硬盘维修教案.docx

1、硬盘维修教案电脑硬盘教案第一节：基本概念、硬盘的认识、结构讲解、以及维修的认识，固件、CHS、LBA、GP表等。停浮区在最内圈停浮区在最外圈每个盘片的每个面都有一个读写磁头，磁盘盘面区域的划分如图1-7所示。磁头靠近主轴接触的表面，即线速度最小的地方，是一个特殊的区域，它不存放任何数据，称为启停区或着陆区（Landing Zone），启停区外就是数据区。在最外圈，离主轴最远的地方是“0”磁道，硬盘数据的存放就是从最外圈开始的。那么，磁头是如何找到“0”磁道的位置的呢？有一个“0”磁道检测器，由它来完成硬盘的初始定位。“0”磁道是如此的重要，以致很多硬盘仅仅因为“0”磁道损坏就报废，这是非常可惜

2、的。这种故障的修复技术在后面的章节中有详细的介绍。图1-7 硬盘盘片的启停区和数据区早期的硬盘在每次关机之前需要运行一个被称为Parking的程序，其作用是让磁头回到启停区。现代硬盘在设计上已摒弃了这个虽不复杂却很让人不愉快的小缺陷。硬盘不工作时，磁头停留在启停区，当需要从硬盘读写数据时，磁盘开始旋转。旋转速度达到额定的高速时，磁头就会因盘片旋转产生的气流而抬起，这时磁头才向盘片存放数据的区域移动。盘片旋转产生的气流相当强，足以使磁头托起，并与盘面保持一个微小的距离。这个距离越小，磁头读写数据的灵敏度就越高，当然对硬盘各部件的要求也越高。早期设计的磁盘驱动器使磁头保持在盘面上方几微米处飞行。稍

3、后一些设计使磁头在盘面上的飞行高度降到约0.1m0.5m，现在的水平已经达到0.005m0.01m，这只是人类头发直径的千分之一。气流既能使磁头脱离开盘面，又能使它保持在离盘面足够近的地方，非常紧密地跟随着磁盘表面呈起伏运动，使磁头飞行处于严格受控状态。磁头必须飞行在盘面上方，而不是接触盘面，这种位置可避免擦伤磁性涂层，而更重要的是不让磁性涂层损伤磁头。但是，磁头也不能离盘面太远，否则，就不能使盘面达到足够强的磁化，难以读出盘上的磁化翻转（磁极转换形式，是磁盘上实际记录数据的方式）。硬盘驱动器磁头的飞行悬浮高度低、速度快，一旦有小的尘埃进入硬盘密封腔内，或者一旦磁头与盘体发生碰撞，就可能造成数

4、据丢失，形成坏块，甚至造成磁头和盘体的损坏。所以，硬盘系统的密封一定要可靠，在非专业条件下绝对不能开启硬盘密封腔，否则，灰尘进入后会加速硬盘的损坏。另外，硬盘驱动器磁头的寻道伺服电机多采用音圈式旋转或直线运动步进电机，在伺服跟踪的调节下精确地跟踪盘片的磁道，所以，硬盘工作时不要有冲击碰撞，搬动时要小心轻放。这种硬盘就是采用温彻斯特（Winchester）技术制造的硬盘，所以也被称为温盘。其结构特点如下。磁头、盘片及运动机构密封在盘体内。磁头在启动、停止时与盘片接触，在工作时因盘片高速旋转，带动磁头“悬浮”在盘片上面呈飞行状态（空气动力学原理），“悬浮”的高度约为0.1m0.3m，这个高度非常小

5、，图1-8标出了这个高度与头发、烟尘和手指印的大小比较关系，从这里可以直观地“看”出这个高度有多“高”。图1-8 盘片结构及磁头高度示意图磁头工作时与盘片不直接接触，所以，磁头的加载较小，磁头可以做得很精致，检测磁道的能力很强，可大大提高位密度。磁盘表面非常平整光滑，可以做镜面使用。下面对“盘面”、“磁道”、“柱面”和“扇区”的含义逐一进行介绍。1. 盘面号硬盘的盘片一般用铝合金材料做基片，高速硬盘也可能用玻璃做基片。玻璃基片更容易达到所需的平面度和光洁度，且有很高的硬度。磁头传动装置是使磁头部件作径向移动的部件，通常有两种类型的传动装置。一种是齿条传动的步进电机传动装置；另一种是音圈电机传动

