток, как
в классическом AirLock).
Hitachi
(включая предшественника - IBM):
парковка вне пределов пластин
на пластиковом "трамплине" (специальная подставка-холдер, расположенная
на границе внешнего диаметра дискового пакета; официальное название -
"парковочная рампа"). В запаркованном состоянии головки не касаются
ни пластины ни друг друга. Магнитный принцип фиксации.
Как можно заметить из приведенного списка, самый популярный метод парковки БМГ - на пластинах (шесть пунктов из восьми), а принцип фиксации - магнитный (пять пунктов из восьми). Даже если принять поправку на то, что некоторые модельные ряды на настоящий момент не производятся в силу различных причин, распределение поменяется не сильно: парковка на пластинах - четыре из пяти, магнитная фиксация - также четыре из пяти (не производятся на данный момент Maxtor в slim-исполнении, Fujitsu 3.5" IDE и Quantum). Однако, вряд ли у кого-то найдутся основания утверждать, что фирма Hitachi поступает "неправильно", применяя парковку вне пределов дискового пакета, а фирма Seagate - также "неправильно", применяя в своих дисках фиксацию на основе AirLock(tm). Про преимущества последнего можем сказать следующее:
1. Надежная фиксация БМГ в пределах парковочной зоны, гарантируется даже при очень сильных механических перегрузках и ударах, вектор которых лежит вдоль плоскости пластин в любом направлении (имеется в виду выключенный и запаркованный накопитель, например, при транспортировке). Понятно, что при подобных перегрузках накопителю, в целом, "не сладко", но, если бы головки вышли в рабочую зону при неподвижных дисках, было бы однозначно хуже.
2. Плавная распарковка - не нужен стартовый импульс тока большой амплитуды в катушке актюатора БМГ для расцепления магнитных фиксаторов (хотя, у некоторых дисков с магнитной фиксацией для облегчения расцепления используются резиновая прокладка, но это соответствующим образом влияет и на устойчивость к перегрузкам в худшую сторону). Теоретически, положительно сказывается на: 1) вероятность отпайки или перегорания относительно тонкого медного провода катушки; 2) вероятность выхода из строя МС драйвера SP/VCM при неблагоприятных условиях (один из ярких примеров - включение диска в холодном состоянии, например, сразу после транспортировки по улице зимой); 3) вероятность частичного размагничивания основного магнита (в практике случается редко).
Что касается "мобильных" накопителей (HDD для NoteBook, форм-фактор 2.5"), то парковка на пластинах не применяется в них уже очень давно и присутствовала, разве что, на старых моделях (как правило, объемом до 4 Гб). На настоящий момент в таких дисках в качестве фиксации БМГ применяется только обычная магнитная фиксация с антишоковым парковщиком (специальная планка-балансир с фиксатором на одном конце и грузиком на другом, предназначена для фиксации БМГ во время механических перегрузок; на "desktop" дисках 3.5" не применяется), а сама парковка - вне пределов пластин, на пластиковой подставке-холдере, аналогично дискам Hitachi форм-фактора 3.5". Данная однозначность непосредственно связана с особенностями эксплуатации таких носителей в мобильной аппаратуре, где вопрос энергосбережения немаловажен. Как следствие, БМГ накопителей 2.5" запарковывается через определенный промежуток времени (в основном, небольшой, иногда несколько секунд; данное поведение, как правило, "прошито" в микропрограмме самого HDD, не путать с настройками режима энергосбережения в Windows!) при отсутствии обращений со стороны host, т.е. ПК и ОС. Энергопотребление накопителя при этом значительно снижается. При первом же обращении (например, при открытии или сохранении файла, swap-операций, обновления внутренних логов ОС и т.д.) БМГ, соответственно, распарковывается, причем с минимальным временем выхода HDD в готовность (менее 1 секунды). Таким образом, парковка БМГ в процессе работы происходит у HDD 2.5" очень часто и, если бы она осуществлялась на поверхности пластин, то износ головок от постоянного механического контакта с парковочной зоной не заставил бы себя долго ждать. У дисков 3.5" этим фактором можно пренебречь, так как парковка и распарковка происходят там только при выключении и включении ПК соответственно (т.е., в идеале, два раза за один рабочий день).
Q: Правда ли, что в накопителях форм-фактора Slim ("тонкие" HDD) не может быть более одной головки в силу конструктивных особенностей?
A: В основном, это так. Многие популярные модели накопителей в "тонком" форм-факторе 3.5" действительно имеют только одну головку и, соответственно, одну магнитную пластину с одной рабочей поверхностью. До настоящего момента (начало 2007 г.) подобные варианты накопителей встречались только у Samsung, Seagate, и Maxtor. Примеры популярных моделей таких накопителей: Samsung - SP0411N, SV0411N, Maxtor - 2B020H1, 2F040L0, 6E040L0, Seagate - ST320014A, ST340015A. Однако, у Seagate есть модели, которые имеют в своем составе одну пластину, но две головки (правда, корпус этих HDD немного толще обычных "Slim", но и тоньше стандартных, не Slim моделей) - это модели из серии Seagate Barracuda 7200.9. У модели ST3120811AS (SATA) объемом 120 Gb - две физических головки, а у модели ST380811AS объемом 80 Gb (тоже SATA) - только одна. Интересная особенность заключается также и в том, что накопитель с двумя головками у этой серии нельзя использовать в качестве "донора" для трансплантации БМГ у модели с одной головкой вследствие принципиально разного механического конструктива как самих БМГ, так и внутренних элементов корпусов HDD (подобные трансплантации, во многих случаях, допустимы у накопителей стандартного 3.5" форм-фактора).
Жесткий диск, он же винчестер, не такое уж и простое устройство, каким может показаться на первый взгляд. За всю историю своего существования, начиная с 1956 года, накопители претерпели огромное количество изменений. Теперь это не просто пластина и считывающие головки, а целая система со своей логикой и программным обеспечением, а следовательно, со своими фичами и секретами. В этой статье мы попробуем разобраться, что собой представляет современный жесткий диск, а также попытаемся расширить его стандартные возможности для своих хакерских целей.
Вся информация предоставлена исключительно в ознакомительных целях. Ни редакция, ни автор не несут ответственности за любой возможный вред, причиненный материалами данной статьи.
