電腦硬盤故障維修研究

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1前言

硬盤是計算機的存儲設備,操作系統文件和數據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,大多數人都選擇直接更換。難道出現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、生活中的普及,出現故障的硬盤也越來越多,硬盤維修能提高設備的利用率,降低企業成本。更重要的是硬盤維修是挽救數據的必要手段。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硬盤,目前傳統硬盤依然是主流。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,數據傳輸接口,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,因為硬盤的內部盤面不能沾染上一滴灰塵,否則立即報廢。一般硬盤內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的狀態,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。磁頭采取在盤片的著陸區接觸式啟停的方式,著陸區不存放任何數據,磁頭在此區域啟停,不存在損傷任何數據的問題。讀取數據時,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據區0.2~0.5μm高度的飛行狀態。既不與盤面接觸造成磨損,又能可靠的讀取數據。

(3)主軸電機:硬盤內的電機都為無刷電機,在高速軸承支撐下機械磨損很小,可以長時間連續工作。高速旋轉的盤體產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,在飼服跟蹤的調節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(Sector),通常的容量是512byte,并按照一定規則編號為1、2、3…形成Cylinders×Heads×Sector個扇區。這三個參數即是硬盤的物理參數。我們實際的維修工作中需要深刻理解這三個參數的意義。硬盤上的數據按照其不同的特點和作用大致可分為5部分:MBR區、DBR區、FAT區、DIR區和DATA區。(1)MBR區,MBR(MainBootRecord主引導記錄區)位于整個硬盤的0磁道0柱面1扇區。

主引導記錄中包含了硬盤的一系列參數和一段引導程序。(2)DBR區,DBR(DosBootRecord)是操作系統引導記錄區的意思。它通常位于硬盤的0磁道1柱面1扇區,是操作系統可以直接訪問的第一個扇區,它包括一個引導程序和一個被稱為BPB(BiosParameterBlock)的本分區參數記錄表。(3)FAT區,在DBR之后的是我們熟悉的FAT(FileAllocationTable文件分配表)區。(4)DIR(Directory)是根目錄區,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,即數據區,它是真正意義上的數據存儲的地方,位于DIR區之后,占據硬盤上的大部分數據空間。

2.3硬盤工作原理采用溫徹思特技術的傳統硬盤,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故障的現象,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,其診斷的依據主要是根據系統上電后的現象及屏幕上出現的提示信息來判斷。當硬盤出現故障后,應仔細分析故障現象,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。硬件故障主要出現在硬盤的PCB控制電路板和盤體內部的盤片、磁頭、電機上。在普通的維修環境中PCB控制電路板上的故障如果有相應的備件一般都能修復,如果是盤體內部的硬件故障,由于缺乏無塵環境,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燒爛。這也是常見的故障,需外接線連接,不連接好就會產生不轉的現象。(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:故障現象:電腦無規律的經常死機,利用排除法確定故障是有由硬盤引起的。但在BIOS中顯示的硬盤參數正常,而且也可以正常安裝系統,復制文件,硬盤電路板上也沒有發熱過高的元器件。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:故障現象:昆騰硬盤,盤體里偶爾發出金屬撞擊聲,程序出錯,繼而叮叮當當響個不停,死機,系統重啟時不認盤,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,給各個芯片提供穩定的電壓,給磁盤電機提供電流,由于其品質不佳,功率余量設計又不足,引起電路發熱,嚴重發熱時導致硬盤受傷,在讀盤頻繁時往往會燒毀此芯片。其中,盤體出現金屬撞擊聲,也由于此芯片供電不穩,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。