6、装置。前者是固定推算的传动定位器，而后者则采用伺服反馈返回到正确的位置上。磁头传动装置以很小的等距离使磁头部件做径向移动，用以变换磁道。硬盘的每一个盘片都有两个盘面（Side），即上、下盘面，一般每个盘面都会利用，都可以存储数据，成为有效盘片，也有极个别的硬盘盘面数为单数。每一个这样的有效盘面都有一个盘面号，按顺序从上至下从“0”开始依次编号。在硬盘系统中，盘面号又叫磁头号，因为每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头。硬盘的盘片组在214片不等，通常有23个盘片，故盘面号（磁头号）为03或05。2. 磁道磁盘在格式化时被划分成许多同心圆，这些同心圆轨迹叫做磁道（Track）。磁道从外向内从0开始

7、顺序编号。硬盘的每一个盘面有3001 024个磁道，新式大容量硬盘每面的磁道数更多。信息以脉冲串的形式记录在这些轨迹中，这些同心圆不是连续记录数据，而是被划分成一段段的圆弧，这些圆弧的角速度一样。由于径向长度不一样，所以，线速度也不一样，外圈的线速度较内圈的线速度大，即同样的转速下，外圈在同样时间段里，划过的圆弧长度要比内圈划过的圆弧长度大。每段圆弧叫做一个扇区，扇区从“1”开始编号，每个扇区中的数据作为一个单元同时读出或写入。一个标准的3.5in硬盘盘面通常有几百到几千条磁道。磁道是“看”不见的，只是盘面上以特殊形式磁化了的一些磁化区，在磁盘格式化时就已规划完毕。3. 柱面所有盘面上的同一磁

8、道构成一个圆柱，通常称做柱面（Cylinder），每个圆柱上的磁头由上而下从“0”开始编号。数据的读/写按柱面进行，即磁头读/写数据时首先在同一柱面内从“0”磁头开始进行操作，依次向下在同一柱面的不同盘面即磁头上进行操作，只在同一柱面所有的磁头全部读/写完毕后磁头才转移到下一柱面，因为选取磁头只需通过电子切换即可，而选取柱面则必须通过机械切换。电子切换相当快，比在机械上磁头向邻近磁道移动快得多，所以，数据的读/写按柱面进行，而不按盘面进行。也就是说，一个磁道写满数据后，就在同一柱面的下一个盘面来写，一个柱面写满后，才移到下一个扇区开始写数据。读数据也按照这种方式进行，这样就提高了硬盘的读/写效

9、率。一块硬盘驱动器的圆柱数（或每个盘面的磁道数）既取决于每条磁道的宽窄（同样，也与磁头的大小有关），也取决于定位机构所决定的磁道间步距的大小。更深层的内容请参考其他书籍，限于篇幅，这里不再深入介绍。4. 扇区操作系统以扇区（Sector）形式将信息存储在硬盘上，每个扇区包括512个字节的数据和一些其他信息。一个扇区有两个主要部分：存储数据地点的标识符和存储数据的数据段。标识符就是扇区头标，包括组成扇区三维地址的三个数字：扇区所在的磁头（或盘面）、磁道（或柱面号）以及扇区在磁道上的位置即扇区号。头标中还包括一个字段，其中有显示扇区是否能可靠存储数据，或者是否已发现某个故障因而不宜使用的标记。有些

10、硬盘控制器在扇区头标中还记录有指示字，可在原扇区出错时指引磁盘转到替换扇区或磁道。最后，扇区头标以循环冗余校验（CRC）值作为结束，以供控制器检验扇区头标的读出情况，确保准确无误。扇区的第二个主要部分是存储数据的数据段，可分为数据和保护数据的纠错码（ECC）。在初始准备期间，计算机用512个虚拟信息字节（实际数据的存放地）和与这些虚拟信息字节相应的ECC数字填入这个部分。扇区头标包含一个可识别磁道上该扇区的扇区号。有趣的是，这些扇区号物理上并不连续编号，它们不必用任何特定的顺序指定。扇区头标的设计允许扇区号可以从1到某个最大值，某些情况下可达255。磁盘控制器并不关心上述范围中什么编号安排在哪