Конструкция винчестера в какой-то степени наверняка известна каждому. По сути, это несколько пластин, которые вращаются со скоростью 15 000 об/мин, устройство позиционирования и блок управляющей электроники. Добавим к этому систему самоконтроля S.M.A.R.T. и другие интеллектуальные атрибуты. Короче, без пол-литра не разберешься, тем более технология отдельных элементов составляет коммерческую тайну.
Высокой точности позиционирования, плотности записи и прочим тонкостям современных HDD можно посвятить не один десяток статей, но мы, не углубляясь в механику диска и физику процессов, рассмотрим наиболее интересную для нас часть - электронику.
В старых моделях жестких дисков часть функций управляющей электроники брал на себя MFM- или RLL-контроллер компьютера. Но со временем из-за высокой скорости передачи данных потребовалось сократить тракт передачи данных, и разработчики отказались от этой идеи.
Итак, перед нами плата типичного жесткого диска Western Digital WD5000AAKX объемом в 500 Гб (рис. 1). Что мы имеем:
Контроллер жесткого диска предназначен для управления операциями преобразования и обмена данными от головок чтения/записи к интерфейсу накопителя. К сожалению, компания Marvell не хочет выкладывать документацию на свою продукцию в открытый доступ. Ну что ж, попробуем разобраться сами.
Наш зарубежный коллега Джероен «Sprite_tm» Домбург нашел интересный выход из данной ситуации - для исследования контроллера он использовал интерфейс JTAG (от англ. Joint Test Action Group). Этот интерфейс предназначен для тестирования и отладки печатных плат. То есть с помощью JTAG мы можем спокойно подключиться к интересующему нас устройству, поддерживающему стандарт IEEE 1149. В микросхему интегрируется порт тестирования (TAP - Test Access Port), состоящий из четырех или пяти выводов: TDI, TDO, TMS, TCK и, возможно, TRST. Расположение этих выводов для контроллера Marvell нашел некий dex , любезно поделившийся результатами на форуме HDDGURU .
Джероен выяснил, что у контроллеров Western Digital есть ARM-ядро, доступное через JTAG-порт. А также последовательный порт, который обычно не используется, но может быть полезен для наших целей.
Для исследования контроллера жесткого диска использовалась плата FT2232H, которую можно заказать в интернете за 30 евро. Она поддерживает JTAG, связь через последовательный порт, а также SPI. Для работы с ней использовалась программа OpenOCD .
В результате оказалось, что у микросхемы есть целых три ядра. Два Feroceon, которые являются довольно сильными ARM9-подобными ядрами, и Cortex-M3, которое немного слабее. У всех ядер разное предназначение:
Так как мы ставили перед собой цель использовать жесткий диск для своих коварных целей, то самое время подумать о модернизации его прошивки. Самый простой и, вероятно, сложный в обнаружении способ - изменять данные на лету. Чтобы сделать это, нужно найти подходящее ядро - ядро, которое имеет доступ к данным, путешествующим между диском и SATA-кабелем.
Для доступа к ядру можно использовать режим DMA (Direct Memory Access). Это такой режим, когда обмен данных происходит непосредственно с головки считывания в память, без активного участия процессора. То же самое относится и к SATA-порту: процессору нужно только указать, где данные, и логика DMA позаботится о чтении информации непосредственно из памяти.
Источником информации в этом случае послужит кеш-память винчестера из-за ее хорошего расположения: данные, считанные с диска, будут в кеше, так что их можно будет сразу оттуда скопировать.
Способ довольно сложный - неудобно каждый раз подключаться через JTAG и ковыряться в кеше во время работы жесткого диска. Вместо этого для сохранения доступа без подключения дополнительной платы можно перепрошить микросхему флеш-памяти, выпаяв и подключив к программатору.
Однако было бы сложно модернизировать код из-за неизвестного алгоритма сжатия, вместо этого можно просто изменить адрес выполнения и добавить специальный блок, который будет прочитан раньше остальных. Это делает положение дел немного проще.
В результате своего исследования Джероен создал инструмент fwtool, который может сбрасывать различные блоки во флеше и переводить код в текстовый файл. Затем можно изменить, удалить или добавить блок и вновь собрать все в одном файле прошивки, который потом спокойно загрузить во флеш.
Подобные манипуляции с жестким диском требуют значительных усилий, и вряд ли кто-нибудь добровольно отдаст свой накопитель для взлома. Поэтому было бы неплохо найти способ перепрошивки винчестера без каких-либо посторонних устройств или снятия чипа.
У компании Western Digital есть специальные программные утилиты для работы с жестким диском - это инструменты, работающие под DOS, которые могут загрузить новую прошивку контроллера, микросхемы флеш-памяти или сервисного раздела. Инструменты используют так называемые Vendor Specific Commands (VSC), впрочем, об этом чуть позже.
Также есть набор инструментов под названием idle3-tools , которые можно взять на вооружение для модификации прошивки жесткого диска. Он также использует VSC, применяя Linux SCSI PassThrough IOCTLs. Джероен взял этот код, изменил его и интегрировал в fwtool. После этой модификации fwtool научился читать и писать на микросхему флеш-памяти.
Теперь если хакер каким-то образом сможет воспользоваться fwtool на удаленной машине, то получит возможность сбросить флеш-память диска, изменить ее и «зашить» обратно. Правда, в конце концов владелец узнает о взломе и, вероятно, переустановит систему, но злоумышленник может внедрить что-нибудь, что проявит себя и после переустановки. Например, подождать, пока машина зачитывает из файла /etc/shadow/ , где хранятся все пароли в системах UNIX/Linux, и изменить содержимое. После чего можно будет просто войти под своим паролем.
Кстати говоря, описанная методика может служить не только для подпольных экспериментов, но и для целей защиты. Например, можно создать неклонируемый жесткий диск, который будет работать нормально, если шаблон доступа секторов, как обычно, окажется случайным. Если же винчестер будет доступен только последовательно, то данные будут испорчены, что сделает клон отличным от оригинала.
При работе в терминальном режиме пользователь может взаимодействовать с жестким диском посредством диагностических команд. Этот метод применяется для диагностики и ремонта накопителей Seagate и Toshiba, в Western Digital такая возможность отсутствует из-за сложности подключения. Терминальный режим фактически предоставляет полный root - управление механикой и логикой устройства. С его помощью можно также обновить или перезагрузить прошивку винчестера. Список команд для большинства накопителей можно посмотреть в интернете. А на плате жесткого диска имеется специальный разъем для подключения через последовательный порт.
