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1前言

硬盤是計算機的存儲設備,操作系統(tǒng)文件和數(shù)據(jù)文件都存儲在硬盤上。相對于計算機上的其他部件,硬盤的價值并不是很高,所以,一旦有了故障,大多數(shù)人都選擇直接更換。難道出現(xiàn)故障的硬盤就沒有維修價值嗎?其實不然,隨著計算機在生產(chǎn)、生活中的普及,出現(xiàn)故障的硬盤也越來越多,硬盤維修能提高設備的利用率,降低企業(yè)成本。更重要的是硬盤維修是挽救數(shù)據(jù)的必要手段。在討論硬盤維修之前,讓我們先對硬盤的結構和工作原理進行一些了解。

2計算機硬盤的結構和工作原理

本文主要討論的是傳統(tǒng)硬盤,目前傳統(tǒng)硬盤依然是主流。無論是IDE接口還是SCSI接口,指的是采用溫徹斯特結構的硬盤,這些年來硬盤的發(fā)展和技術改進都是在這個框架下進行,所以各種硬盤之間雖然有著一定的區(qū)別,但是其物理和邏輯結構還是基本相同的。

2.1硬盤的物理結構從外觀上看,如圖1硬盤是由PCB控制電路板和封閉的盤體構成,PCB控制電路板上有電源接口,數(shù)據(jù)傳輸接口,這兩個接口工作時和主板相連。PCB控制電路板上的主要芯片包括主控芯片和緩存芯片。打開硬盤外殼之后,我們就能夠看到神秘的內(nèi)部世界,如圖2,其核心部分包括盤體、主軸電機、讀寫磁頭、等主要部件。不過需要提醒大家的是,千萬不要隨意打開硬盤的外殼,這將100%地使整個硬盤報廢,因為硬盤的內(nèi)部盤面不能沾染上一滴灰塵,否則立即報廢。一般硬盤內(nèi)部結構維修甚至需要在要求極為嚴格的超凈間中進行。

(1)盤體:硬盤的盤體由多個盤片組成,這些盤片重疊在一起放在一個密封的盒中,它們在主軸電機的帶動下以很高的速度旋轉,其每分鐘轉速達3600,4500,5400,7200甚至以上。

(2)讀寫磁頭:硬盤的磁頭用來讀取或者修改盤片上磁性物質(zhì)的狀態(tài),一般說來,每一個磁面都會有一個磁頭,從最上面開始,從0開始編號。磁頭在停止工作時,與磁盤是接觸的,但是在工作時呈飛行狀態(tài)。磁頭采取在盤片的著陸區(qū)接觸式啟停的方式,著陸區(qū)不存放任何數(shù)據(jù),磁頭在此區(qū)域啟停,不存在損傷任何數(shù)據(jù)的問題。讀取數(shù)據(jù)時,盤片高速旋轉,由于對磁頭運動采取了精巧的空氣動力學設計,此時磁頭處于離盤面數(shù)據(jù)區(qū)0.2~0.5μm高度的飛行狀態(tài)。既不與盤面接觸造成磨損,又能可靠的讀取數(shù)據(jù)。

(3)主軸電機:硬盤內(nèi)的電機都為無刷電機,在高速軸承支撐下機械磨損很小,可以長時間連續(xù)工作。高速旋轉的盤體產(chǎn)生了明顯的陀螺效應,所以工作中的硬盤不宜運動,否則將加重軸承的工作負荷。硬盤磁頭的尋道飼服電機多采用音圈式旋轉或者直線運動步進電機,在飼服跟蹤的調(diào)節(jié)下精確地跟蹤盤片的磁道,所以在硬盤工作時不要有沖擊碰撞,搬動時要小心輕放。

2.2硬盤的邏輯結構硬盤由很多盤片(platter)組成,每個盤片的每個面都有一個讀寫磁頭。如果有N個盤片。就有2N個面,對應2N個磁頭(Heads),從0、1、2開始編號。每個盤片被劃分成若干個同心圓磁道(邏輯上的,是不可見的),每個盤片的劃分規(guī)則通常是一樣的。這樣每個盤片的半徑均為固定值R的同心圓再邏輯上形成了一個以電機主軸為軸的柱面(Cyl-inders),從外至里編號為0、1、2…每個盤片上的每個磁道又被劃分為幾十個扇區(qū)(Sector),通常的容量是512byte,并按照一定規(guī)則編號為1、2、3…形成Cylinders×Heads×Sector個扇區(qū)。這三個參數(shù)即是硬盤的物理參數(shù)。我們實際的維修工作中需要深刻理解這三個參數(shù)的意義。硬盤上的數(shù)據(jù)按照其不同的特點和作用大致可分為5部分:MBR區(qū)、DBR區(qū)、FAT區(qū)、DIR區(qū)和DATA區(qū)。(1)MBR區(qū),MBR(MainBootRecord主引導記錄區(qū))位于整個硬盤的0磁道0柱面1扇區(qū)。

主引導記錄中包含了硬盤的一系列參數(shù)和一段引導程序。(2)DBR區(qū),DBR(DosBootRecord)是操作系統(tǒng)引導記錄區(qū)的意思。它通常位于硬盤的0磁道1柱面1扇區(qū),是操作系統(tǒng)可以直接訪問的第一個扇區(qū),它包括一個引導程序和一個被稱為BPB(BiosParameterBlock)的本分區(qū)參數(shù)記錄表。(3)FAT區(qū),在DBR之后的是我們熟悉的FAT(FileAllocationTable文件分配表)區(qū)。(4)DIR(Directory)是根目錄區(qū),緊接著第二FAT表(即備份的FAT表)之后,記錄著根目錄下每個文件(目錄)的起始單元,文件的屬性等。(5)DATA區(qū),即數(shù)據(jù)區(qū),它是真正意義上的數(shù)據(jù)存儲的地方,位于DIR區(qū)之后,占據(jù)硬盤上的大部分數(shù)據(jù)空間。

2.3硬盤工作原理采用溫徹思特技術的傳統(tǒng)硬盤,其工作原理有如下特點:(1)磁頭,盤片及運動機構密封。(2)固定并高速旋轉的鍍磁盤片表面平整光滑。(3)磁頭沿盤片徑向移動。(4)磁頭對盤片接觸式啟停,但工作時呈飛行狀態(tài)不與盤片直接接觸。

3硬盤常見故障及修復方法

在對硬盤的物理、邏輯結構和工作原理有了一定了解之后,我們就能大致的根據(jù)故障的現(xiàn)象,判斷的故障范圍,然后采用相應的工具和方法進行維修。硬盤故障分為硬件故障和軟故障兩類,其診斷的依據(jù)主要是根據(jù)系統(tǒng)上電后的現(xiàn)象及屏幕上出現(xiàn)的提示信息來判斷。當硬盤出現(xiàn)故障后,應仔細分析故障現(xiàn)象,判斷是屬軟故障還是物理器件損壞。千萬不要盲目拆蓋、拔插控制卡或輕易將硬盤進行低級格式化,使問題變得更加復雜化。有時還會由于維護操作不當,不僅沒有把故障修復好,反而引起新的故障。

3.1硬件故障所謂的硬故障即硬盤物理性故障,是由于硬盤的機械零件或電子元器件物理性損壞而引起。硬件故障主要出現(xiàn)在硬盤的PCB控制電路板和盤體內(nèi)部的盤片、磁頭、電機上。在普通的維修環(huán)境中PCB控制電路板上的故障如果有相應的備件一般都能修復,如果是盤體內(nèi)部的硬件故障,由于缺乏無塵環(huán)境,一般都是無法修復的。

3.1.1常見的硬盤硬件故(1)焊接不當,指的是PCB板上的元件接觸不良,需用烙鐵加焊,也可用熱風槍吹。吹芯片時應先加上松香水或松香膏,這樣會提高焊接的效果。(2)“排阻”燒壞,可用萬用表檢查對其電阻值。(3)芯片的電路板上的接點已經(jīng)燒爛。這也是常見的故障,需外接線連接,不連接好就會產(chǎn)生不轉的現(xiàn)象。(4)電機接口旁邊的放電三極管(只起二極管作用)擊穿或接50-70腳邊的元件掉了或壞了,這一般是轉不起的故障。(5)主控芯片的控制腳接觸不良,是造成不轉的原因之一。(6)IDE接口的腳接在一起,使主芯片不復位,特別是1-2腳。(7)上盤閃十下,通常是8V電壓沒有或磁頭控制芯片壞或沒有電壓輸入。(8)上盤閃五下,可能是緩存、主芯片接觸不良或壞了。(9)晶振也是很容易壞的一個元件,可以查看晶振的兩端電壓。

3.1.2硬盤硬件故障維修案例硬件故障案例一:故障現(xiàn)象:電腦無規(guī)律的經(jīng)常死機,利用排除法確定故障是有由硬盤引起的。但在BIOS中顯示的硬盤參數(shù)正常,而且也可以正常安裝系統(tǒng),復制文件,硬盤電路板上也沒有發(fā)熱過高的元器件。將電路板拆下來后,仔細觀察電路板和電機、磁頭的接觸部分,隱約看見有黑乎乎的東西,看來是電極被氧化了。處理辦法:用醫(yī)用棉球蘸無水酒精反復擦洗硬盤電路板觸點及電極部分,直到干凈、露出金屬光澤為止。然后裝好硬盤,經(jīng)過長時間試機,故障消失。就這樣不花一分錢就修好了一塊硬盤。

硬件故障案例二:故障現(xiàn)象:昆騰硬盤,盤體里偶爾發(fā)出金屬撞擊聲,程序出錯,繼而叮叮當當響個不停,死機,系統(tǒng)重啟時不認盤,主軸電機時轉時不轉,甚至電路板上的TDA5247HT芯片-爆裂冒煙等等。分析與解決:這種情況問題大多出在硬盤電路板上,盤體部分出問題的概率很小,這款硬盤的部分電路板上使用了一塊TDA5247HT芯片,它的功能是控制磁頭步進尋道,給各個芯片提供穩(wěn)定的電壓,給磁盤電機提供電流,由于其品質(zhì)不佳,功率余量設計又不足,引起電路發(fā)熱,嚴重發(fā)熱時導致硬盤受傷,在讀盤頻繁時往往會燒毀此芯片。其中,盤體出現(xiàn)金屬撞擊聲,也由于此芯片供電不穩(wěn),無法精確控制硬盤磁頭,磁頭不停地尋道而撞擊盤體所致,應及時更換此芯片,若長時間磁頭反復讀寫復位,將磨傷盤片,造成不可修復。