11、一个扇区头标中。在很特殊的情况下，扇区还可以共用相同的编号。磁盘控制器甚至根本就不管数据区有多大，只管读出它所找到的数据，或者写入要求它写的数据。给扇区编号的最简单方法是l，2，3，4，5，6等顺序编号。如果扇区按顺序绕着磁道依次编号，那么，控制器在处理一个扇区的数据期间，磁盘旋转太远，超过扇区间的间隔（这个间隔很小），控制器要读出或写入的下一扇区已经通过磁头，也许是相当大的一段距离。在这种情况下，磁盘控制器就只能等待磁盘再次旋转几乎一周，才能使得需要的扇区到达磁头下面。显然，要解决这个问题，靠加大扇区间的间隔是不现实的，那会浪费许多磁盘空间。许多年前，IBM的一位杰出工程师想出了一个绝妙的办

12、法，即对扇区不使用顺序编号，而是使用一个交叉因子（interleave）进行编号。交叉因子用比值的方法来表示，如31表示磁道上的第1个扇区为1号扇区，跳过两个扇区即第4个扇区为2号扇区，这个过程持续下去直到给每个物理扇区编上逻辑号为止。例如，每磁道有17个扇区的磁盘按21的交叉因子编号就是：l，10，2，11，3，12，4，13，5，14，6，15，7，16，8，17，9，而按31的交叉因子编号就是：l，7，13，2，8，14，3，9，15，4，10，16，5，11，17，6，12。当设置1l的交叉因子时，如果硬盘控制器处理信息足够快，那么，读出磁道上的全部扇区只需要旋转一周；但如果硬盘控制器

13、的后处理动作没有这么快，磁盘所转的圈数就等于一个磁道上的扇区数，才能读出每个磁道上的全部数据。将交叉因子设定为21时，磁头要读出磁道上的全部数据，磁盘只需转两周。如果21的交叉因子仍不够慢，磁盘旋转的周数约为磁道的扇区数，这时，可将交叉因子调整为31。每磁道有17个扇区，画出了用三种不同的扇区交叉因子编号的情况。最外圈的磁道（0号柱面）上的扇区用简单的顺序连续编号，相当于扇区交叉因子是11。1号磁道（柱面）的扇区按21的交叉因子编号，而2号磁道按31的扇区交叉因子编号。早期的硬盘管理工作中，设置交叉因子需要用户自己完成。用BIOS中的低级格式化程序对硬盘进行低级格式化时，就需要指定交叉因子，有

14、时还需要设置几种不同的值来比较其性能，而后确定一个比较好的值，以期硬盘的性能较好。现在的硬盘BIOS已经自己解决这个问题，所以，一般低级格式化程序不再提供这一选项设置。系统将文件存储到磁盘上时，按柱面、磁头、扇区的方式进行，即最先是第1磁道的第一磁头下（也就是第1盘面的第一磁道）的所有扇区，然后，是同一柱面的下一磁头，一个柱面存储满后就推进到下一个柱面，直到把文件内容全部写入磁盘。系统也以相同的顺序读出数据。读出数据时通过告诉磁盘控制器要读出扇区所在的柱面号、磁头号和扇区号（物理地址的三个组成部分）进行。磁盘控制器则直接使磁头部件步进到相应的柱面，选通相应的磁头，等待要求的扇区移动到磁头下。在

15、扇区到来时，磁盘控制器读出每个扇区的头标，把这些头标中的地址信息与期待检出的磁头和柱面号做比较（即寻道），然后，寻找要求的扇区号。待磁盘控制器找到该扇区头标时，根据其任务是写扇区还是读扇区，来决定是转换写电路，还是读出数据和尾部记录。找到扇区后，磁盘控制器必须在继续寻找下一个扇区之前对该扇区的信息进行后处理。如果是读数据，控制器计算此数据的ECC码，然后，把ECC码与已记录的ECC码相比较。如果是写数据，控制器计算出此数据的ECC码，与数据一起存储。在控制器对此扇区中的数据进行必要处理期间，磁盘继续旋转。由于对信息的后处理需要耗费一定的时间，在这段时间内，磁盘已转了相当的角度。交叉因子的确定是

