硬碟运作原理

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硬碟運作原理硬碟的儲存原理是將資料用其控制電路透過硬碟讀寫頭(ReadWriteHead)去改變磁片上表面上極細微的磁蕊的正負極性(﹢﹣)來加以儲存,使用久了,便可能出現各種各樣的問題,而硬碟“壞軌”是這其中最常見的問題。硬碟壞軌分為邏輯壞軌和物理壞軌兩種,前者為軟壞軌,通常為軟體操作或使用不當造成的,可用軟體修復;後者為真正的物理性壞軌,它表明你的硬碟磁軌上產生了物理損傷,只能通過更改硬碟分區或磁區的使用情況來解決。救援、修復都是事後補救的方式,如何正確使用硬碟才是減少硬碟壞軌發生的重要課題。以下是延長硬碟壽命的正確使用方法,提供大家作參考:◆穩定的電源系統當硬碟開始工作時,一般都處於高速旋轉之中,如果中途突然關閉電源,可能會導致磁頭與碟片猛烈磨擦而損壞硬碟。因此最好不要突然關機,關機時一定要注意面板上的硬碟指示燈是否還在閃爍,只有當硬碟指示燈停止閃爍、硬碟結束讀寫後方可關閉電腦的電源開關。◆防止灰塵進入在灰塵嚴重的環境下,硬碟很容易吸引空氣中的灰塵顆粒,被吸引的灰塵長期積累在硬碟的內部電路、元器件上,會影響電子元器件的熱量散發,使得電路板等元器件的溫度上升,產生漏電而燒壞元件。另外灰塵也可能吸收水分,腐蝕硬碟內部的電子線路,造成一些莫名其妙的問題。所以灰塵體積雖小,但對硬碟的危害是不可低估的。因此必須保持環境衛生,減少空氣中的潮濕度和含塵量。注意!一般電腦用戶不能自行拆開硬碟蓋,否則空氣中的灰塵進入硬碟內,在磁頭進行讀、寫操作時劃傷碟片或磁頭。◆保持良好的散熱硬碟工作時會產生一定熱量,使用中存在散熱問題。溫度以20~25度為宜,溫度過高或過低都會使晶體震盪器的時鐘主頻發生改變。溫度還會造成硬碟電路元件失靈,磁介質也會因熱脹效應而造成記錄錯誤;溫度過低,空氣中的水分會被凝結在積體電路元件上,造成短路。當濕度過高時,電子元件表面可能會吸附一層水膜,氧化、腐蝕電子線路,以致接觸不良,甚至短路,還會使磁介質的磁力發生變化,造成資料的讀寫錯誤。濕度過低,容易累積大量的因機器轉動而產生的靜電,這些靜電會燒壞CMOS電路,吸附灰塵而損壞磁頭、劃傷磁碟片。機房內的濕度以45~65%為宜。注意使空氣保持乾燥或經常給系統加電,靠自身發熱將機內水汽蒸發掉。另外,儘量不要使硬碟靠近強磁場,如音箱、喇叭、電機、電臺、手機等,以免硬碟所記錄的資料因磁化而損壞。◆定期整理硬碟上的資訊在硬碟中,頻繁地建立、刪除文件會產生許多碎片,如果碎片累積了很多的話,我們日後在開啟某個文件時,硬碟可能會需要花費很長的時間讀取該文件,不但開啟效率下降,而且還有可能損壞磁軌。因此,我們應該經常使用作業系統下的磁區碎片整理程式對硬碟進行整理,整理完以後最好再使用硬碟修復程式來修補那些有問題的磁軌。◆定期對硬碟進行掃毒現在的病毒攻擊的範圍是越來越廣泛了,而硬碟作為電腦的資訊存儲基地,通常都是電腦病毒攻擊的首選目標。為了保證硬碟的安全,我們應該時常更新病毒碼,並定期對電腦進行掃毒,同時要注意將重要的資料進行保護和經常性的備份。◆用手拿硬碟時要小心在用手拿硬碟時一定要做到以下兩點:‧要輕拿輕放,不要與其他堅硬物體相撞‧不能用手隨便地觸摸硬碟背面的電路板因此,我們在用手拿硬碟時應該抓住硬碟兩側,並避免與其背面的電路板直接接觸。有的類型的硬碟會在其外部包上一層護膜,此護膜除具備防震功能外,更能把電路板保護於其中。◆儘量不要使用硬碟壓縮技術我們以前在硬碟空間不大時,總是想盡辦法地節省硬碟空間,例如常見的措施是通過Doublespace、Drvspace命令來壓縮硬碟空間,但當壓縮文件逐漸增大時,這種方法就有一個很明顯的缺點,那就是硬碟的讀寫資料大大地減慢了。◆在工作中不能移動硬碟硬碟是一種高精密設備,工作時磁頭在碟片表面的浮動高度只有幾微米。當硬碟處於讀寫狀態時,一旦發生較大的震動,就可能造成磁頭與碟片的撞擊,導致損壞。所以不要搬動運行中的微機。