Для доступа в терминальный режим понадобится устройство-адаптер, необходимое для преобразования уровней сигналов RS-232 в уровни TTL (такие адаптеры имеются в продаже, но можно собрать и самому - все необходимые схемы находятся в свободном доступе, а в качестве основы можно взять некоторые модели Arduino). Мы же возьмем готовый чип FTDI, который преобразует USB в последовательный интерфейс для микроконтроллера Atmega. Нужно соединить GND и RESET, а для подключения использовать контакты RX и TX.
Для работы с COM-портом используем любую понравившуюся программу - например, PuTTY или Hiperterminal. Выбираем тип подключения, вводим номер COM-порта и другие настройки:
Speed: 9600
Data Bits: 8
Stop Bits: 1
Parity: None
Flow Control: None
Для проверки работоспособности схемы нужно замкнуть RX и TX между собой. В результате все набираемые символы отобразятся в двойном количестве. Это происходит из-за того, что введенные данные будут передаваться по линии TX, а затем они же вернутся по линии RX. Делается это так: отключив SATA-кабель, соединяем выход TX диска с входом RX адаптера, и наоборот - RX адаптера с TX диска. Подключаем питание. После нажатия клавиш
Из-за большого количества команд инженеры Seagate разделили их структуру на уровни. Такие команды, как чтение, запись, поиск, лог ошибок, доступны сразу на нескольких различных уровнях. Чтобы переключить жесткий диск для работы на другом уровне, надо воспользоваться командой /x .
Уровень Т - сертификационные испытания. Уровень 1 - команды управления памятью. Уровень 2 - команды настройки механики привода. Уровень 3 - поисковые команды. Уровень 4 - команды слежения серводвигателя. Уровень 5 - используется только в заводских условиях. Уровень 6 - адаптивные команды управления. Уровень 8 - специальные команды настройки записи. Уровень 9 - команды режима системы контроля дефектов.
Кроме этих девяти уровней, есть еще два дополнительных набора команд: сетевые и общие. Основной целью сетевых команд является отображение изменения текущего состояния системы. Общие команды используются для доступа к регистрам, буферной памяти и данным.
Вообще, терминальный режим предоставляет много интересных возможностей. Например, команда низкоуровневого форматирования может не только снести данные подчистую без возможности восстановления, также, если во время форматирования кто-нибудь отключит питание, винчестер сможет сам «доформатироваться» при первом же его включении. В общем, это тема, достойная отдельной статьи. Мы же движемся дальше.
В любом жестком диске присутствуют сервисные разделы. Они предназначены для хранения служебных программ винчестера, таких как S.M.A.R.T., модули раннего обнаружения ошибок, модули самодиагностики и так далее. К счастью, все эти данные не занимают выделенное место полностью, а значит, при правильном подходе мы можем использовать это бонусное пространство. Сервисные разделы не следует путать с DCO или HPA, которые могут быть легко обнаружены и доступны через стандартные ATA-команды.
В отличие от остальных методов скрытия информации запись в сервисный раздел не оставляет за собой никаких следов и незаметна для специальных программ поиска, которыми пользуются правоохранительные органы. Одним словом, это место идеально подойдет для хранения текстовых файлов с адресами, паролями, явками и прочего.
Для доступа к информации из сервисных разделов не подойдут стандартные ATA-команды, вместо этого для записи и чтения используются специальные команды VSC (Vendor Specific Commands). Как правило, производители держат в секрете эти команды, но порой выпускают утилиты для работы с сервисными разделами - например, программа wdidle3.exe от компании Western Digital и ее опенсорсный аналог idle3-tools. Еще один пример для WD - программа HDDHackr, меняющая записи в системных разделах HD.
Данные в сервисных разделах очень важны для правильной работы винчестера. Повреждение записанной информации ведет к потере работоспособности диска. Восстановить ее будет не так уж и просто - для перезаписи данных в сервисных разделах понадобятся специализированные программы (например, Ace Laboratory PC3000).
Объем сервисного раздела зависит от модели винчестера. Например, в диске WD2500KS-00MJB0 семейства Hawk объемом 250 Гб (прошивка 02AEC) в сервисный раздел записывается две копии файлов, около 6 Мб каждая. Размер зоны на каждой поверхности составляет около 23 Mб (64 трека по 720 секторов на каждом). Поскольку этот диск имеет шесть поверхностей (головки от 0 до 5), модули сервисных разделов располагаются на месте, сопоставленном с головками 0 и 1, а место, закрепленное за головками со 2 по 5, зарезервировано, но не используется. Таким образом, зарезервированный раздел занимает около 141 Мб, из которых 12 Мб находится в использовании.
Для сравнения: модель WD10EACS-00ZJB0, емкостью в терабайт и с восемью поверхностями, имеет зарезервированное пространство 450 Мб, из которых занято 52 Мб. Ариэль Беркман (Ariel Berkman) из компании Recover Information Technologies LTD написал статью о работе с сервисными отделами HDD, а также выложил PoC-код для записи 94 Мб информации в сервисный отдел диска Western Digital 250GB Hawk. Делается это следующим образом:
При низкоуровневых экспериментах возможно столкнуться с такой неприятностью, как поломка винчестера. Не стоит сразу прибегать к драконовским мерам и форматировать диск, можно попробовать восстановить его работоспособность с помощью некоторых программ.
Однако настало время закругляться. В этой статье я попытался показать неизведанные уголки и возможности жесткого диска. Не углубляясь в код, мы рассмотрели способ слива информации с накопителя. Если даже слегка приподнять этот занавес, открывается огромное поле для полета фантазии. Можно, например, перепрошить контроллер, чтобы скрыть от посторонних глаз особо важный раздел. Или портить данные при попытке клонировать жесткий диск, обезопасив себя таким образом от криминалистических утилит. Одним словом, вариантов много, так что каким образом использовать жесткий диск - выбор за тобой.
Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД) \ HDD (Hard Disk Drive) \ винчестер (носитель) – материальный объект, способный хранить информацию.
Накопители информации могут быть классифицированы по следующим признакам:
Значительная часть накопителей информации, используемых в настоящее время, создана на базе магнитных носителей.
Винчестер содержит набор пластин, представляющих чаще всего металлические диски, покрытые магнитным материалом – платтером (гамма-феррит-оксид, феррит бария, окись хрома…) и соединенные между собой при помощи шпинделя (вала, оси).
Сами диски (толщина примерно 2мм.) изготавливаются из алюминия, латуни, керамики или стекла. (см. Рис)
Для записи используются обе поверхности дисков. Используется 4-9 пластин
. Вал вращается с высокой постоянной скоростью (3600-7200 оборотов/мин.)
