Budowa HDD

Dysk twardy jest to pamięć, nieulotna, w której wykorzystuje się nośnik magnetyczny zwany talerzem umieszczony w szczelnej, bezpyłowej obudowie łącznie z zespołem napędowym. Konstrukcja HDD to przede wszystkim talerz (lub zespół talerzy) napylony warstwą aluminium, oraz głowice elektromagnetyczne wraz z silnikiem. Talerz lub talerze zamocowane są na wspólnej osi napędzanej silniczkiem elektrycznym. Ich wypolerowana powierzchnia pokryta jest nośnikiem ferromagnetycznym. Ma on najczęściej grubość kilku mikrometrów. Zapis i odczyt danych zapewniają głowice. Na każdą stronę talerza przypada po jednej głowicy dla odczytu i dla zapisu. Umieszczone są one na elastycznych ramionach (tzw. pozycjonerach), które ustawiają głowice w odpowiedniej pozycji względem obracających się talerzy. Napęd ramion realizowany jest przez układ magnetodynamiczny, który pozwala na precyzyjne ustawienie głowicy nad zadanym obszarem talerza. W obecnych konstrukcjach jest to silnik liniowy, który jest w stanie je płynnie przesuwać. Talerz jest podzielony na bardzo długie ścieżki zapisu, dlatego podczas formatowania zostaje podzielony na sektory, aby zapewnić lepszą organizację Danych. Każdy z sektorów ma pojemność 512 bajtów. Dane zapisywane są na talerzu dysku poprzez przesłanie strumienia elektromagnetycznego przez głowicę zapisującą. O tym, jak szybko dysk radzi sobie z operacjami na różnych danych, decyduje m.in. jego szybkość obrotowa. A może ona wynosić nawet kilka tysięcy obrotów na minutę.

dysk głowice

dysk głowice

Każdy dysk HDD jest wyposażony również w elektronikę sterującą, która znajduje się na zewnątrz pyłoszczelnej obudowy, ale jest integralną częścią dysku. Są to układy sterujące pracą dysku , które są odpowiedzialne za przetwarzanie zapisywanych i odczytywanych danych. Elektronika sterująca na swoim pokładzie zawiera procesor sygnałowy, który steruje pracą całego dysku HDD , pamięć ROM zawierającej oprogramowanie wykonawcze, złącze sygnałowe do podłączania dysku, pamięci buforującej zapis i odczyt Danych, chipsetu wraz z modułami sterującymi pracą silnika i serwomechanizmem pozycjonera jak również elementy zasilania.

Działanie

Podczas gdy dysk jest w stanie bezczynności lub komputer nie wymienia danych z dyskiem, głowice są zaparkowane w strefie lądowania, znajdującej się przy osi talerza lub poza talerzem (landing zone). Jest to wydzielona strefa na której dane nie są zapisywane. Sprowadzana jest ona tam za pomocą specjalnej sprężyny, która dociąga ramię głowicy do środka osi. Gdy dyski zostają wprawione w ruch, głowice zapisująco-odczytujące unoszą się lekko ponad jego powierzchnie. Dzieje się to za sprawą siły aerodynamicznej, która tworzy poduszkę powietrzną pomiędzy powierzchnią talerzy a ramionami głowic. Siła ta unosi je na wysokość nie przekraczająca jednego mikrometra nad platerami. Gdy komputer wysyła do dysku żądanie o udostępnienie danych z określonego obszaru, pozycjoner przesuwa ramie głowicy i ustawia ją dokładnie nad żądaną ścieżką. Wszystkie ramiona głowic są połączone. W zależności od czynności głowica działa na dwa sposoby. W przypadku zapisu specjalny układ kontrolera wysyła impulsy elektryczne do cewki. Powstaje w ten sposób pole magnetyczne, które zmieniając swoją polaryzację i strumień indukcji magnetycznej zapisuje dane na powierzchni talerza. Podczas odczytu danych, dochodzi do sytuacji odwrotnej. Namagnesowana powierzchnia talerza indukuje prąd w cewce, który następnie jest przetwarzany na sygnał odczytywany przez kontroler.