在硬碟的安裝、拆卸過程中應多加小心,硬碟移動、運輸時嚴禁碰撞,最好用泡沫或海綿包裝保護一下,儘量減少震動。硬碟故障原因問題症狀故障原因成功率軟體DIR硬碟都是亂碼CPU或主機板的問題,或是中毒導致99%資料刪除後又formatorfdisk人為因素99%資料誤刪除,又從資源回收桶刪除人為因素99%無法讀取硬碟速度很慢硬碟壞軌99%硬體電路板PCBA燒毀晶片裂開電路板燒毀95%主機板偵測有硬碟ID電路板可驅動內部晶片90%主機板偵測沒有硬碟但有怪聲,(請立即斷電防止繼續磨損)讀寫頭or內部晶片80%主機板偵測沒有硬碟電路板有驅動,會轉動內部晶片電路故障70%硬碟無聲,電路板完全無法驅動(有些碟片已經全部被清除)全部都壞50%需檢查完全無聲無反應須要檢查是否是馬達故障?30%無法修復需轉國外碟片刮傷污染讀寫頭彎曲掉落30%首頁/硬碟常識/硬碟基本原理硬碟(HardDiskorFixDisk))是高科技、高精密產業,集電子半導體、雷射光學、精密機械、高等物理化學等科技。目前PC很多週邊產品在許多國家均可製造,唯獨CPU和硬碟只有美、日商有能力製造,可見製造難度。硬碟因其產業結構龐大涉及尖端科技,所以美國原廠對硬碟技術管制嚴格,一般無法輕易取得關鍵技術。硬碟是利用2進位磁性儲存原理是將資料用其控制電路透過硬碟讀寫頭(Read/WriteHead),去改變磁片上表面上極細微的磁蕊的正負極性(﹢﹣)來加以儲存,所以這幾片磁片就相當重要。而磁片為儲存更多的資料,則須將磁蕊製作的愈細愈小(類似相機底片的感光顆粒),再Coating(濺鍍)到磁片表面上,密度相當高,而硬碟讀寫頭為了能在磁片表面高速來回移動讀取資料,則需漂浮在磁片表面不可接觸,但太高讀取訊號會太弱,無法達到高容量要求,所以需盡可能壓低,其飛行高度(FlyingHeight)約為0.5uin(可比喻成一架大型747客機其飛行高度須保持在1Inch而不可墜毀)所以磁片表面上須相當光滑平整,任何異物、塵埃均會造成硬碟讀寫頭打傷磁面(限於髮徑的1%以下)而造成硬碟資料永久性傷害。所以硬碟的裝配修復全程需在Class100高潔淨度的CleanRoom(無塵室)內進行。硬碟零件大致分為,磁片(Media)、讀寫頭(ReadWriteHead)、馬達(SpindleMotor&VoiceCoilMotor)、底座(Base)、電路板(PCBA)等幾大項組合而成。Media的基板是金屬或玻璃材質製成,為達到高密度高穩定的品質,基板要求表面光滑平整,不可有任何暇疵,將磁粉Coating濺鍍到基板表面上,最後再塗上保護潤滑層。此處有2項高科技,一為如何製造出不含雜質極細微的磁粉;二為如何將磁粉均勻的Coating上去。以3.5”Media計算,其內徑為25mm,需扣掉最外及最內圈不儲存Data的部分,實際只剩20mm。磁片是以2進位磁性儲存,塗佈極細磁粉,一磁粉只呈帶電or不帶電,“+”or“–”一粒磁粉=1Bit8Bit=1Byte1Mb=1024x1024=1,048,576Byte1GB=1,048,576x1,024=1,073,741,824Byte100GB=107,374,182,400Bytex8Bit=858,993,459,200Bit(磁粒)(1個Bit記錄0或1,8Bit只可記錄一個字元如A、B或C…。事實上不是以Bit為單位,在此為求簡單易懂,故以Bit形容。)可見其密度相當高,所以Media不可有任何污染,全程製造均需在Class100高潔淨度的CleanRoom內,這也是硬碟機要求需在CleanRoom才能拆解的原因。Media出廠時,是完全空白無任何資料訊號存在,需交由各硬碟廠組裝時自行編碼(ServoTrackWrite)才可使用。Head是由上、下多片讀寫頭固定在同一組Arm上,來回移動時是整組Arm一起移動,一般讀寫原理是,例如﹕當10MBData進來時,第1個Head先寫4096Byte(視規格各異),第2Head寫4096Byte,依此類推,呈垂直讀寫,所以1支檔案是被分成很多段存在各磁面上,讀取時也是同理,如此多磁頭同時讀寫可達到高速要求,但現在又有更先進的科技出現。