Вращение дисков и радикальное перемещение головок осуществляется с помощью 2-х электродвигателей
.
Данные записываются или считываются с помощью головок записи/чтения
по одной на каждую поверхность диска. Количество головок равно количеству рабочих поверхностей всех дисков.
Запись информации на диск ведется по строго определенным местам — концентрическим дорожкам (трекам) . Дорожки делятся на сектора . В одном секторе 512 байт информации.
Обмен данными между ОЗУ и НМД осуществляется последовательно целым числом (кластером). Кластер — цепочки последовательных секторов (1,2,3,4,…)
Специальный двигатель
с помощью кронштейна позиционирует головку чтения/записи над заданной дорожкой (перемещает ее в радиальном направлении).
При повороте диска головка располагается над нужным сектором. Очевидно, что все головки перемещаются одновременно и считывают инфоголовки перемещаются одновременно и считывают информацию с одинаковых дорожек разныхрмацию с одинаковых дорожек разных дисков.
Дорожки винчестера с одинаковым порядковым номером на разных дисках винчестера называется цилиндром
.
Головки чтения записи перемещаются в вдоль поверхности платтера. Чем ближе к поверхности диска находится головка при этом не касаясь ее, тем выше допустимая плотность записи.
Устройство винчестера
магнитный принцап записи информации
Физические основы процессов записи и воспроизведения информации на магнитных носителях заложены в работах физиков М.Фарадея (1791 - 1867) и Д. К. Максвелла (1831 - 1879).
В магнитных носителях информации цифровая запись производится на магнито чувствительный материал. К таким материалам относятся некоторые разновидности оксидов железа, никель, кобальт и его соединения, сплавы, а также магнитопласты и магнитоэласты со вязкой из пластмасс и резины, микропорошковые магнитные материалы.
Магнитное покрытие имеет толщину в несколько микрометров. Покрытие наносится на немагнитную основу, в качестве которой для магнитных лент и гибких дисков используются различие пластмассы, а для жестких дисков - алюминиевые сплавы и композиционные материалы подложки. Магнитное покрытие диска имеет доменную структуру, т.е. состоит из множества намагниченных мельчайших частиц.
Магнитный домен (от лат. dominium - владение) - это микроскопическая, однородно намагниченная область в ферромагнитных образцах, отделенная от соседних областей тонкими переходными слоями (доменными границами).
Под воздействием внешнего магнитного поля собственные магнитные поля доменов ориентируются в соответствии с направлением магнитных силовых линий. После прекращения воздействия внешнего поля на поверхности домена образуются зоны остаточной намагниченности. Благодаря этому свойству на магнитном носителе сохраняется информация, действовавшем магнитном поле.
При записи информации внешнее магнитное поле создается с помощью магнитной головки. В процессе считывания информации зоны остаточной намагниченности, оказавшись напротив магнитной головки, наводят в ней при считывании электродвижущую силу (ЭДС).
Схема записи и чтения с магнитного диска дана на рис.3.1 Изменение направления ЭДС в течение некоторого промежутка времени отождествляется с двоичной единицей, а отсутствие этого изменения - с нулем. Указанный промежуток времени называется битовым элементом .
Поверхность магнитного носителя рассматривается как последовательность точечных позиций, каждая из которых ассоциируется с битом информации. Поскольку расположение этих позиций определяется неточно, для записи требуются заранее нанесенные метки, которые помогают находить необходимые позиции записи. Для нанесения таких синхронизирующих меток должно быть произведено разбиение диска на дорожки
и секторы - форматирование
.
Организация быстрого доступа к информации на диске является важным этапом хранения данных. Оперативный доступ к любой части поверхности диска обеспечивается, во-первых, за счет придания ему быстрого вращения и, во-вторых, путем перемещения магнитной головки чтения/записи по радиусу диска.
Гибкий диск вращается со скоростью 300-360 об/мин, а жесткий диск - 3600- 7200 об/мин.
Магнитный диск первоначально к работе не готов. Для приведения его в рабочее состояние он должен быть отформатирован , т.е. должна быть создана структура диска.
Структура (разметка) диска создается в процессе форматирования.
Форматирование магнитных дисков включает 2 этапа:
При физическом форматировании рабочая поверхность диска разбивается на отдельные области, называемые секторами , которые расположены вдоль концентрических окружностей – дорожек.
Кроме того, определяются сектора, непригодные для записи данных, они помечаются как плохие для того, чтобы избежать их использования. Каждый сектор является минимальной единицей данных на диске, имеет собственный адрес для обеспечения прямого доступа к нему. Адрес сектора включает номер стороны диска, номер дорожки и номер сектора на дорожке. Задаются физические параметры диска.
Как правило, пользователю не нужно заниматься физическим форматированием, так как в большинстве случаев жесткие диски поступают в отформатированном виде. Вообще говоря, этим должен заниматься специализированный сервисный центр.
Форматирование низкого уровня нужно производить в следующих случаях:
Нужно иметь в виду, что физическое форматирование является очень сильнодействующей операцией — при его выполнении данные, хранившиеся на диске будут полностью стерты и восстановить их будет совершенно невозможно! Поэтому не приступайте к форматированию низкого уровня, если вы не уверены в том, что сохранили все важные данные вне жесткого диска!
После того, как вы выполните форматирование низкого уровня, следует очередной этап — создание разбивки жесткого диска на один или несколько логических дисков — наилучший способ справиться с путаницей каталогов и файлов, разбросанных по диску.
Не добавляя никаких аппаратных элементов в вашу систему, Вы получаете возможность работать с несколькими частями одного жесткого диска, как с несколькими накопителями.
При этом емкость диска не увеличивается, однако можно значительно улучшить его организацию. Кроме того, различные логические диски можно использовать для различных операционных систем.
При логическом форматировании
происходит окончательная подготовка носителя к хранению данных путем логической организации дискового пространства.
Диск подготавливается для записи файлов в сектора, созданные при низкоуровневом форматировании.
После создания таблицы разбивки диска следует очередной этап — логическое форматирование отдельных частей разбивки, именуемых в дальнейшем логическими дисками.
Логический диск — это некоторая область жесткого диска, работающая так же, как отдельный накопитель.
Логическое форматирование представляет собой значительно более простой процесс, чем форматирование низкого уровня.
Для того, чтобы выполнить его, загрузитесь с дискеты, содержащей утилиту FORMAT.
Если у вас несколько логических дисков, последовательно отформатируйте все.
В процессе логического форматирования на диске выделяется системная область , которая состоит из 3-х частей:
Запись информации осуществляется частями через кластер. В одном и том же кластере не может быть 2-х разных файлов.
Кроме того, на данном этапе диску может быть присвоено имя.
Жесткий диск может быть разбит на несколько логических дисков и наоборот 2 жестких диска может быть объединены в один логический.
Рекомендуется на жеском диске создавать как минимум два раздела(два логических диска): один из них отводится под операционную систему и программное обеспечение, второй диск исключительно выделяется под данные пользователя. Таким образом данные и системные файлы хранятся отдельно друг от друга и в случае сбоя операционной системы гораздо больше вереятность сохранения данных пользователя.
Жесткие диски (винчестеры) отличаются между собой следующими характеристиками: 
1. Емкость
— количество информации, помещающееся на диске (определяется уровнем технологии изготовления).
На сегодня емкость составляет 500 -2000 и более Гб. Места на жестком диске никогда не бывает много.
2. Скорость работы (быстродействие)
диска характеризуется двумя показателями: временем доступа к данным на диске
и скоростью чтения/записи на диске
.
Время доступа
– время необходимое для перемещения (позиционирования) головок чтения/записи на нужную дорожку и нужный сектор.
Среднее характерное время доступа между двумя случайно выбранными дорожками примерно 8-12мс(миллисекунд), более быстрые диски имеют время 5-7мс.
Время перехода на соседнюю дорожку (соседний цилиндр) меньше 0.5 — 1.5мс. Для поворота в нужный сектор тоже нужно время.
Полное время оборота диска для сегодняшних винчестеров 8 – 16мс, среднее время ожидания сектора составляет 3-8мс.
Чем меньше время доступа, тем быстрее будет работать диск.
Скорость чтения/записи
(пропускная способность ввода/вывода) или cкорость передачи данных (трансферт)
– время передачи последовательно расположенных данных, зависит не только от диска, но и от его контроллера, типы шины, быстродействие процессора. Скорость медленных дисков 1.5-3 Мб/с, у быстрых 4-5Мб/с, у самых последних 20Мб/с.
Винчестеры со SСSI–интерфейсом поддерживают частоту вращение 10000 об./мин. и среднее время поиска 5мс, скорость передачи данных 40-80 Мб/с.
3. Стандарт интерфейса подключения винчестера
— т.е. тип контроллера, к которому должен подключаться жесткий диск. Он находится на материнской плате.
Различают три основных интерфейса подключения
IDE(Integrated Disk Eleсtroniс) или (ATA) Advanсed Teсhnology Attaсhment
Достоинства — простота и невысокая стоимость
Скорость передачи:8.3, 16.7, 33.3, 66.6, 100 Мб/с. По мере развития данных интерфейс поддерживает расширение списка устройств: жесткий диск, супер-флоппи, магнитооптика,
НМЛ, СD-ROM, СD-R, DVD-ROM, LS-120, ZIP.
Вводятся некоторые элементы распараллеливания (gneuing и disсonneсt/reсonneсt), контроля за целостностью данных при передаче. Главный недостаток IDE — небольшое количество подключаемых устройств (не больше 4), что для ПК высокого класса явно мало.
Сегодня IDE-интерфейсы перешли на новые протоколы обмена Ultra ATA. Значительно увеличив свою пропускную способность
Mode 4 и DMA (Direсt Memory Aссess) Mode 2 позволяет передавать данные со скоростью 16,6Мб/с, однако реальная скорость передачи данных была бы намного меньше.
Стандарты Ultra DMA/33 и Ultra DMA/66, разработанные в феврале 98г. компанией Quantum имеют 3 режима работы 0,1,2 и 4,соответствено во втором режиме носитель поддерживает
скорость передачи 33Мб/с. (Ultra DMA/33 Mode 2) Для обеспечения такой высокой скорости можно достичь только при обмене с буфером накопителя. Для того, чтобы воспользоваться
стандартами Ultra DMA необходимо выполнить 2 условия:
1. аппаратная поддержка на материнской плате (чипсета) и со стороны самого накопителя.
2. для поддержания режима Ultra DMA, как и другой DMA (direсt memory Aссess-прямой доступ к памяти).
Требуется специальный драйвер для разных наборов микросхем различных. Как правило, они входят в комплект системной платы, в случаи необходимости ее можно «скачать»
из Internet со страницы фирмы-изготовителя материнской платы.
Стандарт Ultra DMA обладает обратной совместимостью с предыдущими контроллерами, работающих в более медленном варианте.
Сегодняшний вариант: Ultra DMA/100 (конец 2000г.) и Ultra DMA/133 (2001г.).
SATA
Замена IDE (ATA) не другую высокоскоростную последовательную шину Fireware (IEEE-1394). Применение новой технологии позволит довести скорость передачи равной 100Мб/с,
повышается надежность системы, это позволит устанавливать устройства не включая ПК, что категорически нельзя в ATA-интерфейсе.
SСSI (Small Сomputer System Interfaсe)
— устройства дороже обычных в 2 раза, требуют специального контроллера на материнской плате.
Используются для серверов, издательских системах, САПР. Обеспечивают более высокое быстродействие (скорость до 160Мб/с), широкий диапазон подключаемых устройств хранения данных.
SСSI- контроллер необходимо покупать вместе с соответствующим диском.
SСSI преимущество перед IDE- гибкость и производительность.
Гибкость заключается большим количеством подключаемых устройств (7-15), а у IDE (4 максимально), большей длиной кабеля.
Производительность — высокая скорость передачи и возможность одновременной обработки нескольких транзакций.
1. Ultra Sсsi 2/3(Fast-20) до 40Мб/с 16-разрядный вариант Ultra2- стандарт SСSI до 80Мб/с
2. Другая технология SСSI-интерфейса названа Fibre Сhannel Arbitrated Loop (FС-AL) позволяет подключать до 100Мбс, длина кабеля при этом до 30 метров. Технология FС-AL позволяет выполнить «горячие» подключение, т.е. на «ходу», имеет дополнительные линии для контроля и коррекции ошибок (технология дороже обычного SСSI).
Огромное разнообразие моделей винчестера затрудняет выбор подходящего.
Кроме нужной емкости, очень важно и производительность, которая определяется в основном его физическими характеристиками.
Такими характеристиками и является среднее время поиска, скорость вращения, внутренняя и внешняя скорость передачи, объем Кэш-памяти.
4.1 Среднее время поиска.
Жесткий диск затрачивает какое-то время для того, чтобы переместить магнитную головку текущего положения в новое, требуемое для считывания очередной порции информации.
В каждой конкретной ситуации это время разное, в зависимости от расстояния, на которое должна переместиться головка. Обычно в спецификациях приводится только усредненные значения, причем применяемые разными фирмами алгоритмы усреднения, в общем случае различаются, так что прямое сравнение затруднено.
Так, фирмы Fujitsu, Western Digital проводят по всем возможным парам дорожек, фирмы Maxtor и Quantum применяют метод случайного доступа. Получаемый результат может дополнительно корректироваться.
Значение времени поиска для записи часто несколько выше, чем для чтения. Некоторые производители в своих спецификациях приводят только меньшее значение (для чтения). В любом случае кроме средних значений полезно учитывать и максимальное (через весь диск),
и минимальное (то есть с дорожки на дорожку) время поиска.
4.2 Скорость вращения
С точки зрения быстроты доступа к нужному фрагменту записи скорость вращения оказывает влияние на величину так называемого скрытого времени, которого для того, чтобы диск повернулся к магнитной головке нужным сектором.
Среднее значение этого времени соответствует половине оборота диска и составляет 8.33 мс при 3600 об/мин, 6.67 мс при 4500 об/мин, 5,56 мс при 5400 об/мин, 4,17 мс при 7200 об/мин.
Значение скрытого времени сопоставимо со средним временем поиска, так что в некоторых режимах оно может оказывать такое же, если не больше, влияние на производительность.
4.3 Внутренняя скорость передачи
— скорость, с которой данные записываются на диск или считываются с диска. Из-за зонной записи она имеет переменное значение – выше на внешних дорожках и ниже на внутренних.
При работе с длинными файлами во многих случаях именно этот параметр ограничивает скорость передачи.
4.4 Внешняя скорость передачи
— скорость (пиковая) с которой данные передаются через интерфейс.
Она зависит от типа интерфейса и имеет чаще всего, фиксированные значения: 8.3; 11.1; 16.7Мб/с для Enhanсed IDE (PIO Mode2, 3, 4); 33.3 66.6 100 для Ultra DMA; 5, 10, 20, 40, 80, 160 Мб/с для синхронных SСSI, Fast SСSI-2, FastWide SСSI-2 Ultra SСSI (16 разрядов) соответственно.
4.5 Наличие у винчестера своей Кэш-памяти и ее объем (дисковый буфер).
Объем и организация Кэш-памяти (внутреннего буфера) может заметно вливать на производительность жесткого диска. Так же как и для обычной Кэш-памяти,
прирост производительности по достижении некоторого объема резко замедляется.
Сегментированная Кэш-память большого объема актуальна для производительных SСSI–дисков, используемых в многозадачных средах. Чем больше КЭШ, тем быстрее работает винчестер (128-256Кб).
Влияние каждого из параметров на общую производительность вычленить довольно трудно.
Основное требование к дискам — надежность работы гарантируется большим сроком службы компонентов 5-7 лет; хорошими статистическими показателями, а именно:
Технология S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Teсhnology) является открытым промышленным стандартом, разработанный в свое время Сompaq, IBM и рядом других производителей жестких дисков.
Смысл этой технологии заключается во внутренней самодиагностике жесткого диска, которая позволяет оценить его текущее состояние и информировать о возможных будущих проблемах, могущих привести к потере данных или к выходу диска из строя.
Осуществляется постоянный мониторинг состояния всех жизненно важных элементов диска:
головок, рабочих поверхностей, электромотора со шпинделем, блока электроники. Скажем, если обнаруживается ослабление сигнала, то информация перезаписывается и происходит дальнейшее наблюдение.
Если сигнал опять ослабляется, то данные переносятся в другое место, а данный кластер помещается как дефектный и недоступный, а вместо него предоставляется в распоряжении другой кластер из резерва диска.
При работе с жестким диском следует соблюдать температурный режим, в котором функционирует накопитель. Изготовители гарантируют безотказную работу винчестера при температуре окружающей их среды в диапазоне от 0С до 50С, хотя, в принципе, без серьезных последствий можно изменить границы по крайней мере градусов на 10 в обе стороны.
При больших отклонениях температуры воздушная прослойка необходимой толщиной может не образовываться, что приведет к повреждению магнитного слоя.
Вообще производители HDD уделяют довольно большое внимание надежности своих изделий.
Основная проблема — попадание внутрь диска посторонних частиц.
Для сравнения: частичка табачного дыма в два раза больше расстояния между поверхностью и головкой, толщина человеческого волоса в 5-10 раза больше.
Для головки встреча с такими предметами обернется сильным ударом и, как следствие, частичным повреждением или же полным выходом из строя.
Внешне это заметно, как появление большого количества закономерно расположенных негодных кластеров.
Опасны кратковременные большие по модулю ускорения (перегрузки), возникающие при ударах, падениях и т.д. Например, от удара головка резко ударяет по магнитному
слою и вызывает его разрушение в соответственном месте. Или, наоборот, сначала движется в противоположную сторону, а затем под действием силы упругости словно пружина бьет по поверхности.
В результате в корпусе появляются частицы магнитного покрытия, которые опять-таки могут повредить головку.
Не стоит думать, что под действием центробежной силы они улетят с диска — магнитный слой
прочно притянет их к себе. В принципе, страшны последствия не самого удара (можно как-нибудь смириться с потерей некоторого количества кластеров), а то, что при этом образуются частицы, которые обязательно вызовут дальнейшую порчу диска.
Для предотвращения таких весьма неприятных случаев различные фирмы прибегают ко всякого рода ухищрениям. Помимо простого повышения механической прочности компонентов диска, применяются также интеллектуальная технология S.M.A.R.T., которая следит за надежностью записи и сохранности данных на носителе (см. выше).
Вообще-то диск всегда отформатирован не на полную емкость, имеется некоторый запас. Связано это главным образом еще и с тем, что практически невозможно изготовить носитель,
на котором абсолютно вся поверхность была бы качественной, обязательно будет иметься bad-кластеры (сбойные). При низкоуровневом форматировании диска его электроника настраивается так,
чтобы она обходила эти сбойные участки, и для пользователя было совершенно не заметно, что носитель имеет дефект. Но вот если они видны (например, после форматирования
утилита выводит их количество, отличное от нуля), то это уже очень плохо.
