Tooprogram.ru

Компьютерный справочник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство платы жесткого диска

Внутреннее устройство жёсткого диска HDD

Современный винчестер состоит из следующих основных частей: плата электроники, гермоблок и программная часть. Для специалиста, занимающегося восстановлением данных, крайне важно знать и понимать внутреннее устройство жесткого диска.

Устройство жесткого диска — общий вид

Гермоблок

Cлужит для защиты и крепления пакета магнитных дисков — носителей информации и блока магниторезистивных головок (БМГ), принцип действия которых заключается в использовании материалов, изменяющих свое электрическое сопротивление при изменении напряженности окружающего магнитного поля. Магнитные диски покрыты магниточувствительным слоем, который и является носителем информации. На нем информация представляет собой магнитные поля, создаваемые мельчайшими участками напыленного слоя. Считывающая головка, попадая в поле, создаваемое участком магнитного покрытия, формирует электрический сигнал, так как является проводником, находящимся в магнитном поле. Этот сигнал соответствующим образом обрабатывается и передается далее по интерфейсу.

Устройство гермоблока жесткого диска

На некоторых жестких дисках присутствуют окошки для штанги серворайтера (устройства для записи серворазметки на пластины накопителя), закрытые прочным фольгированным материалом. Заполнен гермоблок обеспыленным воздухом, который сообщается с окружающей средой через специальные компенсационные отверстия, закрытые фильтрами, для уравнивания давления внутри гермозоны.

Как показано на рисунке, головки крепятся на металлическом коромысле, подвижном относительно магнитных дисков. Во время работы двигателя вращающиеся магнитные диски создают воздушный поток, который образует «воздушную подушку» между головкой и поверхностью. При остановке двигателя шпинделя коромысло автоматически (как правило, под давлением потока воздуха от еще вращающихся дисков) отводится в так называемое парковочное положение, в котором оно фиксируется специальным замком или магнитной защелкой. В этом положении головки выводятся из рабочей зоны, предотвращая возможный контакт между коромыслом и поверхностью диска, тем самым защищая уязвимую рабочую поверхность. «Парковочная» зона расположена, как правило, ближе к оси шпинделя. Но бывают и исключения, в частности, на винчестерах портативных компьютеров парковочная зона расположена на специальных парковочных стойках, расположенных за пределами пластин.

Позиционер (устройство, позиционирующее головки чтения/записи над диском) с коромыслом перемещается вдоль магнитных дисков в современных винчестерах с помощью электромагнита. В хвостовой части позиционера находится катушка, прикрытая сверху и снизу жестко закрепленными на гермоблоке магнитными пластинами, которые служат статором. При пропускании тока через обмотку катушки позиционер начинает отклоняться с определенным ускорением, а направление его отклонения можно менять изменением направления тока в обмотке позиционера. Такая схема управления носит название Voice Coil.

Внутри гермозоны расположена микросхема предусилениякоммутации (предусилитель, коммутатор). Такое, на первый взгляд странное, его расположение (внутри гермоблока, а не на печатной плате, рядом со всей остальной электроникой) объясняется очень просто: предусилитель должен располагаться как можно ближе к считывающей и записывающей головкам для сокращения тракта головка — предусилитель и уменьшения наводящихся на него помех. С предусилителей сигнал идет по ленточному шлейфу на печатную плату, где и преобразуется в тот вид, в котором он представляется IDE контроллеру системной платы компьютера.

Расположение коммутатора HDD

В реальной работе винчестеру приходится читать данные с поверхности. Для этого он должен знать, где в настоящий момент находятся головки и куда ему необходимо их переместить. С этой целью на поверхности дисков записана сервоинформация, уникальная для каждой дорожки и каждого сектора с данными

Плата электроники

Cостоит из следующих основных компонентов: центральный процессор, модуль оперативной памяти (ОЗУ), микросхема ПЗУ (на современных накопителях ПЗУ интегрирована в процессор, т.н. масочное ПЗУ), микросхема управления шпиндельным двигателем и БМГ, разъем питания и разъем интерфейса.

Устройство платы электроники жесткого диска

Отдельно стоит остановиться на микропрограмме накопителя. В случаях, когда требуется ремонт жесткого диска, правка микрокода является одной из самых распространенных операций. Служебная информация как правило, состоит из двух частей: это первоначальный загрузчик и собственно основная программа (оверлеи, транслятор с дефект-листами, модули SMART, модули заводской калибровки и самотестирования, логи и проч.). Загрузчик расположен, в основном, на плате электроники в виде процессора+ПЗУ. Произведя старт платы и раскрутив двигатель до нужных оборотов, микропрограмма позиционирует головки по серворазметке и пытается прочитать служебную информацию. Если все произошло без сбоев, диск рекалибруется и выходит в готовность по интерфейсу.