16、一个系统级的问题。一个特定硬盘驱动器的交叉因子取决于：磁盘控制器的速度、主板的时钟速度、与控制器相连的输出总线的操作速度等。如果磁盘的交叉因子值太高，就需多花一些时间等待数据在磁盘上存入和读出。如果交叉因子值太低，就会大大降低磁盘性能。前面已经述及，系统在磁盘上写入信息时，写满一个磁道后转到同一柱面的下一个磁头，当柱面写满时，再转向下一柱面。从同一柱面的一个磁道到另一个磁道，从一个柱面转到下一个柱面，每一个转换都需要时间，在此期间磁盘始终保持旋转，这就会带来一个问题：假定系统刚刚结束对一个磁道前一个扇区的写入，并且已经设置了最佳交叉因子比值，现在准备在下一磁道的第一扇区写入，这时，必须等到磁头

17、转换好，让磁头部件重新准备定位在下一道上。如果这种操作占用的时间超过了一点，尽管是交叉存取，磁头仍会延迟到达。这个问题的解决办法是以原先磁道所在位置为基准，把新的磁道上全部扇区号移动约一个或几个扇区位置，这就是磁头扭斜。磁头扭斜可以理解为柱面与柱面之间的交叉因子，已由生产厂设置好，用户一般不用去改变它。磁头扭斜的更改比较困难，但是，它们只在文件很长、超过磁道结尾进行读出和写入时才发挥作用，所以，扭斜设置不正确所带来的时间损失比采用不正确的扇区交叉因子值带来的损失要小得多。交叉因子和磁头扭斜可用专用工具软件来测试和更改。更具体的内容这里就不再详述，毕竟现在很多用户都没有见过这些参数。扇区号存储在

18、扇区头标中，扇区交叉因子和磁头扭斜的信息也存放在这里。最初，硬盘低级格式化程序只是行使有关磁盘控制器的专门职能来完成设置任务。由于这个过程可能破坏低级格式化的磁道上的全部数据，也极少采用。扇区交叉因子由写入到扇区头标中的数字设定，所以，每个磁道可以有自己的交叉因子。在大多数驱动器中，所有磁道都有相同的交叉因子。但有时因为操作上的原因，也可能导致各磁道有不同的扇区交叉因子。如在交叉因子重置程序工作时，由于断电或人为中断，就会造成一些磁道的交叉因子发生了改变，而另一些磁道的交叉因子没有改变。这种不一致性对计算机不会产生不利影响，只是有最佳交叉因子的磁道要比其他磁道的工作速度更快。要纠正的几个问题：

19、1硬盘逻辑坏道可以修复，而物理坏道不可修复。实际情况是，坏道并不分为逻辑坏道和物理坏道，不知道谁发明这两个概念，反正厂家提供的技术资料中都没有这样的概念，倒是分为按逻辑地址记录的坏扇区和按物理地址记录的坏扇区。2硬盘出厂时没有坏道，用户发现坏道就意味着硬盘进入危险状态。实际情况是，每个硬盘出厂前都记录有一定数量的坏道，有些数量甚至达到数千上万个坏扇区，相比之下，用户发现一两个坏道算多大危险？ 3硬盘不认盘就没救，0磁道坏可以用分区方法来解决。实际情况是，有相当部分不认的硬盘也可以修好，而0磁道坏时很难分区。SERIAL ATA：即串行ATA，是INTEL公司发布的，在同一时间内只会有一位数据传

20、输，用四个针就完成了所有的工作，第一针发出、第二针接收、第三针供电、第四针地线。Serial ATA首先是以连续串行的方式传送数据，每次传送只有1位数据,这可使连接电缆数目变少，效率变高；其次，Serial ATA有更高的起点、可发展的潜力大，Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/s，这比ATA 133所能达到133MB/s的最高数据传输率还高，而在Serial ATA 2.0的数据传输率将达到300MB/s；最后，Serial ATA具有更强的系统拓展性，由于Serial ATA 采用点对点的传输协议，这样可以使每个驱动器能独享带宽，而且在拓展Serial ATA设备方