Jeżeli dysk jest całkowicie wyłączony głowice sprowadzane są na strefę parkingową, co zabezpiecza je przed uszkodzeniem podczas transportu dysku

Usterki dysku twardego HDD

Uszkodzenia fizyczne – przyczyny

Najczęstszą przyczyną awarii dysku jest uderzenie głowicy w wirujący talerz. Głowica odczytująco- zapisująca urządzenia, po prostu unosi się nad powierzchnią nośnika, jeżeli dotknie talerza podczas wirowania lub zadrapie powierzchnię ferromagnetyczną, przeważnie powoduje poważną utratę Danych. Niefachowe próby odzyskiwania danych mogą spowodować dalsze uszkodzenia. Jedyną szansą na wykopiowanie danych jest tylko i wyłącznie specjalista z odpowiednim sprzętem.

Inną przyczyną awarii jest wadliwy filtr powietrza. Filtry powietrza w dzisiejszych napędach wyrównują ciśnienie atmosferyczne i wilgotność między obudową przemiennika a otoczeniem zewnętrznym. Jeśli filtr nie zdoła wychwycić cząsteczki kurzu, cząstka ta może wylądować na talerzu, powodując zderzenie z głowicą, podczas jej pracy. Taka kolizja bezapelacyjnie spowoduje uszkodzenie sektorów a niechybnie i całego dysku HDD.

Najczęstszą przyczyną uszkodzenia elektroniki dysku jest uszkodzony lub złej jakości zasilacz jak również przepięcia podczas awarii zasilania bądź wyładowania atmosferyczne.

W przeważającej ilości zdarzeń elektronika dysku nie jest naprawiana, a wymieniana na kompatybilną sprawną. Znaczna część produkowanych obecnie dysków twardych posiada pamięć ROM zabudowaną na elektronice. W pamięci tej dysk przetrzymuje zaprogramowane fabrycznie parametry : mapa głowic, translator strefy serwisowej i inne identyfikatory, z których część jest wyjątkowa dla danego dysku. Zdarza się, że udaje się uruchomić niektóre dyski twarde z elektroniką z innego dysku, bez wymiany ROMu o ile dyski są identyczne, ale w większości przypadków dysk nie uruchomi się z obcą pamięcią. Wtedy konieczne jest przelutowanie oryginalnego ROMu lub przeprogramowanie go.

Rodzaje fizycznych awarii dysków twardych:

-Zerwanie głowicy – głowica może dotknąć wirującego talerza z powodu uderzenia w dysk lub upadku komputera. W najlepszym przypadku spowoduje to nieodwracalne, mechaniczne uszkodzenie i utratę danych w miejscu zderzenia głowicy z talerzem. W najgorszym resztki, które odpadną z uszkodzonego obszaru mogą uszkodzić wszystkie głowice i talerze a tym samym zniszczyć dane.

-Przyklejenie głowic do talerza: Podczas użytkowania głowica nie może „wystartować” po uruchomieniu, ponieważ ma skłonność do przyklejenia się do talerza. Jest to zwykle spowodowane nieodpowiednimi właściwościami smarnymi powierzchni talerza, defektem konstrukcyjnym – produkcyjnym, lub wcześniejszymi uderzeniami mechanicznymi. Takie przyklejenie blokuje możliwość rozruchu dysku.

-Awarie elektroniki sterującej. Najczęściej powstają w wyniku przepięcia lub uszkodzenia zasilania w komputerze. Awarii ulegają też elementy związane z pamięcią RAM i samym kontrolerem.

-Bad sectors – Uszkodzone sektory dysku, które z reguły nie eliminują całego dysku z używalności, ale powodują zacięcia, długi czas dostępu do Danych, a także problemy z ich odczytem. Informacja, która była zapisana w tym miejscu najczęściej jest bezpowrotnie utracona. Dysk wtedy zwalnia, a komputer pracuje wolno, czasem wyświetla komunikaty błędów. W starszych dyskach trzeba było zablokować dany klaster , żeby nie był więcej używany. Późniejsze wersje dysków automatycznie remapowały uszkodzone sektory, w sposób niewidoczny dla użytkownika. Informacji o remapowaniu dostarczają użytkownikowi statystyki i logi dostępne przez S.M.A.R.T (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology).
-Uszkodzenie łożyska silnika bądź samego silnika: silniki elektryczne napędzające układ talerzy magnetycznych mogą ulec awarii lub przepaleniu, a łożyska mogą się zużywać na tyle, aby nawet zablokować na stałe platery.