Разумеется, данная статья носит весьма обзорный характер и не может охватить всех нюансов и тонкостей строения современного жесткого диска, который несомненно, является весьма сложным устройством, по сути напоминающим компьютер в миниатюре.

В разделе статей регулярно выкладываются материалы о текущих задачах по восстановлению информации, где рассматриваются многие аспекты внутреннего строения винчестеров конкретных моделей.

Как подключить накопители и приводы к компьютеру

Шустрые SSD все больше вытесняют из обихода жесткие диски. Даже современные винчестеры постепенно теряют популярность, что и говорить об устаревших моделях, которые не всегда поддерживаются современными материнскими платами. Тем не менее, использовать старый HDD иногда нужно, а как заставить его работать — непонятно. В этом материале все самые полезные способы подключения как устаревших, так и актуальных накопителей и приводов.

Адаптер USB 2.0 -> IDE

Адаптер предназначен для подключения к компьютеру наиболее старых типов жестких дисков или CD/DVD-приводов с интерфейсом IDE. Учитывая, что современные материнские платы вообще не имеют подобного разъема, с подключением могут возникнуть проблемы. Накопители формата 2.5″ подключаются напрямую к адаптеру, накопители формата 3.5″ и приводы требуют дополнительного питания 12 В, поэтому к винчестеру необходимо подключать и Molex-разъем, что не всегда удобно. Для этих целей лучше приобрести отдельный блок питания с переходником или присмотреться к более удобным адаптерам ниже.

Читать еще:  Сколько жестких дисков в ноутбуке

Двусторонний адаптер IDE/SATA

По назначению аналогичен предыдущему, за исключением того, что подключается он к IDE или SATA-разъемам. Адаптер двусторонний — можно подключить устаревшее IDE-устройство к современной плате с SATA-разъемом на борту, либо наоборот — современный SATA накопитель/привод к устаревшей материнской плате, имеющей только IDE-разъем. Последний вариант актуален для рабочих компьютеров, которые не апгрейдились с момента их покупки.

Адаптер eSata

Еще один удобный способ быстрого подключения накопителей и различных приводов, но почему-то не получивший широкого распространения. Для этого необходимо установить планку с разъемами eSATAp на передней или задней панели компьютера и подключить соответствующие SATA-кабели и питание (рис. слева). Накопитель или привод подключается специальным eSATAp-кабелем (рис. справа). Обратите внимание именно на eSATAp-вариант, позволяющий подключать 3.5-дюймовые накопители и приводы, требующие питание 12В. Основное преимущество такого способа — полное отсутствие задержек, так как при работе не используются сторонние контроллеры.

Адаптер USB 2.0 -> SATA

Винчестеры с SATA-разъемом еще довольно актуальны, вот только модели с небольшой емкостью не представляют практического интереса и только мешают. От них идет постоянный шум, они греются и нагревают соседние элементы, а также требуют провода для подключения. Поэтому целесообразнее подключать их по необходимости.

Данный адаптер является аналогом первого, но рассчитан только на подключение SATA-накопителей формата 2.5″. Имеет объединенную SATA-колодку (питание + данные). Интересной особенностью является наличие дополнительного «хвостика» USB 2.0 для подключения требовательных к питанию накопителей.

В качестве примера подключение SSD-накопителя небольшой емкости:

Как альтернатива, есть универсальный тип адаптера, в котором совмещены два моста USB 2.0 -> IDE + SATA. С ним можно подключать и старые IDE-накопители, и актуальные SATA-диски:

Адаптер USB 3.0 -> SATA

Более продвинутая модификация с разъемом USB 3.0 и пропускной способностью до 5 Гбит/с (около 625 МБ/с). Из особенностей стоит отметить повышенную скорость передачи, увеличенную мощность питания, которая позволяет запускать даже старые требовательные накопители, меньшие задержки при копировании файлов и многое другое. Имеет объединенную SATA-колодку. В качестве моста USB -> SATA используются распространенные контроллеры Innostor IS621, ASM1153S или подобные. Есть модели с дополнительным «хвостиком» USB 2.0 для требовательных накопителей.