21、面上会更有优势。Serial ATA让IDE接口数据传输速度提高，明显提升了电脑的性能。 它的维修跟ATA的一样，只是外接了一个转接口，而且，也可以换成ATA的电路板来修。在我们平常生活中,硬盘常见故障有哪些 ?MP3、MP4、数码相机等，都含固件。BIOS里找不到盘固件坏无法看碟操作系统破坏全盘坏道无法编辑文档无法听歌无法分区格式化无法玩游戏型号乱码容量变大或小无法看图片无法。异响无法上网操作系统硬盘的管理程序固件就象平常使用的WIN XP、98、2000 等固件电脑的管理程序无法删除复制文件固件是软件，是硬盘的管理程序，是硬盘的操作系统，不是存在电路板上的，是存在盘体上的0道以前，又称负道

22、、固件区、SA区、FW区、服务区等，固件由一个一个的模块组成，一个模块就相当于一个系统文件，操作系统的不同系统文件有不同的作用，固件中的不同模块也有不同的功能，固件中的模块也有重要和不重要之分。G-list (增长缺陷表) P-list (永久缺陷表) 工厂级缺陷表 用户级缺陷表G表容量从几百到几千P表容量可以达到好几万 LBA地址表示方式CHS地址表示方式 G表是一种映射方式，用LBA地址记录坏道位置，和用于映射坏道位置的保留区LBA地址P表是一种跳过方式，只用一个CHS地址记录坏道位置，表示这个CHS地址不要访问。动P表会破坏数据第二节：MHDD软件的作用和使用技巧。电路板判定测量电机电压

23、阻值观看有无烧坏痕迹测量5V12V阻值电压MHDD主盘模式看板信息指示灯的中文意思：BUSY 驱动器忙、存储器对命令无反应DRDY 存储器找到驱动器准备好WRFT 写入错误DRSC 存储器初检通过、寻道完成DREQ 存储器接受信息交换CORR 修正后的数据INDX 索引文件ERR 该处红色闪亮，指出现某种错误，同时右半部的状态指示反映错误的形态。右半部（当左半部“ERR”闪红时）AMNF 地址标记出错， T0NF 找不到0磁道ABRT Abort，拒绝命令 IDNF 扇区标志出错UNCR 校验错误，又称ECC错误 BBK 坏块标记错误 MHDD介绍：1、mhdd是俄罗斯maysoft公司出品的

24、专业硬盘工具软件，具有很多其他硬盘工具软件所无法比拟的强大功能，它分为免费版和收费的完整版，本文介绍的是免费版的详细用法。 2、mhdd都可以访问到128g的超大容量硬盘（可访问的扇区范围从512到137*2），即使你用的是286电脑，无需bios支持，也无需任何中断支持；3、mhdd最好在纯dos环境下运行； 4、mhdd可以不依赖于主板bios直接访问ide口，但要注意不要使用原装intel品牌主板；5、不要在要检测的硬盘中运行mhdd； 6、mdd在运行时需要记录数据，因此不能在被写保护了的存储设备中运行（比如写保护的软盘、光盘等）； mhdd命令详解 exit（热键alt+x）：退出M

25、HDD返回到dos。 id：硬盘检测，包括硬盘容量、磁头数、扇区数、sn序列号、firmware固件版本号、lba数值、支持的dma级别、是否支持hpa、是否支持aam、smart开关状态、安全模式级别及开关状态等）。 port（热键shift+f3）：显示各ide口上的硬盘，按相应的数字即可选择相应口的硬盘，之后该口会被记录在/cfg目录下的mhdd.cfg文件中，1表示ide1口主，2表示ide1口从，3表示ide2口主，4表示ide2口从，下次再进入mhdd后此口就成了默认口，编辑mhdd.cfg文件改变该值就可以改变mhdd默认的检测端口。所以，如果进入mhdd后按f2提示disk n

26、ot ready，就说明当前硬盘没有接在上次mhdd默认的那个口上，此时可以使用port命令重新选择硬盘（或更改mhdd.cfg文件）。 init：硬盘初始化，包括device reset（硬盘重置）、setting drive parameters（设定硬盘参数）、 i（热键f2）：同时执行id命令和init命令。erase：删除功能，每个删除单位等于255个扇区（数据恢复无效）。 fasterase：快速删除功能，比erase快，数据恢复同样无效，可以拔掉数据线，快速删除结束的标志是BUSY 灯灭。hpa：硬盘容量剪切功能，可以减少硬盘的容量，使bios检测容量减少，但dm之类的独立于bi

27、os检测硬盘容量的软件仍会显示出硬盘原始容量。nhpa：将硬盘容量恢复为真实容量。cls：清屏。pwd：给硬盘加user密码，最多32位，什么也不输入表示取消。被锁的硬盘完全无法读写，低格、分区等一切读写操作都无效。如果加密码成功，按f2键后可以看到提示硬盘驱动器被ATA密码锁定。要注意，设置完密码后必须关闭电源后在开机才会使密码起作用；unlock：对硬盘解锁。先选择0（user），再正确输入密码。注意：选择1（master）无法解开密码。dispwd：解除密码，先选择0（user），再正确输入密码。在用dispwd之前必须先用unlock命令解锁。不知道密码的情况下需要用PC3000解密或

28、者是热交换。注意：选择1 （master）无法解开密码。smart：显示smart参数，并可以对smart进行各项相关操作。smart on可以开启smart功能，smart off可以关闭smart功能，smart test可以对smart进行检测。stop（热键shift+f4）：关闭硬盘马达。makebad：人为地在某个指定区域内制造坏道。注意，由它生成的坏道很难修复。randombad：随机地在硬盘的各个地方生成坏道，按esc键停止生成。注意，由它生成的坏道很难修复。r（热键f3）：硬盘复位。比如使用了pwd加密码后，为了使密码马上生效，可以用此命令。scan（热键f4）：盘面扫描，可

29、以用特定模式来修复坏扇区，主要作用是检测硬盘坏道数量以及分布情况，其中： starting lba：设定开始扫描的lba值，默认是0。 ending lba：设定终止扫描的lba值，默认是最大LBA。remap: on/off（重新映像）：是否修复扇区，意思是发现坏道是否加入G表，ON表示加G表。 timeout(sec)：设定超时值，从1到200，默认值为240。 standby after scan：扫描结束后关闭硬盘马达，这样即可使scan扫描结束后，硬盘能够自动切断供电，硬盘停转休息，但主机还是加电的（属于无人职守功能）。 loop the test/repair：循环检测和修复，主要

30、用于反复地修复顽固型坏道。 erase delay（删除等待）：此项主要用于修复坏道，当扫描到坏道时，先对坏道位置进行低格，低格的时候会出现W符号，低格不成功会把坏道加入G表。修复效果要比remap更为理想，但要注意被修复的地方的数据是要被破坏的。erase delay的时间默认为250毫秒，数值可设置范围从10到10000。要想设置默认时间，可以打开/cfg目录下的mhdd.cfg文件，修改相应项目即可更改erase delay数值。此数值主要用来设定mhdd确定坏道的读取时间值（即读取某扇区块时如果读取时间达到或超过该数值，就认为该块为坏道，并开始试图修复），一般情况下，不必更改此数值，否

31、则会影响坏道的界定和修复效果。屏幕第一行的左半部分为为状态寄存器，右半部分为错误寄存器；在屏幕第一行的中间（在busy和amnf之间）有一段空白区域，如果硬盘被加了密码，此处会显示pwd；如果硬盘用hpa做了剪切，此处会显示hpa； 屏幕第二行的左半部分为当前硬盘的物理参数，右半部分为当前正在扫描的位置；在扫描时，每个长方块代表255个扇区；扫描过程可随时按esc键终止；方块从上到下依次表示从正常到异常，读写速度由快到慢。正常情况下，应该只出现第一个和第二个灰色方块；如果出现浅灰色方块（第三个方块），则代表该处读取耗时较多；如果出现绿色和褐色方块（第三个和第四个方块），则代表此处读取异常，但还未产生坏道；如果出现红色方块（第六个，即最后一个方块），则代表此处读取吃力，马上就要产生坏道；如果出现问号？，则表示此处读取错误，有严重物理坏道，无法修复。 注1：有些读写速度奇慢的硬盘如果用mhdd的f4 scan扫描并把erase delays打开就可以看到，要么均匀分布着很多w，要么就是遍布着很多五颜六色的方块，这说明这类硬盘之所以读写速度奇慢，就是因为大量的盘片扇区有瑕疵，造成读写每个扇区都会耗费较长的时间，综合到一起就导致了整个硬盘读写速度奇慢。第三节：标签识别和PC3000介绍。PC3000的硬件安装和软件安装：硬件安装跟安装网卡显卡差不多，接电源线的时候要注意