Uszkodzenia logiczne

Do pracy każdego komputera potrzebny jest system operacyjny, który przejmuje kontrolę nad działaniem wszystkich urządzeń zaraz po wykonaniu swoich procedur przez System BIOS. Do uruchomienia systemu operacyjnego komputer potrzebuje poprawnie działający główny rekord startowy (Master Boot Record) z tablicą partycji w pierwszym sektorze dysku, zawierającą przynajmniej jedną aktywna partycję.

Uszkodzenia logiczne polegają na zakłóceniu integralności struktury logicznej danych zapisanych na nośniku. Sam nośnik  często jest w pełni sprawny. Zarówno rekordy startowe dysków i partycji, jak i wpisy w tablicach partycji mogą zostać usunięte lub uszkodzone. Uszkodzenia logiczne mogą być spowodowane atakami wirusów, przerwami w dopływie prądu elektrycznego, skokami napięcia lub błędami w oprogramowaniu. Przyczynami uszkodzeń programowych są również błędy popełnione przez  samego użytkownika poprzez formatowanie dysku, kasowanie plików czy uszkodzenie partycji poprzez niewłaściwe użycie programów dyskowych.

Objawy uszkodzeń dysków HDD

objawy uszkodzonego dysku

objawy uszkodzonego dysku

Usterki dysków mogą się objawiać na kilka sposobów. Dyski takie mogą przestać działać natychmiast i całkowicie lub progresywne zwalniając i  ograniczając dostęp do danych. Dane mogą być wtedy całkowicie lub częściowo zniszczone.
Awarie dysku twardego mogą być progresywne i są zwykle uważane za powód do wymiany napędu, który zdradza coraz większe tendencje do awarii. Wartość danych potencjalnie zagrożonych zwykle znacznie przewyższa koszty zaoszczędzone na dalszym korzystaniu z dysku, który może zawieść w każdej chwili. Powtarzające się, ale możliwe do naprawienia błędy odczytu lub zapisu, nietypowe odgłosy, nadmierne nagrzewanie i inne nieprawidłowości są znakami ostrzegawczymi, których nie należy lekceważyć.

Po czym poznać zbliżający się kres pracy dysku HDD

-Jeżeli Dysk zaczyna coraz wyraźniej zwalniać, co objawia się tym, że procesy zapisu czy odczytu zajmują coraz więcej czasu. Komputer wolniej się uruchamia, „zawiesza”, pokazuje niebieskie ekrany z kodami błędów

-Jeżeli z dysku dochodzą jakiekolwiek odgłosy, których wcześniej nie było słychać. Np. stukanie, gwizdanie, czy skrobanie, tykanie

-Jeżeli komputer ma problemy z uruchomieniem systemu operacyjnego lub podczas jego uruchamiania włączają się automatycznie narzędzia dyskowe lub są problemy z dostępem do Danych

to najprawdopodobniej dysk dobiega do kresu swoich sił. Powyższe objawy mogą zwiastować awarię dysku twardego, a co za tym idzie utratę zapisanych na nim informacji. Jeżeli występuje chociaż jedna z powyższych okoliczności należy jak najszybciej zabezpieczyć zapisane na dysku dane. Więcej również na http://wol……pl/od…………..h/odzyskiwanie-danych/

W żadnym razie nie wolno otwierać obudowy dysku, to i tak nie pomoże w przypadku uszkodzeń fizycznych dysku, a może grozić nieodwracalną utratą danych. Dyski twarde to bardzo precyzyjne urządzenia pracujące z zegarmistrzowską dokładnością. Są produkowane są w warunkach laboratoryjnych i wymagające bezpyłowego środowiska pracy. Pojedynczy pyłek może zniszczyć powierzchnię talerza o szerokości równej kilku lub kilkudziesięciu ścieżkom dysku. Na każdej ścieżce może być zapisanych kilka plików. Może też uszkodzić głowice, które w efekcie porysują strukturę magnetyczną talerzy. Można wyobrazić sobie, więc konsekwencje otwarcia obudowy bez zapewnienia specjalnych warunków, jakie można zapewnić tylko w laboratorium .

Odzyskiwanie Danych z uszkodzonego dysku

Dane z uszkodzonego dysku mogą czasami zostać częściowo lub całkowicie odzyskane, jeśli powłoka magnetyczna talerza nie zostanie całkowicie zniszczona. Wyspecjalizowane firmy przeprowadzają odzyskiwanie danych, otwierając dyski w czystym pomieszczeniu przy użyciu specjalnych komór laminarnych usuwających zanieczyszczenia. Laboratoria takie używają odpowiednich urządzeń do bezpośredniego odczytu danych z talerzy.

Często też żeby uruchomić dysk i mieć możliwość odczytu Danych konieczna jest wymiana głowic odczytująco zapisujących wewnątrz dysku twardego. Operacja ta jest bardzo precyzyjna i skomplikowana wymagająca wielkiej wiedzy i umiejętności z zakresu elektroniki, robotyki i automatyki.

odzyskiwanie danych z dysku

odzyskiwanie danych z dysku

 

Jeżeli awarii uległa elektronika sterująca, czasami można wymienić płytkę elektroniki, chociaż często elektroniki nie są kompatybilne nawet jeżeli pochodzą z tego samego modelu dysku. Ponadto, płytki elektroniki nowoczesnych napędów zwykle zawierają specyficzne dla napędu dane adaptacyjne i oprogramowanie sterujące wymagane do uzyskania dostępu do ich obszarów systemowych, więc niezbędne jest jej przeprogramowanie. Inną możliwością jest naprawa uszkodzonej elektroniki. Niestety wymaga Ina inżynierskiej wiedzy z zakresu jej konstrukcji oraz specjalnych narządzi do napraw obwodów BGA.

Czasem proces odzysku Danych kończy się niepowodzeniem. Główną przyczyną niepowodzenia jest zniszczona powierzchnia magnetyczna talerzy dysków. Wszelkie wady i skazy płaszczyzny talerzy powodują uszkodzenie ścieżek i sektorów z danymi, a ponad to niszczą unoszące się nad nimi głowice. Innym bardzo poważnym problemem jest ingerencja osób nie posiadających umiejętności ani warunków do Odzyskiwania Danych. Najgorszą rzeczą jest ich nadpisanie co kończy możliwości w zakresie odtworzenia informacji z dysku.

 Zapobieganie usterkom dysków

Część usterek dysków twardych jest niezależna od użytkownika. Jednak wiele z nich wywołuje on sam nieumiejętnie obchodząc się z tym delikatnym nośnikiem. Główne grzechy użytkowników to niefrasobliwe podejście do sprzętu, którego używają.

-Unikanie wstrząsów . Każdy dysk HDD jest wrażliwy na upadki i wstrząsy (szczególnie podczas włączania i zatrzymywania dysku). Podczas startu i zatrzymania praca głowicy jest najmniej stabilna gdyż może być już lub jeszcze odblokowana, a prędkość obrotowa talerzy nie być na tyle odpowiednia, aby wytworzyć poduszkę powietrzną utrzymującą głowicę w odpowiedniej odległości od powierzchni talerzy.

-Częste skanowanie dysku w poszukiwaniu uszkodzonych, bądź spowolnionych sektorów. Dopóki dysk nie będzie miał informacji o słabym sektorze, będzie na nim zapisywał dane, które mogą być trudne do odczytania.

-Ostrożne obchodzenie się z narzędziami dyskowymi do naprawy bądź rozszerzania partycji a w szczególności do kasowania Danych. Nieopaczne nadużywanie niektórych funkcji może odciąć dostęp do dysku lub skasować bezpowrotnie ważne dane.

-nie używanie i nie instalowanie oprogramowania bez znajomości jego pochodzenia. Ogólnie wiadomo, jakie skutki może mieć otwieranie wiadomości od nieznanych nadawców – takie wiadomości mogą zawierać różne formy złośliwego oprogramowania. Dysk może zostać zainfekowany, a dane zaszyfrowane lub skasowane.

Jeśli jednak dane już zostały utracone, lepiej zwrócić się do specjalisty, który w profesjonalny sposób stwierdzi, jaka jest szansa ich odzyskania i podejmie właściwe kroki by nie pogorszyć sytuacji. Metody prób i błędów z for internetowych czy „zrób to sam” zazwyczaj przynoszą więcej szkody niż pożytku.