Из-за отсутствия дополнительного питания, они подходят лишь для подключения накопителей формата 2.5″. Для подключения 3.5″ винчестеров или CD/DVD/BD-приводов лучше приобрести адаптер USB 3.0 -> SATA с дополнительным питанием, например, вот такой:

Это наиболее универсальная модель, позволяющая подключать практически все различные накопители или приводы с интерфейсом IDE и SATA. Дополнительный разъем питания 12 В расположен с обратной стороны, а в комплекте поставляется блок питания.

Контейнер (внешний бокс) USB 3.0 -> SATA

Очень удобное приспособление для быстрого подключения накопителей. Есть множество различных моделей, отличающихся между собой как внешним исполнением, так и используемым мостом. Бывают в закрытом и полуоткрытом корпусе из пластика или металла. Есть модели как для 2.5-дюймовых накопителей, так и 3.5-дюймовых винчестеров. Подключение к компьютеру осуществляется, как правило, посредством USB 3.0.

В продаже можно встретить так называемые «внешние накопители» — это есть не что иное, как контейнер (внешний бокс) с установленным накопителем под собственной маркой. Вот только накопители там стоят не всегда удачные и разобрать их проблематично.

Док-станция USB 3.0 -> SATA

Док-станция — более эстетичный вариант адаптеров, но в то же время более дорогой и более функциональный. Накопители, как правило, вставляются сверху. Поддерживается горячее подключение. Есть варианты как для 2.5″ накопителей без внешнего питания, так и для 3.5″ винчестеров с отдельным или встроенным блоком питания. Встречаются модели как на один накопитель, так и на несколько.

Хранилища дисков

Является дальнейшим развитием док-станций, но с более расширенными возможностями. В качестве подключения уже присутствует несколько альтернатив: USB или eSATA. Из особых достоинств стоит отметить «горячее» подключение любого накопителя независимо от остальных и поддержку RAID-массивов нескольких уровней. Для этого на задней панели присутствует конфигуратор. Приятным дополнением является наличие вентилятора и специальных вентиляционных отверстий в передней и задних частях корпуса, которые охлаждают накопители в работе. Есть модели на два и более накопителя. Очень популярны в среде систем видеонаблюдения, где постоянно требуется писать десятки гигабайт данных на высокой скорости и защищать их от сбоев.

Многие пользуются такими хранилищами на несколько жестких дисков, так как они очень удобны для хранения медиатеки. При необходимости можно активировать дисковый массив повышенной производительности из двух накопителей (RAID 0), либо так называемое «зеркалирование» (RAID 1).

Сетевые хранилища (NAS)

Практически аналог предыдущего варианта, за исключением того, что дополнительно используются сетевые функции и сетевой доступ к дискам. Помимо стандартных разъемов USB и eSATA присутствуют и RJ45 (Ethernet), а также беспроводной доступ посредством сети Wi-Fi. Эти устройства занимают особую нишу и пользуются популярностью при постройке единой медиатеки с доступом с различных устройств. Рассчитаны как на один накопитель, так и на несколько, в зависимости от модели и стоимости.

Читать еще:  Основное назначение жесткого диска

Мультикомбайны

Одни из самых функциональных устройств. Главное отличие от предыдущих — небольшие размеры и возможность автономной работы благодаря наличию встроенного Li-Ion/Li-Pol аккумулятора. Как правило, мультикомбайны рассчитаны на установку одного накопителя формата 2.5″ (HDD или SSD) и позволяют получить доступ к нему посредством проводного соединения через USB или Ethernet, либо через беспроводной Wi-Fi. Очень удобно тем, кто постоянно путешествует или находится в командировках.

Для организации сетевого доступа в мультикомбайн встроен роутер, который при подключении интернет-кабеля RJ-45 (Ethernet) может раздавать интернет близлежащим устройствам, то есть может работать в качестве точки доступа. Для просмотра содержимого диска достаточно активировать сеть Wi-Fi на устройстве и подключиться к ней с любого гаджета, будь то смартфон, планшет или нетбук. После этого через стандартный диспетчер можно просматривать файлы и папки. В случае необходимости мультикомбайн можно использовать в качестве внешнего аккумулятора для заряда севших устройств или гаджетов через предусмотренный USB-выход и универсальный кабель.

Порядок подбора и замены плат контроллеров жестких дисков

Что такое плата контроллера жесткого диска?

Плата контроллера жесткого диска или PCB – Printed Circuit Board находится на нижней части жесткого диска. Обычно она зеленого цвета, но встречаются диски с синими или красными платами. Основные функции печатной платы — подавать питание на жесткий диск, поддерживать скорость и вращение шпинделя и управлять всеми внутренними операциями через прошивку. По сути, плата контроллера — это мозг жесткого диска, от которого сильно зависят все компоненты.