Arm因需高速來回移動,不可抖動,並精準移至原位址,各Head垂直度不可有分毫誤差(限於頭髮的0.001﹪寬度)所以Head、Media均不可鬆動或偏角,否則會無法定軌。目前科技尚無法將誤差的Head或Media調整回原址,因需以3D立體來看X、Y點及各Head的垂直點外,還需顧及外徑與內徑的公差,這也是硬碟怕碰撞的原因,更不可能去更換HeadSpindleMotor上裝有1至多片Media,以7,200或10,000RPM定速旋轉,為保持其Balance不可抖動,所以Bearing(分滾珠、液態)品質要求嚴謹,需能忍受24Hx365Days持續運轉而不磨損、不產生高溫噪音。硬碟組裝時,是依序將SpindleMotor、Media、VoiceCoilMotor、Head裝上固定後,先測試各Head在其所處Media的FlyHeight值,是否合格﹖(約為0.5uin)因為Head是利用氣流漂浮在Media上不接觸的原理,才可在各軌間高速來回移動,但太高讀取訊號太弱,太低會磨損到Media表面,所以Media表面上須相當光滑平整,任何異物、塵埃均會使得Head打傷磁面而造成Data永久性傷害。似車子在高速時輪胎去撞到大石頭,後果嚴重。所以硬碟的裝配修復全程需在高潔淨度的無塵室內進行。此項安裝作業需用雷射儀器完成,無法使用人工。各大元件裝畢後,此時Media因尚無任何Sector存在,硬碟還無法讀取,需經各廠依其規格用專用的ServoTrackWriter,透過其Head在Media進行一圈一圈EmbeddedServo的編碼動作。100GB=107,374,182,400Byte/512Byte=209,715,200Sector。因太精細,Servowrite是以雷射控制,不得誤差。因Media是圓形,內徑較小所以所編出的Sector數量會比外徑少,這是所謂的ZoneBitRecording編碼法,這也是最困難的技術。EmbeddedServo完成後,此時硬碟已可使用,接上電腦PowerOn後,Head已可正常定軌,BIOS已可Detect其規格,出現Sector值。最後BIOS會將Controller交由作業系統,只需CreateNewPartition及Format就可正式儲存Data。以上基本原理介紹,讀者應可得知幾項問題需注意:Media不可污染,所以需在Class100高潔淨度的CleanRoom拆解。Head、Media兩者唇齒相依,當初固定後,即用ServoTrackWriter將各面Media作垂直性的EmbeddedServo,就不容許再有誤差,只要稍有碰撞,Head就無法定軌,所以更不可能將Head或Media拆下或裝至另一同型硬碟。Media是2進位磁性媒介,就像錄音帶磁粒只容許一種極性存在,因此只要Head有電流產生即可改變其原值,所以一台受損的硬碟只要稍有不慎,很容易再被寫入而破壞原Data。首頁/硬碟常識/硬碟使用方法瞭解硬碟的基本原理後,對硬碟的使用只要把握以下幾個原則即可:視工作需要,選用低階的IDE、SATA硬碟、高階的SCSI硬碟或者NAS、RAID磁碟陣列。硬碟安裝盡量平放不要立放,注意方向性。容量夠用即可,不需一味追求高容量。不需追求高轉速,應視工作需要而定。使用硬碟就像開車一樣,不要開部大卡車又超載又高速行駛,安全最重要。硬碟使用前,最好先作過LowLevelFormat(注意﹕會清除硬碟內所有Data),一來可先檢查是否有Defect(俗稱壞軌、硬碟壞軌);二來可清除內部殘存的資料。硬碟Tools可至各原廠下載:Hitachi硬碟:硬碟:硬碟:硬碟:使用前注意﹕加裝不斷電系統UPS,可避免電

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