Если гарантия не истекла (а HDD, на мой взгляд, лучше всего покупать с гарантией), то сразу же отнесите диск к продавцу и потребуйте замены носителя или возврат денег.
Продавец, конечно же, сразу начнет говорить, что парочка сбойных участков – еще не повод для беспокойства, но не верьте ему. Как уже говорилось, это парочка, скорее всего, вызовет еще множество других, а впоследствии вообще возможен полный выход винчестера из строя.
Особенно чувствителен к повреждениям диск в рабочем состоянии, поэтому не следует помещать компьютер в место, где он может быть подвержен различным толчкам, вибрациям и так далее.
Начнем с самого начала. Предположим, что вы купили накопитель на жестком диске и шлейф к нему отдельно от компьютера.
(Дело в том, что, покупая собранный компьютер, вы получите подготовленный к использованию диск).
Несколько слов об обращении с ним. Накопитель на жестком диске — очень сложное изделие, содержащее кроме электроники прецизионную механику.
Поэтому он требует аккуратного обращения — удары, падения и сильная вибрация могут повредить его механическую часть. Как правило, плата накопителя содержит много малогабаритных элементов, и не закрыта прочными крышками. По этой причине следует позаботиться о ее сохранности.
Первое, что следует сделать, получив жесткий диск — прочитать пришедшую с ним документацию — в ней наверняка окажется много полезной и интересной информации. При этом следует обратить внимание на следующие моменты:
Справедливости ради нужно сказать, что нередко на диске написано только его название. Но и в этом случае можно найти требуемую информацию либо в справочнике,
либо позвонив в представительство фирмы. При этом важно получить ответы на три вопроса:
Владея этой информацией, можно переходить к установке накопителя на жестком диске.
Для установки жесткого диска в компьютер следует сделать следующее:
Винчестеры одинаковой емкости (но от разных производителей) обычно обладают более-менее сходными характеристиками, а отличия выражаются главным образом в конструкции корпуса, форм-факторе (проще говоря, размерах) и сроке гарантийного обслуживания. Причем о последнем следует сказать особо: стоимость информации на современном винчестере часто во много раз превышает его собственную цену.
Если на вашем диске появились сбои, то пытаться его ремонтировать — зачастую означает лишь подвергать свои данные к дополнительному риску.
Гораздо более разумный путь- замена сбойного устройства на новое.
Львиную долю жестких дисков на российском (да и не только) рынке составляет продукции фирм IBM, Maxtor, Fujitsu, Western Digital (WD), Seagate, Quantum.
название фирмы-изготовителя, производящего данный тип накопителя,
Корпорация Quantum (www. quantum. сom.) , основанная в 1980г.,- одна из ветеранов на рынке дисковых накопителей. Компания известна своими новаторскими техническими решениями, направленными на повышение надежности и производительности жестких дисков, временем доступа к данным на диске и скоростью чтения/записи на диске, возможностью информировать о возможных будущих проблемах, могущих привести к потере данных или к выходу диска из строя.
— Одной из фирменных технологий Quantum является SPS (Shoсk Proteсtion System), призванная защитить диск от ударных воздействий.
— встроенная программа DPS (Data Proteсtion System), предназначенной сохранить самое дорогое — хранящиеся на них данные.
Корпорация Western Digital (www.wdс.сom.)
также является одной из старейших компаний-производителей дисковых накопителей, она знала в своей истории и взлеты и падения.
Компания за последние время смогла внедрить в свои диски самые последние технологии. Среди них стоит отметить собственную разработку-технологию Data Lifeguard,которая является дальнейшим развитием системы S.M.A.R.T. В ней сделана попытка логического завершения цепочки.
Согласно этой технологии производится регулярное сканирование поверхности диска в период, когда он незадействован системой. При этом производится чтение данных и проверка их целостности. Если в процессе обращения к сектору отмечаются проблемы, то данные переносятся в другой сектор.
Информация о некачественных секторах заносится во внутренний дефект-лист, что позволяет избежать в будущем записи в будущем записи в дефектные сектора.
Фирма Seagate (www.seagate. Сom) очень известна на нашем рынке. К слову сказать, я рекомендую винчестеры именно этой фирмы, как самык надежные и долговечные.
В 1998 г. она заставила вновь обратить на себя внимание, выпустив серию дисков Medallist Pro
со скоростью вращения 7200 об/мин,применив для этого специальные подшипники. Раньше такая скорость использовалась только в дисках интерфейса SСSI, что позволило увеличить производительность. В этой же серии используется технология SeaShield System, призванная улучшить защиту диска и хранящихся на нем данных от влияния электростатики и ударных воздействий. Одновременно уменьшается также и воздействие электромагнитных излучений.
Все производимые диски поддерживают технологию S.M.A.R.T.
В новых дисках Seagate предусматривает применение улучшенной версии своей системы SeaShield с более широкими возможностями.
Показательно, что Seagate заявил о наибольшей в отрасли стойкости обновленной серии к ударам – 300G в нерабочем состоянии.
Фирма IBM (www. storage. ibm. сom) хотя и не являлась до недавнего времени крупным поставщиком на российском рынке жестких дисков, но успела быстро завоевать хорошую репутацию благодаря своим быстрым и надежным дисковым накопителям.
Фирма Fujitsu (www. Fujitsu. сom)
является крупным и опытным производителем дисковых накопителей, причем не только магнитных, но и оптических и магнитооптических.
Правда, на рынке винчестеров с интерфейсом IDE компания отнюдь не лидер: она контролирует (по разным различных исследований) примерно 4% этого рынка, а основные ее интересы лежат в области SСSI-устройств.
Так как некоторые элементы накопителя, играющие важную роль в его работе, часто воспринимаются как абстрактные понятия, ниже приводится объяснение наиболее важных терминов.
Время доступа (Aссes time)
— период времени, необходимый накопителю на жестком диске для поиска и передачи данных в память или из памяти.
Быстродействие накопителей на жестких магнитных дисках часто определяется временем доступа (выборки).
Кластер (Сluster)
— наименьшая единица пространства, с которой работает ОС в таблице расположения файлов. Обычно кластер состоит из 2-4-8 или более секторов.
Количество секторов зависит от типа диска. Поиск кластеров вместо отдельных секторов сокращает издержки ОС по времени. Крупные кластеры обеспечивают более быструю работу
накопителя, поскольку количество кластеров в таком случае меньше, но при этом хуже используется пространство (место) на диске, так как многие файлы могут оказаться меньше кластера и оставшиеся байты кластера не используются.
Контроллер (УУ) (Сontroller)
— схемы, обычно расположенные на плате расширения, обеспечивающие управление работой накопителя на жестком диске, включая перемещение головки и считывание и запись данных.
Цилиндр (Сylinder)
— дорожки, расположенные напротив друг друга на всех сторонах всех дисков.
Головка накопителя (Drive head) — механизм, который перемещается по поверхности жесткого диска и обеспечивает электромагнитную запись или считывание данных.
Таблица размещения файлов (FAT) (File Alloсation Table (FAT))
— запись, формируемая ОС, которая отслеживает размещение каждого файла на диске и то, какие сектора использованы, а какие — свободны для записи в них новых данных.
Зазор магнитной головки (Head gap)
— расстояние между головкой накопителя и поверхностью диска.
Чередование (Interleave)
— отношение между скоростью вращения диска и организацией секторов на диске. Обычно скорость вращения диска превышает способность компьютера получать данные с диска. К тому моменту, когда контроллер производит считывание данных, следующий последовательный сектор уже проходит головку. Поэтому данные записываются на диск через один или два сектора. С помощью специального программного обеспечения при форматировании диска можно изменить порядок чередования.
Логический диск (Logiсal drive)
— определенные части рабочей поверхности жесткого диска, которые рассматривают как отдельные накопители.
Некоторые логические диски могут быть использованы для других операционных систем, таких как, например, UNIX.
Парковка (Park)
— перемещение головок накопителя в определенную точку и фиксация их в неподвижном состоянии над неиспользуемыми частями диска, для того, чтобы свести к минимуму повреждения при сотрясении накопителя, когда головки ударяются о поверхности диска.
Разбивка (Partitioning)
– операция разбивки жесткого диска на логические диски. Разбиваются все диски, хотя небольшие диски могут иметь только один раздел.
Диск (Platter)
— сам металлический диск, покрытый магнитным материалом, на который записываются данные. Накопитель на жестких дисках имеет, как правило, более одного диска.
RLL (Run-length-limited)
— кодирующая схема, используемая некоторыми контроллерами для увеличения количества секторов на дорожку для размещения большего количества данных.
Сектор (Seсtor)
— деление дисковых дорожек, представляющее собой основную единицу размера, используемую накопителем. Секторы ОС обычно содержат по 512 байтов.
Время позиционирования (Seek time)
— время, необходимое головке для пе¬ремещения с дорожки, на которой она установлена, на какую-либо другую нужную дорожку.
Дорожка (Traсk)
— концентрическое деление диска. Дорожки похожи на дорожки на пластинке. В отличие от дорожек пластинки, которые представляют собой непрерывную спираль, дорожки на диске имеют форму окружности. Дорожки в свою очередь делятся на кластеры и сектора.
Время перехода с дорожки на дорожку (Traсk-to-traсk seek time)
— время, необходимое для перехода головки накопителя на соседнюю дорожку.
Скорость передачи данных (Transfer rate)
— объем информации, передаваемый между диском и ЭВМ в единицу времени. В него входит и время поиска дорожки.
Как устроен жесткий диск? Какие бывают жесткие диски? Какую роль они выполняют в компьютере? Как взаимодействуют с другими компонентами? Какие параметры учитывать при выборе и покупке жесткого диска, вы узнаете из этой статьи.
НЖМД - сокращенное название от "Накопитель на Жестких Магнитных Дисках ". Так же вы встретите английское HDD - и сленговое Винчестер или сокращенно Винт .
В компьютере жесткий диск отвечает за хранение данных. Операционная система Windows, программы, фильмы, фотографии, документы, вся информация, которую вы загружаете в компьютер, сохраняется на жестком диске. А информация в компьютере это самое ценное! Если вышел из строя процессор или видеокарта, их можно купить и заменить. А вот потерянные семейные фотографии из отпуска прошлым летом или данные бухгалтерии небольшого предприятия за год не так-то просто восстановить. Поэтому надежности хранения данных уделяется особое внимание.
Почему же прямоугольная металлическая коробка называется диском? Для ответа на этот вопрос нам нужно заглянуть внутрь и узнать как жесткий диск устроен. На картинке ниже вы можете посмотреть из каких деталей жесткий диск состоит и какие функции выполняет каждая деталь Нажмите для увеличения. (Взято с сайта itc.ua)
Предлагаю так же посмотреть отрывок из передачи канала Discovery о том как устроен и работает жесткий диск.
Если вы решили увеличить объем для хранения информации в компьютере подключив дополнительный жесткий диск или заменив старый более вместительным, что вам потребуется знать при покупке?
Во-первых, загляните под крышку системного блока вашего компьютера. Вам необходимо выяснить какой интерфейс подключения жесткого диска поддерживает материнская плата. На сегодняшний день наиболее распространены стандарты SATA и отживающий свой век IDE . Их легко отличить по внешнему виду. На картинке слева показан фрагмент материнской платы, которая оснащена разъёмами обоих видов, но на вашей, скорее всего окажется один из них.
Существует три версии интерфейса SATA . Они отличаются скоростью передачи данных. SATA , SATA II и SATA III со скоростью 1.5, 3 и 6 гигабайт в секунду соответственно. Все версии интерфейсов SATA выглядят одинаково и совместимы между собой. Вы можете подключить их в любой комбинации, в результате скорость передачи данных будет ограничена более медленной версией. При этом скорость работы жесткого диска еще меньше. Поэтому потенциал быстрых интерфейсов сможет раскрыться лишь с появлением новых быстродествующих накопителей.
Если вы решили приобретать дополнительный жесткий диск SATA, проверьте есть ли у вас интерфейсный кабель как на картинке. В комплекте с диском он не продается. (Обычно они комплектуются к материнской плате.) Так же среди разъемов блока питания должен быть хотя один свободный для подключения жесткого диска или вам может понадобится переходник со старого стандарта на новый.
Теперь о самом жестком диске: Главным параметром является, конечно, емкость. Как я упоминал выше, учтите, что она окажется немного меньше заявленной. Для операционной системы и программ требуется 100 - 200 Гигабайт, что по современным меркам совсем немного. Сколько вам может понадобиться дополнительного пространства вы можете определить опытным путем. Большие объемы могут потребоваться,например, для записи видео высокого качества. Современные фильмы в формате HD достигают нескольких десятков Гигабайт.
Кроме этого среди основных параметров указывают:
