Apparaat harde schijf

Het doel van dit artikel is om de structuur van een moderne harde schijf te beschrijven, over de belangrijkste componenten te praten, te laten zien hoe ze eruitzien en worden genoemd. Daarnaast zullen we het verband laten zien tussen Russische en Engelse terminologieën die de componenten beschrijven harde schijven.

Laten we voor de duidelijkheid eens kijken naar de 3,5-inch SATA-schijf. Dit wordt een compleet nieuwe Seagate ST31000333AS terabyte. Laten we onze cavia onderzoeken.

De groene printplaat met koperen sporen, stroom- en SATA-connectoren wordt een elektronicabord of besturingsbord (Printed Circuit Board, PCB) genoemd. Het wordt gebruikt om de werking van de harde schijf te regelen. De zwarte aluminium behuizing en de inhoud ervan worden een HDA genoemd (Head and Disk Assembly, HDA-experts noemen het ook een ‘blikje’). De behuizing zelf zonder inhoud wordt ook wel een hermetisch blok (basis) genoemd.

Laten we nu de printplaat verwijderen en de erop geplaatste componenten onderzoeken.

Het eerste dat opvalt is de grote chip in het midden: de microcontroller of processor (Micro Controller Unit, MCU). Op moderne harde schijven bestaat de microcontroller uit twee delen: de centrale verwerker(Central Processor Unit, CPU), die alle berekeningen uitvoert, en het lees-/schrijfkanaal - speciaal apparaat, het omzetten van wat uit de hoofden komt analoog signaal omgezet in digitale gegevens tijdens een leesbewerking en het coderen van de digitale gegevens in een analoog signaal tijdens een schrijfbewerking. De processor beschikt over invoer-/uitvoerpoorten (IO-poorten) voor het aansturen van andere componenten op de printplaat en voor het verzenden van gegevens via de SATA-interface.

De geheugenchip is een gewone DDR SDRAM-geheugen. De hoeveelheid geheugen bepaalt de grootte van de cache van de harde schijf. Deze printplaat heeft Samsung-geheugen DDR met een capaciteit van 32 MB, wat de schijf in theorie een cache van 32 MB geeft (en dit is precies het volume dat wordt opgegeven in technische kenmerken ah harde schijf), maar dit is niet helemaal waar. Feit is dat het geheugen logisch is verdeeld in buffergeheugen (cache) en firmwaregeheugen. De processor heeft een bepaalde hoeveelheid geheugen nodig om firmwaremodules te laden. Voor zover wij weten, geven alleen Hitachi/IBM de werkelijke cachegrootte aan in de technische specificaties; Wat andere schijven betreft, kan men alleen maar raden naar de cachegrootte.

De volgende chip is de besturingscontroller voor de motor en de hoofdeenheid, of "twist" (Voice Coil Motor-controller, VCM-controller). Bovendien bestuurt deze chip de secundaire voedingen op het bord, die de processor en de voorversterker-schakelaarchip (voorversterker, voorversterker) in de HDA van stroom voorzien. Dit is de grootste energieverbruiker op de printplaat. Het regelt de rotatie van de spil en de beweging van de koppen. De VCM-controllerkern kan zelfs bij temperaturen van 100° C werken.

Een deel van de schijffirmware wordt opgeslagen in flashgeheugen. Wanneer de schijf van stroom wordt voorzien, laadt de microcontroller de inhoud van de flashchip in het geheugen en begint de code uit te voeren. Zonder correct geladen code zal de schijf niet eens willen opstarten. Als er geen flashchip op het bord zit, betekent dit dat deze in de microcontroller is ingebouwd.

De trillingssensor (schoksensor) reageert op schudden dat gevaarlijk is voor de schijf en stuurt daarover een signaal naar de VCM-controller. De VCM parkeert de koppen onmiddellijk en kan voorkomen dat de schijf draait. In theorie zou dit mechanisme de schijf moeten beschermen tegen verdere schade, maar in de praktijk werkt het niet, dus laat de schijven niet vallen. Op sommige schijven is de trillingssensor zeer gevoelig en reageert op de geringste trilling. Dankzij de gegevens die van de sensor worden ontvangen, kan de VCM-controller de beweging van de koppen corrigeren. Op dergelijke schijven zijn ten minste twee trillingssensoren geïnstalleerd.

Het bord heeft nog een ander beveiligingsapparaat: Transient Voltage Suppression (TVS). Het beschermt het bord tegen stroompieken. Tijdens een stroomstoot brandt de TVS door, waardoor er een stroom ontstaat kortsluiting naar de grond. Dit bord heeft twee TVS, 5 en 12 volt.

Laten we nu eens kijken naar de HDA.

Onder het bord bevinden zich contacten voor de motor en koppen. Bovendien zit er een klein, bijna onzichtbaar gaatje in het schijflichaam (ademgat). Het dient om de druk gelijk te maken. Veel mensen denken dat er een vacuüm in de harde schijf zit. Eigenlijk is dit niet waar. Door dit gat kan de schijf de druk binnen en buiten het insluitingsgebied gelijk maken. Aan de binnenkant is dit gat afgedekt met een ademfilter, dat stof- en vochtdeeltjes opvangt.

Laten we nu eens een kijkje nemen in de insluitingszone. Verwijder het schijfdeksel.

Het deksel zelf is niets interessants. Het is gewoon een stuk metaal met een rubberen pakking om stof buiten te houden. Laten we tot slot kijken naar het vullen van de insluitingszone.

Kostbare informatie wordt opgeslagen op metalen schijven, ook wel platters genoemd. Op de foto zie je de bovenste pannenkoek. De platen zijn gemaakt van gepolijst aluminium of glas en zijn bedekt met verschillende lagen van verschillende samenstellingen, waaronder een ferromagnetische substantie waarop de gegevens daadwerkelijk worden opgeslagen. Tussen de pannenkoeken, maar ook boven de bovenkant ervan, zien we speciale platen die verdelers of scheiders worden genoemd. Ze zijn nodig om de luchtstromen gelijk te maken en akoestische ruis te verminderen. In de regel zijn ze gemaakt van aluminium of plastic. Aluminiumafscheiders kunnen beter omgaan met het koelen van de lucht in de insluitingszone.

Zijaanzicht van pannenkoeken en scheiders.

Lees-schrijfkoppen (koppen) zijn geïnstalleerd aan de uiteinden van de beugels van de magneetkopeenheid, of HSA (Head Stack Assembly). De parkeerzone is het gebied waar de koppen van een gezonde schijf zich zouden moeten bevinden als de spil wordt gestopt. Bij deze schijf bevindt de parkeerzone zich dichter bij de spil, zoals te zien is op de foto.

Op sommige opritten wordt geparkeerd op speciale plastic parkeerterreinen buiten de platen.

De harde schijf is een nauwkeurig positioneringsmechanisme en heeft zeer schone lucht nodig om goed te kunnen functioneren. Tijdens gebruik kunnen zich microscopisch kleine metaal- en vetdeeltjes in de harde schijf vormen. Om de lucht in de schijf onmiddellijk te reinigen, is er een recirculatiefilter. Dit is een hightech apparaat dat voortdurend kleine deeltjes verzamelt en opvangt. Het filter bevindt zich in het pad van luchtstromen dat ontstaat door de rotatie van de platen.

Laten we nu de bovenste magneet verwijderen en kijken wat eronder verborgen zit.

Harde schijven maken gebruik van zeer krachtige neodymiummagneten. Deze magneten zijn zo krachtig dat ze tot 1300 keer hun eigen gewicht kunnen tillen. Plaats uw vinger dus niet tussen de magneet en metaal of een andere magneet; de klap zal erg gevoelig zijn. Op deze foto zijn de BMG-begrenzers te zien. Hun taak is om de beweging van de hoofden te beperken en ze op het oppervlak van de platen achter te laten. BMG-begrenzers verschillende modellen zijn anders ontworpen, maar er zijn er altijd twee, ze worden op alle moderne apparaten gebruikt harde schijven. Bij onze aandrijving bevindt de tweede begrenzer zich op de onderste magneet.

Dit is wat je daar kunt zien.

Ook zien we hier een spreekspoel, die deel uitmaakt van de magnetische kopeenheid. De spoel en de magneten vormen de VCM-aandrijving (Voice Coil Motor, VCM). De aandrijving en het blok magnetische koppen vormen een positioner (actuator) - een apparaat dat de koppen beweegt. Het zwarte plastic onderdeel met een complexe vorm wordt een actuatorgrendel genoemd. Dit is een beveiligingsmechanisme dat de BMG vrijgeeft nadat de spilmotor bereikt heeft een bepaald aantal toerental Dit gebeurt door de druk van de luchtstroom. Het slot beschermt de hoofden tegen ongewenste bewegingen in de parkeerpositie.

Laten we nu het magnetische kopblok verwijderen.

De precisie en soepele beweging van de BMG wordt ondersteund door een precisielager. Het grootste deel van de BMG, gemaakt van een aluminiumlegering, wordt meestal een beugel of tuimelaar (arm) genoemd. Aan het uiteinde van de tuimelaar zitten koppen op een veerophanging (Heads Gimbal Assembly, HGA). Meestal worden de koppen en tuimelaars zelf meegeleverd verschillende fabrikanten. Een flexibele kabel (Flexible Printed Circuit, FPC) gaat naar de pad die op de besturingskaart wordt aangesloten.

Laten we de componenten van de BMG in meer detail bekijken.

Een spoel verbonden met een kabel.

Handelswijze.

De volgende foto toont de BMG-contacten.

De pakking zorgt voor de dichtheid van de verbinding. Lucht kan dus alleen met schijven en koppen via het drukvereffeningsgat het apparaat binnendringen. Deze schijf heeft contacten bedekt met een dunne laag goud om de geleiding te verbeteren.

Dit is een klassiek rockerontwerp.

De kleine zwarte onderdelen aan de uiteinden van de veerhangers worden sliders genoemd. Veel bronnen geven aan dat sliders en heads hetzelfde zijn. In feite helpt de schuifregelaar bij het lezen en schrijven van informatie door het hoofd boven het oppervlak van de pannenkoeken te heffen. Op moderne harde schijven bewegen de koppen zich op een afstand van 5-10 nanometer van het oppervlak van de pannenkoeken. Ter vergelijking: een mensenhaar heeft een diameter van ongeveer 25.000 nanometer. Als er een deeltje onder de schuif terechtkomt, kan dit leiden tot oververhitting van de koppen als gevolg van wrijving en het falen ervan. Daarom is de zuiverheid van de lucht in het insluitingsgebied zo belangrijk. De lees- en schrijfelementen zelf bevinden zich aan het uiteinde van de schuifregelaar. Ze zijn zo klein dat ze alleen met een goede microscoop te zien zijn.

Zoals je kunt zien, is het oppervlak van de slider niet vlak, maar heeft het aerodynamische groeven. Ze helpen de vlieghoogte van de slider te stabiliseren. De lucht onder de schuif vormt een luchtkussen (Air Bearing Surface, ABS). Het luchtkussen zorgt ervoor dat de schuif bijna parallel loopt aan het oppervlak van de pannenkoek.

Hier is nog een afbeelding van de schuifregelaar.

De hoofdcontacten zijn hier duidelijk zichtbaar.

Dit is een ander belangrijk onderdeel van het BMG dat nog niet is besproken. Het wordt een voorversterker (voorversterker) genoemd. Een voorversterker is een chip die de koppen aanstuurt en het signaal versterkt dat er naartoe of vandaan komt.

De voorversterker wordt om een ​​heel eenvoudige reden rechtstreeks in de BMG geplaatst: het signaal dat uit de koppen komt, is erg zwak. Op moderne aandrijvingen het heeft een frequentie van ongeveer 1 GHz. Als u de voorversterker buiten de hermetische zone plaatst, bijv zwak signaal zal sterk verzwakken op weg naar de besturingskaart.

Er lopen meer sporen van de voorversterker naar de koppen (aan de rechterkant) dan naar het containmentgebied (aan de linkerkant). Feit is dat een harde schijf niet tegelijkertijd met meer dan één kop kan werken (een paar schrijf- en leeselementen). De harde schijf stuurt signalen naar de voorversterker en selecteert de kop waarnaar deze moet worden verzonden op dit moment de harde schijf heeft toegang. Deze harde schijf heeft zes sporen die naar elke kop leiden. Waarom zo veel? Eén spoor is geslepen, nog twee zijn voor lees- en schrijfelementen. De volgende twee sporen zijn bedoeld voor het besturen van minidrives, speciale piëzo-elektrische of magnetische apparaten die de schuifregelaar kunnen verplaatsen of draaien. Dit helpt om de positie van de koppen boven de baan nauwkeuriger in te stellen. Het laatste pad leidt naar de verwarming. De verwarming wordt gebruikt om de vlieghoogte van de koppen te regelen. De verwarming brengt warmte over naar de ophanging die de schuifregelaar en de tuimelaar verbindt. De ophanging is gemaakt van twee legeringen verschillende kenmerken thermische uitzetting. Bij verhitting buigt de ophanging naar het oppervlak van de pannenkoek, waardoor de vlieghoogte van het hoofd wordt verminderd. Bij afkoeling wordt de cardanische ophanging rechtgetrokken.

Genoeg over de koppen, laten we de schijf verder demonteren. Verwijder de bovenste afscheider.

Dit is hoe hij eruit ziet.

Op de volgende foto ziet u het opvanggebied met de bovenste afscheider en het kopblok verwijderd.

De onderste magneet werd zichtbaar.

Nu de klemring (schotels klem).

Deze ring houdt het platenblok bij elkaar, waardoor ze niet ten opzichte van elkaar kunnen bewegen.

Pannenkoeken worden op een spindelnaaf geregen.

Nu niets de pannenkoeken meer vasthoudt, verwijder je de bovenste pannenkoek. Dat is wat eronder zit.

Nu is het duidelijk hoe ruimte voor de koppen wordt gecreëerd: er zitten afstandsringen tussen de pannenkoeken. Op de foto zijn de tweede pannenkoek en de tweede scheider te zien.

De afstandsring is een uiterst nauwkeurig onderdeel gemaakt van een niet-magnetische legering of polymeren. Laten we het eraf halen.

Laten we al het andere uit de schijf halen om de onderkant van het hermetische blok te inspecteren.

Zo ziet het drukvereffeningsgat eruit. Deze bevindt zich direct onder het luchtfilter. Laten we het filter eens nader bekijken.

Omdat de lucht die van buiten komt noodzakelijkerwijs stof bevat, bestaat het filter uit meerdere lagen. Het is veel dikker dan het circulatiefilter. Soms bevat het silicageldeeltjes om de luchtvochtigheid tegen te gaan.

Het verband tussen Russische en Engelse terminologie werd verduidelijkt door Leonid Vorzjev.

De meeste gebruikers, op de vraag wat er in hun zit systeem eenheid Ze noemen onder meer een harde schijf. De harde schijf is het apparaat waarop uw gegevens het vaakst worden opgeslagen. Er is een legende die uitlegt waarom harde schijven er was zo'n mooie naam. Eerst harde schijf, begin jaren zeventig in Amerika uitgebracht, hadden een capaciteit van 30 MB aan informatie over elk werkoppervlak. Tegelijkertijd had het repeteergeweer van O. F. Winchester, algemeen bekend in Amerika, een kaliber van 0,30; Misschien rommelde de eerste harde schijf tijdens de werking als een machinegeweer, of rook hij naar buskruit - ik weet het niet, maar vanaf dat moment begonnen ze het te noemen harde schijven harde schijven.

Tijdens de werking van de computer treden er storingen op. Virussen, stroomstoringen, softwarefouten- dit alles kan schade veroorzaken aan de informatie die op uw harde schijf is opgeslagen. Schade aan informatie betekent niet altijd het verlies ervan. Het is dus handig om te weten hoe deze op de harde schijf is opgeslagen, omdat deze dan kan worden hersteld. Dan bijvoorbeeld bij schade door een virus bagageruimte , het is helemaal niet nodig om de hele schijf te formatteren (!), maar ga door nadat je de beschadigde ruimte hebt hersteld normaal werk

met het behoud van al uw waardevolle gegevens.

1. Aan de ene kant heb ik mezelf tijdens het schrijven van dit artikel de taak opgelegd om u te vertellen:
2. over de principes van het vastleggen van informatie op een harde schijf;
3. over de plaatsing en het laden van het besturingssysteem; over hoe u verstandig uw nieuwe harde schijf

Aan de andere kant wil ik de lezer voorbereiden op het tweede artikel, waarin ik het zal hebben over programma's die bootmanagers worden genoemd. Om te begrijpen hoe deze programma's werken, moet je basiskennis hebben over zaken als MBR, partities, enz.

Genoeg gewone woorden- laten we beginnen.

2. Harde schijf

Harde schijf (HDD - Harde schijf Drive) is als volgt ontworpen: op een spil die is aangesloten op een elektromotor bevindt zich een blok van verschillende schijven (pannenkoeken), boven het oppervlak waarvan zich koppen bevinden voor het lezen/schrijven van informatie. De hoofden hebben de vorm van een vleugel en zijn bevestigd aan een halvemaanvormige riem. Tijdens bedrijf ‘vliegen’ ze over het oppervlak van de schijven in de luchtstroom die ontstaat wanneer dezelfde schijven roteren. Uiteraard is de hefkracht afhankelijk van de luchtdruk op de hoofden. Het hangt op zijn beurt af van extern atmosferische druk

. Daarom geven sommige fabrikanten een maximaal bedrijfsplafond (bijvoorbeeld 3000 m) aan in de specificaties van hun apparaten. Waarom geen vliegtuig?

De schijf is verdeeld in tracks (of tracks), die op hun beurt zijn onderverdeeld in sectoren. Twee sporen die op gelijke afstand van het midden liggen, maar zich aan weerszijden van de schijf bevinden, worden cilinders genoemd. 3. Informatieopslag Een harde schijf slaat, net als elk ander blokapparaat, informatie op in vaste delen die blokken worden genoemd. Een blok is het kleinste stukje gegevens met een uniek adres op de harde schijf. Om te lezen of te schrijven noodzakelijke informatie naar de juiste plaats, moet u het blokadres opgeven als

opdrachtparameter

Om een ​​datablok uniek te kunnen adresseren, moet u alle drie de cijfers opgeven (cilindernummer, sectornummer op het spoor, kopnummer). Deze methode voor schijfadressering was wijdverbreid en werd vervolgens aangeduid met de afkorting CHS (cilinder, kop, sector). Het was deze methode die oorspronkelijk in het BIOS was geïmplementeerd, dus er ontstonden later beperkingen die eraan verbonden waren. Feit is dat het BIOS een bitadresraster heeft gedefinieerd van 63 sectoren, 1024 cilinders en 255 koppen. De ontwikkeling van harde schijven was in die tijd echter beperkt tot het gebruik van slechts 16 koppen vanwege de complexiteit van de productie. Dit is waar de eerste beperking van het maximaal toegestane adres voor adressering verscheen.

harde capaciteit schijf: 1024*16*63*512 = 504Mb. Na verloop van tijd begonnen fabrikanten grotere harde schijven te maken.

Dienovereenkomstig overschreed het aantal cilinders erop 1024, het maximaal toegestane aantal cilinders (vanuit het oogpunt

oude BIOS

). Het adresseerbare deel van de schijf bleef echter gelijk aan 504 MB, op voorwaarde dat de schijf werd benaderd via het BIOS. Deze beperking werd uiteindelijk opgeheven door de introductie van het zogenaamde adresvertalingsmechanisme, dat hieronder wordt besproken. Problemen die zich voordeden met de beperkingen van het BIOS in termen van de fysieke geometrie van de schijven leidden uiteindelijk tot de opkomst van een nieuwe manier om blokken op de schijf aan te pakken. Deze methode is vrij eenvoudig. Blokken op een schijf worden beschreven door één parameter: het lineaire adres van het blok. Schijfadressering kreeg lineair de afkorting LBA (logische blokadressering). Het lineaire adres van een blok is uniek geassocieerd met zijn CHS-adres: lba = (cyl*HEADS + hoofd)*SECTORS + (sector-1);

Introductie van lineaire adresseringsondersteuning in harde controleurs schijven tot 1 GB. In de grote modus neemt het aantal logische koppen toe tot 32 en wordt het aantal logische cilinders gehalveerd. In dit geval worden toegangen tot logische heads 0..F vertaald naar even fysieke cilinders, en worden toegangen tot heads 10..1F vertaald naar oneven cilinders. Een harde schijf die is gepartitioneerd in de LBA-modus is incompatibel met de Large-modus en omgekeerd.

Een verdere toename van de adresseerbare schijfcapaciteit met behulp van eerdere BIOS-services is fundamenteel onmogelijk geworden. Alle parameters worden inderdaad gebruikt op de maximale “bar” (63 sectoren, 1024 cilinders en 255 koppen). Vervolgens werd een nieuwe uitgebreide BIOS-interface ontwikkeld, waarbij rekening werd gehouden met de mogelijkheid van zeer grote blokadressen. Deze interface is echter niet meer compatibel met de oude, waardoor oudere besturingssystemen, zoals DOS, die gebruik maken van oude BIOS-interfaces, de limiet van 8 GB niet konden en zullen kunnen overschrijden. Bijna alle moderne systemen gebruiken niet langer het BIOS, maar gebruiken daarom hun eigen stuurprogramma's voor het werken met schijven deze beperking geldt niet voor hen. Maar u moet begrijpen dat voordat het systeem zijn eigen stuurprogramma kan gebruiken, het dit op zijn minst moet laden. Daarom op het podium bootstrap

elk systeem wordt gedwongen het BIOS te gebruiken. Dit veroorzaakt beperkingen bij het plaatsen van veel systemen buiten 8 GB; ze kunnen daar niet opstarten, maar ze kunnen wel informatie lezen en schrijven (bijvoorbeeld DOS dat met de schijf werkt via het BIOS).

4. Secties of partities

Laten we nu kijken naar het plaatsen van besturingssystemen op harde schijven. Om systemen te organiseren, wordt de schijfadresruimte van blokken verdeeld in delen die partities worden genoemd. Partities lijken precies op een hele schijf, omdat ze uit aaneengesloten blokken bestaan. Dankzij deze organisatie is het voor het beschrijven van een sectie voldoende om het begin van de sectie en de lengte ervan in blokken aan te geven. Een harde schijf kan vier primaire partities bevatten. Wanneer de computer opstart, laadt het BIOS de eerste sector van de hoofdpartitie (

opstartsector bestandssysteem Vanuit schijfoogpunt verwijst het naar een systeem van markeringsblokken voor het opslaan van bestanden. Zodra er een bestandssysteem op de partitie is aangemaakt en de besturingssysteembestanden zich daarop bevinden, kan de partitie opstartbaar worden. De opstartbare partitie heeft in het eerste blok een klein programma dat het besturingssysteem laadt. Om een ​​specifiek systeem op te starten, moet u het echter expliciet starten opstartprogramma vanaf het eerste blok. Hoe dit gebeurt, wordt hieronder besproken.

Partities met bestandssystemen mogen elkaar niet overlappen. Dit komt doordat twee verschillende bestandssystemen elk hun eigen idee hebben over de plaatsing van bestanden, maar wanneer deze plaatsing op hetzelfde neerkomt fysieke locatie op de schijf treedt er een conflict op tussen bestandssystemen.

Dit conflict ontstaat niet onmiddellijk, maar pas als bestanden zich op de plaats op de schijf bevinden waar de partities elkaar kruisen. Daarom moet u voorzichtig zijn met het verdelen van de schijf in partities.

Het kruisen van secties op zichzelf is niet gevaarlijk. Het is gevaarlijk om meerdere bestandssystemen op overlappende partities te plaatsen. Het partitioneren van een schijf betekent niet dat er bestandssystemen moeten worden aangemaakt. Alleen al de poging om een ​​leeg bestandssysteem (dat wil zeggen formatteren) aan te maken op een van de elkaar kruisende partities kan leiden tot fouten in het bestandssysteem van de andere partitie. Al het bovenstaande is in gelijke mate van toepassing op alle besturingssystemen, en niet alleen op de meest populaire. De schijf is verdeeld in partities programmatisch . Dat wil zeggen dat u een willekeurige partitieconfiguratie kunt maken. Informatie over schijfpartitionering wordt opgeslagen in het allereerste blok van de harde schijf, het masterblok genoemd. opstartrecord

(Master Boot Record (MBR)).

5.MBR

Alles dat zich op offset 01BEh-01FDh bevindt, wordt een partitietabel genoemd. Je kunt zien dat het vier secties heeft. Slechts één van de vier partities heeft het recht om als actief te worden gemarkeerd, wat betekent dat het opstartprogramma de eerste sector van die specifieke partitie in het geheugen moet laden en de besturing daar moet overdragen. De laatste twee bytes van de MBR moeten het nummer 0xAA55 bevatten. Op basis van de aanwezigheid van deze handtekening verifieert het BIOS dat het eerste blok succesvol is geladen. Deze handtekening is niet toevallig gekozen. Een succesvolle test hiervan zal aantonen dat alle datalijnen zowel nullen als enen kunnen bevatten.

Het opstartprogramma doorzoekt de partitietabel, selecteert de actieve, laadt het eerste blok van deze partitie en draagt ​​de besturing daar over.

Laten we eens kijken hoe de sectiedescriptor werkt:

* 0001h-0003h begin van de sectie
** 0005h-0007h einde sectie

Vanuit het oogpunt van schijfpartities was en blijft MS-DOS tot voor kort het populairst. Het neemt twee van de vier partities over: primaire DOS-partitie, uitgebreide DOS-partitie. De eerste (primair) is een gewone DOS-schijf C:. De tweede is een container met logische schijven. Ze hangen daar allemaal rond in de vorm van een keten van subsecties, die heten: D:, E:, ... Logische schijven kan ook een ander bestandssysteem dan het bestandssysteem hebben DOS-systemen. In de regel is de vreemdheid van het bestandssysteem echter te wijten aan de aanwezigheid van een ander besturingssysteem, dat over het algemeen op zijn eigen partitie moet worden geplaatst (niet in het uitgebreide DOS), maar de partitietabel is daarvoor vaak te klein. trucs.

Laten we nog een belangrijke omstandigheid opmerken. Wanneer ingeschakeld puur zwaar De schijf wordt geïnstalleerd met DOS en bij het laden zijn er geen alternatieven bij het kiezen van besturingssystemen. Daarom ziet de bootloader er erg primitief uit; hij hoeft de gebruiker niet te vragen welk systeem hij wil opstarten. Met de wens om meerdere systemen tegelijk te hebben, is er behoefte aan het maken van een programma waarmee u een systeem kunt selecteren om op te starten.

6. Conclusie

Ik hoop dat ik u voldoende duidelijke en gedetailleerde basisinformatie heb kunnen geven over moeilijk apparaat schijf, MBR en PT. Naar mijn mening is een dergelijke set kennis voldoende voor kleine ‘reparaties’ van de informatieopslag. In het volgende artikel zal ik je vertellen over programma's genaamd Boot Manager en de principes van hun werking.

Hartelijk dank voor uw hulp Vladimir Dasjevski

Een harde schijf is een van de meest complexe componenten van een computer, hoewel het principe van de werking vrij eenvoudig is: concentrische sporen worden geschreven op roterende platen bedekt met een magnetische laag. Er ontstaan ​​problemen als het principe hard werken schijf is geïmplementeerd in een apparaat ter grootte van een handpalm dat gigabytes aan gegevens opslaat en jarenlang continu kan werken.

Hermoblok

Het hermoblock is het hoofdonderdeel van een moderne harde schijf. Dit is een massieve en stijve gegoten basis waarop een spindel met een pakket platen en een blok koppen is gemonteerd. De basis is afgesloten met een verzegeld deksel. Meestal vertellen boeken in detail over het ontwerp van motoren en aandrijvingen, typen en ontwerpen van koppen, enz. Zodra de gebruiker echter zelfstandig de HDA opent (Fig. 2.1), wordt de harde schijf ongeschikt voor werk. Het werk van de meeste servicecentra leidt tot hetzelfde resultaat.

Rijst. 2.1. HVAC-unit met verwijderd deksel

In de aandrijfkast draait een pakket platen van aluminiumlegering, boven elkaar geplaatst, met enorme snelheid. Het pakket is bevestigd aan de motorspindel. De platen zijn bedekt met een laag magnetisch materiaal van enkele microns dik. De koppen bewegen over het oppervlak van de wafel, waarbij de opening tussen het oppervlak van de wafel en de koppen slechts ongeveer 0,05 micron bedraagt. Dit is veel kleiner dan de grootte van de kleinste stofdeeltjes die door de lucht vliegen. Het schurende effect van eventuele deeltjes die in de opening terechtkomen, is zodanig dat de kop na enkele tientallen botsingen volledig faalt, en bij elke botsing worden defecten in de magnetische laag op het oppervlak van de plaat gevormd. De vernietiging van de magnetische laag is een lawineachtig proces. Het defect in de coating groeit snel en rondvliegende deeltjes veroorzaken nieuwe kuilen en spanen. Als gevolg van het thuis openen van de HDA kan de harde schijf na enkele tientallen minuten gebruik bijna onleesbaar worden.

Alle manipulaties die verband houden met het openen van de hermetische eenheid vereisen uitzonderlijke reinheid en zijn thuis vrijwel zinloos. Dit boek is vooral bedoeld voor degenen die gegevensherstel willen proberen, dus hier hebben we het over tools die dat daadwerkelijk doen betaalbare woningen of normaal servicecentrum. Speciaal beroepsmaterieel wordt kort besproken in de paragraaf “Zware Artillerie” van dit hoofdstuk.

Elektronica bord

De elektronicakaart wordt ook wel de controllerkaart genoemd. Onder de HDA van een moderne harde schijf is bevestigd PCB, waar bijna iedereen zich bevindt elektronische circuits harde schijf (Fig. 2.2). De uitzondering is een miniatuurvoorversterker die rechtstreeks op de hoofdunit in de HDA is geïnstalleerd.

Rijst. 2.2. Elektronische kaart voor harde schijf

De interface- en stroomconnectoren, evenals jumperschakelaars, bevinden zich aan het uiteinde van het bord. Er staan ​​minimaal vier componenten op het bord.

Schema's voor het besturen van spilaandrijvingen en het positioneren van het kopblok.

De hoofdmicroprocessor van de harde schijf, die zorgt voor alle verwerking en gegevensoverdracht tussen de externe interface en de hoofdunit. Binnenin worden ze meestal onderscheiden:

Digitaal signaal processor(digitale signaalprocessor - DSP), verantwoordelijk voor het lezen en schrijven van informatie op de harde schijf;

Interfacecircuits die gegevensuitwisseling ondersteunen via een externe interface - SATA of IDE.

Geheugenchip cachen.

Een flash-geheugenchip (Flash-ROM, ROM) waarin het microprogramma (firmware) van de harde schijf wordt opgeslagen.

Naast de genoemde componenten bevat het bord analoge radiocomponenten: condensatoren, weerstanden, halfgeleiderzekeringen. Ondanks dat we het vaak hebben over het repareren van elektronicaprintjes, worden de printjes in de praktijk meestal geheel vervangen. Natuurlijk is het eenvoudig om een ​​weerstand of zekering opnieuw te solderen, maar deze falen zelden. En de noodzakelijke microschakelingen, die veel vaker uitvallen, zijn niet eenvoudig te vinden. Omdat deze chips worden vervaardigd onder bepaalde modellen of een reeks schijven, deze zijn alleen op hetzelfde bord te vinden. Bovendien heeft elke serie harde schijven meestal zijn eigen specifieke defecten en branden dezelfde onderdelen op de borden door. Het is onwaarschijnlijk dat een bord van een defecte harde schijf nuttig zal zijn. Als gevolg hiervan vereist een vervanging een volledig functioneel bord.

Het bord wordt met één of twee connectoren op de HDA aangesloten. Contactverlies bij deze platte connectoren blijkt extern als een harde schijfstoring.

Geometrie en adressering

Binnenin de schijf bevindt zich meestal een heel pakket platen boven elkaar, zodat de sporen kunnen worden gezien als een cilinder (Cilinder - C). Het oppervlak van elke zijde van elke plaat wordt bediend door een afzonderlijke kop (Head -H). Elke schijf kan in sectoren worden verdeeld (Sector - S). Als we ons dus voorstellen dat één datablok in één sector is vastgelegd, kan dit blok altijd worden aangegeven door een combinatie van drie "adressen": cilindernummer, kopnummer en sectornummer - afgekort CHS (Fig. 2.3). Om een ​​specifiek gegevensblok te lezen of te schrijven, volstaat het om de harde schijfcontroller deze drie waarden te vertellen: de koppen zullen naar de gewenste cilinder bewegen en wanneer de vereiste sector eronder staat, zal een specifieke kop lezen of schrijven de informatie. Om het BIOS te vertellen harde maat schijf en hoe deze toegankelijk moet zijn, volstaat het om slechts drie waarden op te geven: het aantal cilinders, koppen en sectoren op deze schijf. De grootte van elke sector is altijd hetzelfde: 512 bytes. Deze adressering wordt CHS-adressering genoemd. Het is de oudste, standaard en universeel. Het wordt ook wel de geometrie van de harde schijf genoemd.

Rijst. 2.3. Cilinders, koppen en sectoren

Aan het begin van het gebruik van harde schijven was hun capaciteit beperkt tot tientallen megabytes, dus we hadden het eigenlijk over echte fysieke tracks (cilinders), koppen en sectoren. In de loop van de tijd is de opnamedichtheid op elke schijf vele malen toegenomen en hebben hardeschijfcontrollers geleerd deze parameters opnieuw te berekenen en het BIOS te presenteren met een volledig willekeurige schijfconfiguratie, waarbij er bijvoorbeeld vier keer meer koppen en vier keer minder cilinders zijn dan er daadwerkelijk zijn. Het product van alle drie de grootheden blijft altijd zoals het in werkelijkheid is. De reden die ons dwong af te stappen van de echte, fysieke geometrie was juist de geschiedenis van de ontwikkeling computerapparatuur. Fabrikanten van harde schijven liepen soms voor op de makers van IDE- en BIOS-controllers voor moederborden in hun ontwikkelingen, en soms andersom. De zoektocht naar compatibiliteit en compromissen heeft ertoe geleid dat het weergegeven aantal cilinders, koppen en sectoren van de harde schijf vandaag de dag op geen enkele manier overeenkomt met het daadwerkelijke ontwerp van de HDA. Met moderne schijven kan zelfs het aantal sectoren variabel zijn. Sporen die zich dichter bij het midden van de schijf bevinden, zijn verdeeld in kleinere, en die aan de rand zijn verdeeld in kleinere. meer sectoren.

ECHS-adressering (Extended CHS), of Large, is een verdere ontwikkeling van CHS-adressering. Anders wordt het fictieve adressering genoemd: het aantal cilinders, koppen

Warojavo 43 schijven

en sectoren worden volledig willekeurig toegewezen door de fabrikant van de harde schijf en vastgelegd in de CMOS-controller.

Samen met de driedimensionale CHS-adressering werd de adressering van logische blokken LB A - Logical Block Address - uitgevonden. Enerzijds worden bij dit type adressering gegevens gelezen in logische blokken die uit verschillende sectoren bestaan. Dienovereenkomstig wordt het aantal cilinders kleiner gemaakt en het aantal koppen groter dan in werkelijkheid. Aan de andere kant is deze adressering lineair: elk logisch blok wordt toegewezen serienummer LBA Het blok dat begint vanaf de eerste sector van de nulkop van de nulcilinder wordt als nul beschouwd. Vervolgens worden bloknummers bepaald door de formule:

LBA = (CYL. HDS + HD) SPT + SEC – 1,

waarbij CYL, HD, SEC de nummers zijn van de cilinder, kop en sector in CHS-ruimte; HDS - aantal koppen; SPT - aantal sectoren op de baan.

OPMERKING

Blokken, cilinders en sporen zijn genummerd vanaf nul, en sectoren - vanaf het eerste cijfer. Deze nummering ontwikkelde zich aoraal.

Moderne harde schijven ondersteunen in de regel alle drie de soorten adressering, en de keuze van het gebruikte type is aan u. Moederbord BIOS vergoedingen. Als in de BIOS-instellingen een van de adresseringstypen is geselecteerd, wordt de harde schijf, als gevolg van interne verwerking en dataconversie, op precies deze manier aan de controller gepresenteerd. Als we drie mogelijke configuraties van dezelfde schijf nemen, kunnen we verifiëren dat het product CxHxS in alle drie de gevallen vrijwel ongewijzigd blijft, en vermenigvuldigd met de sectorgrootte (512 bytes), is dit precies de capaciteit van de harde schijf.

Er moet aan worden herinnerd dat noch het aantal hoofden, noch het aantal fysieke sectoren op "pannenkoeken" binnen de HDA verandert de keuze voor een of andere adressering niet. De elektronica van de harde schijf (het microprogramma) ‘creëert’ niet-bestaande koppen en ‘vervangt’ dienovereenkomstig sectoren en cilinders. Dit proces wordt adresvertaling genoemd en de vertaaltabel wordt meestal opgeslagen in het flashgeheugen op de elektronicakaart, maar kan ook op verborgen servicesporen worden geschreven.

Als u de controller vraagt ​​om automatisch een adresseringstype te selecteren, selecteert hij CHS - universele adressering. Als u, zoals eerder vermeld, toestaat dat het BIOS instellingen automatisch selecteert (auto), dan vindt de adressering van harde schijven in de regel plaats in CHS.

Organisatie van tracks en sectoren

In werkelijkheid zijn de gegevens op de platters van de harde schijf behoorlijk complex georganiseerd. Alleen de controller en de firmware van de harde schijf ‘weten’ wat hun ware locatie is. Tot nu toe werkt alles, via harde interface de schijf wordt gezien als een standaardmatrix van blokken of sectoren. Als de koppen defect raken, worden sommige delen van de platen vernietigd, enz. Daarom kunnen de gegevens alleen worden gelezen reguliere middelen zo'n harde schijf. De specialisten van de fabrikanten geven zelf toe dat alle discussies over het scannen van platen uit de behuizing en het lezen van restmagnetisatie nutteloos blijken te zijn. Zelfs de theorie van het opslaan van gegevens op een harde schijf laat ruimte voor onzekerheid.

Alleen servo-informatie is vrij strak op het oppervlak van de platen geschreven. Dit zijn magnetische markeringen en codes die de positie van sporen en sectoren aangeven. Dankzij hen worden de koppen ten opzichte van de platen gepositioneerd en vinden ze de gewenste sporen en sectoren. Servotags worden tijdens het productieproces met behulp van speciale apparatuur naar een bijna voltooide harde schijf geschreven, waarna ze niet meer kunnen worden gewist of gewijzigd.

De totale grootte van elke sector is 571 bytes. Hiervan zijn 512 bytes bedoeld voor het vastleggen van gegevens, en 59 bytes bevatten service-informatie over het interne sectornummer, controlesommen etc. Deze informatie wordt vastgelegd wanneer opmaak op laag niveau De schijf bevindt zich nog steeds in de fabriek en de toegang daartoe via de interface is uiterst beperkt.

Bij het vervaardigen van wafels mag er van tevoren een klein aantal defecte gebieden op aanwezig zijn, anders zal de winstgevendheid van de productie sterk afnemen. Uiteraard zijn de aard en de omvang van toegestane gebreken strikt gereguleerd. Bovendien hebben platters met gemarkeerde tracks en sectoren een grotere capaciteit dan aangegeven in het schijfpaspoort. Dit reservevolume wordt deels gebruikt om service-informatie op te slaan, en deels om defecte en defecte onderdelen te vervangen slechte sectoren. Na de montage wordt het oppervlak van de schijven opnieuw gecontroleerd en wordt een kaart van de locatie van slechte sectoren, of een hertoewijzingstabel, naar de ROM op de elektronicakaart geschreven.

Het proces van opnieuw in kaart brengen komt neer op het feit dat wanneer besturingssysteem geeft een verzoek om informatie op het adres van de slechte sector, de schijfcontroller stuurt het verzoek stilletjes door naar een van de reservesectoren. De controller werkt de defectkaart voortdurend bij, waarbij elke nieuwe die wordt gedetecteerd eraan wordt toegevoegd. slechte sector. IN moderne harde schijven De remapping-tabel kan gedeeltelijk worden opgeslagen in flash-geheugen en gedeeltelijk worden geschreven naar de servicetracks van de schijf zelf. Bij toegang tot een schijf gebruikt de controller feitelijk een tabel die uit twee delen bestaat. De eerste is de vertaling van adressen, de tweede is operationele verduidelijking ervan, nieuwe toewijzing. Dit gebeurt allemaal op hardwareniveau en heeft niets te maken met formatteren, partities of het bestandssysteem. Slechte sectoren zijn volledig onzichtbaar via de interface.

De praktische conclusie uit al het bovenstaande betreft gevallen van reparatie en vervanging van elektronica op de harde schijf. Door algemene regel, kunt u de kaart alleen vervangen door een kaart van een harde schijf van hetzelfde model en dezelfde serie (model, ID en onderdeelnr.). Alle formaatinformatie wordt opgeslagen in de HDA en na het vervangen van het bord zou deze met succes moeten worden gelezen. Nadat het bord is vervangen met het daarop geïnstalleerde ROM, kan de sectorhertoewijzingstabel opnieuw worden opgebouwd of aangevuld.

Een harde schijf is een opslagmedium waarop alle bestanden en documenten op uw computer staan. Om te vermijden mogelijke verliezen belangrijke informatie, je moet er bijzonder voorzichtig mee werken. Uiteraard is het in noodgevallen mogelijk om gegevens te herstellen, maar dit kun je beter niet laten gebeuren.

Harde schijf

Harde schijf wordt ook wel genoemd HDD(Moeilijk Schijfstation) of harde schijf. Hieronder bekijken we het apparaat, de naam en beschrijving van de belangrijkste componenten. Laten we als voorbeeld een 3,5-inch SATA-schijf nemen.

Groene printplaat met stroomconnectoren, koperen rails en SATA heeft een naam die zo klinkt besturings- of elektronicakaart. Het wordt gebruikt om te controleren harde schijf. De aluminium behuizing is zwart en de volledige inhoud heet - HDA-eenheid.

Eerst verwijderen we het bord om de componenten te onderzoeken die zich hier bevinden. De grote chip die in het midden zit, is de processor of microcontroller. Alle moderne harde schijven hebben een microcontroller die uit twee delen bestaat, namelijk de centrale processor, die alle berekeningen uitvoert, en het schrijf-/leeskanaal, dat het analoge signaal dat uit de koppen komt, tijdens het lezen omzet in digitale gegevens. Daarnaast dit apparaat codeert digitale gegevens bij opname in een analoog signaal.

De geheugenchip is een regulier DDR SDRAM-geheugen. Het volume wordt bepaald door de grootte van de cache van de harde schijf. Een andere chip is hoofd- en motorbedieningscontroller, of zoals het ook wordt genoemd - "twist". Deze chip bestuurt ook de secundaire voedingen op het bord, die de voorversterkerschakelaarchip en de processor van stroom voorzien. Nadat de schijf van stroom is voorzien, begint de microcontroller de inhoud van de geheugenchip in het geheugen te laden en voert de code uit. Als de code verkeerd wordt geladen, zal de schijf niet opstarten. Het ontbreken van een geheugenchip op het bord betekent dat deze in de processor is ingebouwd.

De trillingssensor informeert de VCM-controller over trillingen die gevaarlijk zijn voor de aandrijving. Daarna parkeert de controller de koppen en stopt de schijfrotatie. Dit mechanisme ontworpen om de schijf tegen beschadiging te beschermen, maar in de regel helpt dit niet, dus het laten vallen van schijven wordt niet aanbevolen. Sommige aandrijvingen zijn uitgerust met trillingssensoren met verhoogde gevoeligheid, zodat ze op de geringste trilling reageren. Nog één beschermend apparaat Er is een tijdelijke spanningsbegrenzer op het bord die beschermt tegen stroompieken. Als er een sterke spanningsstoot is, brandt de begrenzer door en ontstaat er kortsluiting.

Laten we vervolgens naar de HDA kijken. De hoofd- en motorcontacten bevinden zich onder het bord. Bovendien zit er een nauwelijks merkbaar gat in het schijflichaam dat de druk gelijk maakt. Sommige mensen denken dat er een vacuüm in de harde schijf zit, maar dit is niet waar. Met behulp van dit gat wordt de druk buiten en binnen de insluitingszone gelijk gemaakt. Op binnen In het gat zit een filter dat vocht en stofdeeltjes tegenhoudt.

Om in de hermetische zone te kijken, moet u de schijfafdekking verwijderen. Alle informatie wordt opgeslagen op metalen platen, ook wel pannenkoeken genoemd. Deze platen zijn gemaakt van glas of gepolijst aluminium en vervolgens bedekt met verschillende lagen met verschillende composities. Al onze gegevens worden opgeslagen in de ferromagnetische laag. Tussen de pannenkoeken bevinden zich afscheiders of afscheiders, die de luchtstromen gelijkmatig verdelen en het akoestische geluid verminderen. Aan de uiteinden van de BMG-beugels (magneetkopeenheid) zijn lees-schrijfkoppen geïnstalleerd.

Een harde schijf heeft zeer schone lucht nodig om te kunnen werken. Na verloop van tijd kunnen er microscopisch kleine deeltjes smeermiddel en metaal in de schijf verschijnen snelle reiniging hier bevindt zich een circulatiefilter. Dit apparaat vangt en verzamelt voortdurend kleine deeltjes. Dit filter gelegen in het pad van luchtstromen die ontstaan ​​door de rotatie van de platen.

Harde schijven bevatten krachtige neodymiummagneten die duizenddriehonderd keer hun eigen gewicht kunnen tillen.

De spoel maakt deel uit van de magneetkopeenheid. Samen met magneten vormen ze de BMG-aandrijving. De aandrijving en het blok vormen op hun beurt een positioner die de koppen beweegt. Verdedigingsmechanisme, die het blok magneetkoppen vrijgeeft nadat de spilmotor het vereiste aantal omwentelingen heeft bereikt, wordt een grendel genoemd. Het is een plastic onderdeel met een nogal complexe vorm. De soepelheid en nauwkeurigheid van de beweging van de BMG wordt ondersteund door precisielagers. Het grootste onderdeel van het blok wordt een beugel of tuimelaar genoemd, aan het uiteinde waarvan de koppen zich bevinden. De dichtheid van de verbinding wordt verzekerd door de pakking, waardoor lucht het blok met koppen en schijven alleen binnenkomt via een speciaal gat dat de druk gelijk maakt.

Sliders zijn kleine zwarte onderdelen die zich aan de uiteinden van veerophangingen bevinden. Sommige mensen denken dat heads en sliders hetzelfde zijn. Maar in werkelijkheid helpen schuifregelaars je bij het schrijven en lezen van informatie door het hoofd boven de pannenkoeken te heffen. Kop op moderne harde schijven bewegen op een afstand van ongeveer tien nanometer boven het oppervlak van de pannenkoeken, wat ongeveer tweeënhalfduizend keer kleiner is dan de diameter van een mensenhaar. Er zijn aerodynamische groeven op het oppervlak van de sliders die de vlieghoogte stabiliseren.

Een ander belangrijk onderdeel van de BMG is de voorversterker. Het is een chip die de koppen aanstuurt en binnenkomende signalen versterkt. De voorversterker bevindt zich direct in de BMG, omdat het signaal dat uit de koppen komt erg zwak is, en als de voorversterker zich buiten de hermetische zone bevindt, zal het signaal op weg naar de besturingskaart nog zwakker worden.

De meeste nummers van de voorversterker leiden naar de koppen, niet naar het afgesloten gebied. Dit komt omdat de harde schijf slechts met één kop tegelijk kan werken en daarom signalen naar de voorversterker stuurt, die de gewenste kop selecteert. De ruimte voor de koppen wordt gecreëerd met behulp van afstandsringen die zich tussen de platen bevinden. De afstandsring is een uiterst nauwkeurig onderdeel gemaakt van polymeren of een niet-magnetische legering.

Dat is alles! We hopen dat deze informatie u heeft geholpen te begrijpen wat een harde schijf is en hoe deze werkt.