Зачем менять плату на жестком диске?

Если жесткий диск после подачи питания не раскручивается, большая вероятность, что у него неисправна плата контроллера.
Плата может быть повреждена в результате скачка напряжения, короткого замыкания, физического воздействия на интерфейс и т.д.

Возможно, у пользователя нет поблизости сервиса восстановления данных, он не хочет доверять свою конфиденциальную информацию третьим лицам или не может в данный момент оплатить работу сторонних сервисов, поэтому он предпочитает заменить ее самостоятельно.

В любом случае мы рекомендует начинать диагностику неисправностей жесткого диска именно с установки заведомо исправной платы.

Как найти подходящие платы PCB жесткого диска?

При подборе печатной платы необходимо сверить, прежде всего, следующие параметры:

  • Western Digital – должен совпадать номер, который вытравлен на печатной плате, он начинается обычно с 2060- или 8000-, например 2060-701960-001.
  • Seagate — должен совпадать номер, который вытравлен на печатной плате, он начинается обычно с 100-, например, 100731589 REV A. Кроме того надо обязательно сверить соответствие маркировок главной микросхемы контроллера и микросхемы, управляющей питанием шпиндельного двигателя (например основной чип — B5502D0, чип VCM — UM04.)
  • Maxtor – совпадение маркировки главной микросхемы (самый большой чип на плате), например 040111300. Некоторые диски Maxtor являются аналогами дисков Seagate, поэтому их необходимо подбирать по правилам Seagate.
  • Hitachi, HGST – совпадение первой строки кода, который находится на маленькой наклейке на плате. Обычно он начинается на 0A- или 0J-, например 0A72947.
  • Samsung – совпадение номера платы, который выгравирован на печатной плате, начинается с BF41-, например BF41-00354B.
  • Fujitsu — совпадение номера платы, который выгравирован на печатной плате, он обычно начинается с CA -.

Процесс замены платы жесткого диска

Удалите печатные платы с обоих жестких дисков с помощью отвертки. Замените поврежденную печатную плату на новую. Обратите внимание, что некоторые платы на жестких дисках Seagate НЕЛЬЗЯ устанавливать без переноса ПЗУ (ROM).

Если после установки новой платы двигатель диска вращается, но диск не определяется, вам необходимо перенести микросхему ПЗУ с исходной платы на новую. Если на печатной плате нет совместимого чипа ПЗУ, это значит, что ПЗУ интегрировано в основную микросхему контроллера. В этом случае понадобится перепайка главной микросхемы.

Если у вас возникают сложности с переносом микросхем – сделайте несколько тестовых паек на других печатных платах. Также вы можете обратиться к нам и мы проведем профессиональный перенос микросхемы или содержимого ПЗУ на новую плату.

Что такое микросхема ПЗУ?

Микросхему ПЗУ (ROM, NV-RAM, BIOS) можно легко найти на печатной плате. Чип имеет 8 ножек, его маркировка начинается обычно с 25- например 25F512, 25F1024. Его легко найти, потому что на печатной плате не так много чипов с 8 ножками.
В большинстве случаев вы должны переносить микросхему ПЗУ перед заменой платы жесткого диска. Для этого у вас должна быть подготовлены определенное оборудование и инструменты.

Где купить плату контроллера (PCB) жесткого диска онлайн?

Есть много отличных интернет-магазинов, которые продают все виды печатных плат для ваших нужд!
Например, http://www.cifrio.ru. Мы предлагаем все виды печатных плат для жестких дисков: Seagate, Western Digital, Maxtor, Samsung, IBM, Hitachi и Fujitsu. Мы всегда поможем найти вам необходимую печатную плату для вашего жесткого диска.

ВАЖНО: вы должны знать, что сбои жесткого диска не всегда вызваны с неисправностями PCB, замена печатной платы (PCB) не может гарантировать устранение всех проблем с жестким диском. Но в большинстве случаев диагностику неисправностей жесткого диска необходимо начинать именно с установки исправной платы.

Примеры:

1. Для жестких дисков Western Digital необходимо сверить маркировку на печатной плате:

Для жестких дисков WD микросхема ПЗУ хранит прошивку жесткого диска (прошивка для жесткого диска похожа на операционную систему для компьютера), вам необходимо перенести чип ROM с оригинальной платы на новую, чтобы сделать ее совместимой с вашим диском.

Читать еще:  Накопители на жестких магнитных дисках нжмд

На некоторых моделях жестких дисков WD плата не содержит независимого чипа ПЗУ, прошивка находится внутри основного чипа. Для таких дисков нужны специальные инструменты для чтения ПЗУ с оригинальной печатной платы и записи на новую плату или замены основного чипа.

2. Для жестких дисков Hitachi, HGST необходимо сверить маркировку на наклейке печатной платы:

Для жестких дисков Hitachi, HGST прошивку жесткого диска хранит микросхема NV-RAM. Вам необходимо перенести чип NV-RAM с оригинальной платы на новую, чтобы сделать ее совместимой с вашим диском.

3. Для жестких дисков Seagate необходимо сверить номер платы, маркировку главной микросхемы и микросхемы, управляющей питанием шпиндельного двигателя.

Для жестких дисков Seagate также необходимо заменить чип ПЗУ на плате. На некоторых моделях плат нет чипа ПЗУ, прошивка хранится в основной микросхеме.

Прежде чем приступить к самостоятельной работе по ремонту жесткого диска, помните, что все манипуляции выполняются вами на свой страх и риск и могут привести к невозможности в дальнейшем восстановить информацию с диска.

Поэтому мы настоятельно рекомендуем воспользоваться нашей услугой Адаптация печатной платы или доставить свой накопитель на диагностику в нашу лабораторию по адресу: г.Москва м.Белорусская ул.1-я Брестская д.66, 2 этаж, офис 2.

При заказе услуг восстановления информации вы можете получить скидку в размере 15%, сообщив администратору при передаче накопителя код CIFRIO15.

Устройство внешнего жесткого диска

Самым важным компонентом системного блока персонального компьютера является накопитель на жестких магнитных дисках, так как на нем кроме операционной системы и компьютерных программ, хранится вся пользовательская информация, с которой мы работаем ежедневно.

Далее мы более подробно рассмотрим устройство жесткого диска и принцип его работы.

Выход из строя жесткого диска и потеря информации для пользователя являются трагедией.

Для правильной работы с компьютером и обеспечения максимальной сохранности информации необходимо иметь представление о том, как устроен накопитель на жестких магнитных дисках.

Откуда произошло название

Название «жесткий диск» произошло из-за существенного отличия плотности пластин с магнитным слоем, на которые записываются данные.

Запись и чтение информации происходит с помощью специальных головок, расположенных на рычагах перемещения и фиксирующих информацию на поверхности магнитных дисков, которые вращаются двигателем.

Скорость вращения магнитных дисков

Скорость вращения жестких магнитных дисков в разы превышает скорость вращения гибких магнитных дисков, и в настоящее время на определенных моделях накопителей доходит до 15 тысяч оборотов в минуту.

Большинство выпускаемых на потребительский рынок моделей имеют скорость 5400 и 7200 оборотов в минуту. Жесткие диски со скоростью вращения выше 10 тысяч оборотов в минуту используются на серверных станциях оборудованных специальной системой охлаждения и не требующих изоляции шума.

Об структуре

В корпус накопителя помещено два или более дисков, изготовленных из металлического сплава и покрытых специальным веществом. Слой этого вещества называется магнитным, и именно он используется для хранения информации.

Диски крепятся к шпинделю, который вращается двигателем и приводит их в движение. Запись и чтение информации происходит с двух сторон каждого диска.

Разметка пластин для записи данных производится на цилиндры, дорожки и секторы. Дорожками являются кольца данных по периметру стороны магнитной пластины, которые в свою очередь объединены в цилиндры.

Для более рациональной адресации данных дорожки разбиваются на секторы, которые являют собой отрезки и условно обозначают единицу хранения информации емкостью 512 байт.

После форматирования жесткого диска в секторы заносится служебная информация, представляющая собой заголовки и заключение, которые используются для определения начала (номера) сектора и целостности информации.

Плата управления

Не обойти вниманием стоит плату управления, имеющуюся на накопителе, которая содержит ряд электрических схем, служащих не только для выполнения функций обмена данными с контролером, но также управление двигателем и считывающими головками.

Как показывает статистика, довольно распространенным случаем поломки жесткого диска является не механический фактор, а неисправность платы управления. В случае вышеуказанной поломки данные с жесткого диска можно восстановить, заменив плату управления.

Важные критерии

Если Вы затруднены с выбором жесткого диска, то следуйте основным критериям, которыми являются емкость, цена, быстродействие и надежность.

Разобрав указанные характеристики определиться с выбором нужного накопителя на жестких магнитных дисках не составит труда.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector