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硬盘维修知识大全
硬盘维修知识大全第一章硬盘的物理结构和原理
一、引言
自1956年IBM推出第一台硬盘驱动器IBMRAMAC350至今已有四十多年
了其间虽没有CPU那种令人眼花缭乱的高速发展与技术飞跃但我们也确实
看到在这几十年里硬盘驱动器从控制技术、接口标准、机械结构等方面都进
行了一系列改进。
正是这一系列技术上的研究与突破使我们今天终于用上了容
量更大、体积更小、速度更快、性能更可靠、价格更便宜的硬盘。
如今虽然号称新一代驱动器的JAZ、DVD-ROM、DVD-RAM、CD-RW、M
O、PD等纷纷登陆大容量驱动器市场但硬盘以其容量大、体积小、速度快、价格便宜等优点依然当之无愧地成为桌面电脑最主要的外部存储器也是我们
每一台PC必不可少的配置之一。
二、硬盘磁头技术
1、磁头
磁头是硬盘中最昂贵的部件也是硬盘技术中最匾妥罟键的一环。
传统的磁头
是读写合一的电磁感应式磁头但是硬盘的读、写却是两种截然不同的操作为
此这种二合一磁头在设计时必须要同时兼顾到?
写两种特性从而造成了硬
盘设计上的局限。
而MR磁头Magnetoresistiveheads即磁阻磁头采
用的是分离式的磁头结构写入磁头仍采用传统的磁感应磁头MR磁头不能进
行写操作读取磁头则采用新型的MR磁头即所谓的感应写、磁阻读。
这样在
设计时就可以针对两者的不同特性分别进行优化以得到最好的读/写性能。
另外MR磁头是通过阻值变化而不是电流变化去感应信号幅度因而对信号变
化相当敏感读取数据的准确性也相应提高。
而且由于读取的信号幅度与磁道宽
度无关故磁道可以做得很窄从而提高了盘片密度达到200MB/英寸2而
使用传统的磁头只能达到20MB/英寸2这也是MR磁头被广泛应用的最主要原
因。
目前MR磁头已得到广泛应用而采用多层结构和磁阻效应更好的材料制
作的GMR磁头GiantMagnetoresistiveheads也逐渐普及。
2、磁道
当磁盘旋转时磁头若保持在一个位置上则每个磁头都会在磁盘表面划出一个
圆形轨迹这些圆形轨迹就叫做磁道。
这些磁道用肉眼是根本看不到的因为它
们仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区磁盘上的信息便是沿着这样的轨
道存放的。
相邻磁道之间并不是紧挨着的这是因为磁化单元相隔太近时磁性会
相互产生影响同时也为磁头的读写带来困难。
一张1.44MB的3.5英寸软盘一
面有80个磁道而硬盘上的磁道密度则远远大于此值通常一面有成千上万
个磁道。
3、扇区
磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段这些弧段便是磁盘的扇区每个扇区可
以存放512个字节的信息磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时要以扇区为
单位。
1.44MB3.5英寸的软盘每个磁道分为18个扇区。
4、柱面
硬盘通常由重叠的一组盘片构成每个盘面都被划分为数目相等的磁道并从外
缘的“0”开始编号具有相同编号的磁道形成一个圆柱称之为磁盘的柱面。
磁
盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。
由于每个盘面都有自己的磁头因
此盘面数等于总的磁头数。
所谓硬盘的CHS,即Cylinder柱面、Head磁
头、Sector扇区只要知道了硬盘的CHS的数目即可确定硬盘的容量硬
盘的容量=柱面数×磁头数×扇区数×512B。
三、硬盘接口技术
硬盘接口是连接硬盘驱动器和计算机的专用部件它对计算机的性能以及在扩充
系统时计算机连接其他设备的能力都有很大影响。
硬盘驱动器接口的类型主要
有
1、ST506/412接口与ESDI接口
ST506/412是PC/XT、AT时代的标准接口标准。
ST506/412最多可安装4个
硬盘驱动器允许最大硬盘空间为150MB。
而ESDIEnhancedSmallDevice
Interface增强型小型设备接口是ST506/412接口的改进版但与
ST506/412接口互不兼容。
ESDI支持的硬盘容量上增加到300MB最大数据
传输率为2MB/sec。
目前这两种接口均已遭淘汰。
2、SCSI接口
SCSISmallComputerSystemInterface即“小型计算机系统接口”是
一种系统级的接口支持硬盘的容量突破了528MB的限制可以同时挂接7个
不同的设备。
目前SCSI接口有二个标准SCSI-2和SCSI-3。
SCSI-2又称为
FastSCSI在8bit总线下能达到10M/s的数据传输率。
而SCSI-3包括Ultra
SCSI8bit、UltrawideSCSI含16bit和32bit和Ultra2SCSI。
其中
Ultra2SCSI在8bit数据宽度下提供40M/s的数据传输率在16位总线下最高
能达到80M/s。
SCSI接口的硬盘被广泛应用于网络服务器、工作站和小型计算
机系统上但由于SCSI接口硬盘的价格要比IDE接口硬盘高而且使用时还
必须另外购买SCSI接口卡因而在家用电脑上仍以IDE接口的硬盘为主流。
3、IDE接口
IDEIntegratedDriveElectronics接口是Compaq公司为解决老式的
ST506/412接口速度慢、成本高而开发出硬盘接口标准亦即A
TAAT
Attachment接口标准。
由于IDE接口的硬盘具有价格低廉、稳定性好、标
准化程度高等优点因此得到广泛的应用。
ATA接口标准亦已由A
TA、ATA-2、ATA-3发展到今天的UltraATA。
UltraA
TA也称为UltraDMA/33是由Intel和Quantum公司共同提出
的硬盘接口标准与FastATA相比UltraATA有以下几个优点
外部数据传率由FastATA的16.6MB/s提高到33.3MB/s
采用CRC循环冗余检验通过两个寄存器的重复测试来提高数据传输的可靠
性由硬盘直接产生选通信号并且同时将数据传送到总线上从而减少数据传
输的延迟时间。
要发挥UltraATA的威力除了要有一块UltraATA接口的硬盘外还需要
有操作系统和芯片组的支持。
目前支持UltraA
TA的芯片组包括Intel的430TX、440LXSiS5597/5581VIA的VP2、VP3ALi的AladdinIV+AMD-640
以及所有100Mhz的芯片组。
虽然UltraATA向下兼容于FastA
TA两者都
是使用40pin的接口但如果芯片组或操作系统不支持即使是UltraATA硬
盘也只能达到16.6MB/s的外部传输率。
4、IEEE1394接口
IEEE1394并不是硬盘专用接口但它却可以方便地连接包括硬盘在内的63
个不同设备并支持即插即用和热插拨。
在数据传输率方面IEEE1394可以
提供100MB/s、400MB/s、1.2GB/s三档高速传输率是现时所有硬盘望尘
莫及的。
虽然目前市面上仍未能见到IEEE1394接口的硬盘但由于IEEE1394
接口的先进性它必然会取代SCSI和IDE而成为明日的硬盘接口。
目前
Windows98已支持IEEE1394。
二.BootSector结构简介
1.BootSector的组成
BootSector也就是硬盘的第一个扇区,它由MBR（MasterBoot
Record）,DPT（DiskPartitionTable）和BootRecordID三部分组成.
MBR又称作主引导记录占用BootSector的前446个字节（0to
0x1BD）,存放系统主引导程序（它负责从活动分区中装载并运行系统引导程
序）.
DPT即主分区表占用64个字节（0x1BEto0x1FD）,记录了磁盘的基本
分区信息.主分区表分为四个分区项,每项16字节,分别记录了每个主分区的
信息（因此最多可以有四个主分区）.
BootRecordID即引导区标记占用两个字节（0x1FEand0x1FF）,对于
合法引导区,它等于0xAA55,这是判别引导区是否合法的标志.
BootSector的具体结构如下图所示:
0000|---------------------------------------------|
||
||
|MasterBootRecord|
||
||
|主引导记录（446字节）|
||
||
||
01BD||
01BE|---------------------------------------------|
||
01CD|分区信息1（16字节）|
01CE|---------------------------------------------|
||
01DD|分区信息2（16字节）|
01DE|---------------------------------------------|
||
01ED|分区信息3（16字节）|
01EE|---------------------------------------------|
||
01FD|分区信息4（16字节）|
|---------------------------------------------|
|01FE|01FF|
|55|AA|
|---------------------------------------------|
2.分区表结构简介
分区表由四个分区项构成,每一项的结构如下:
BYTEState:
分区状态,0=未激活,0x80=激活（注意此项）
BYTEStartHead:
分区起始磁头号WORDStartSC:
分区起始扇区和柱面号,底字节的低6位为扇区号,
高2位为柱面号的第9,10位,高字节为柱面号的低
8位
BYTEType:
分区类型,如0x0B=FAT32,0x83=Linux等,
00表示此项未用,07=NTFS
BYTEEndHead:
分区结束磁头号
WORDEndSC:
分区结束扇区和柱面号,定义同前
DWORDRelative:
在线性寻址方式下的分区相对扇区地址
（对于基本分区即为绝对地址）
DWORDSectors:
分区大小（总扇区数）
注意:
在DOS/Windows系统下,基本分区必须以柱面为单位划分
（Sectors*Heads个扇区）,如对于CHS为764/255/63的硬盘,分区的
最小尺寸为255*63*512/1048576=7.844MB.
3.扩展分区简介
由于主分区表中只能分四个分区,无法满足需求,因此设计了一种扩展分区
格式.基本上说,扩展分区的信息是以链表形式存放的,但也有一些特别的地方.
首先,主分区表中要有一个基本扩展分区项,所有扩展分区都隶属于它,也就是说
其他所有扩展分区的空间都必须包括在这个基本扩展分区中.对于DOS/
Windows来说,扩展分区的类型为0x05.除基本扩展分区以外的其他所有
扩展分区则以链表的形式级联存放,后一个扩展分区的数据项记录在前一个扩
展分区的分区表中,但两个扩展分区的空间并不重叠.
扩展分区类似于一个完整的硬盘,必须进一步分区才能使用.但每个扩展分
区中只能存在一个其他分区.此分区在DOS/Windows环境中即为逻辑盘.因
此每一个扩展分区的分区表（同样存储在扩展分区的第一个扇区中）中最多只能
有两个分区数据项（包括下一个扩展分区的数据项）.
第四章硬盘的物理安装所谓的硬盘物理安装指的是将硬盘装进机箱设置跳线并接好电源线和数据线
的过程。
电源接口将主机的电源与此相连以给硬盘供电。
注意“梯形”接线方向方向
错误将无法插入。
主从跳线主板上一般只有两个IDE接口每一根接线有三个接口其中一个
接主板的IDE接口另两个则可以接两个IDE设备包括硬盘、光驱、刻录机
等。
在同一根接线上如果接两个IDE接口设备则其中一个是主盘（Master）
另一个为从盘（Slave）。
究竟是作为主盘还是从盘则要通过硬盘或光驱背面的“主
从跳线”进行设置否则将无法正常使用。
一般来说硬盘缺省的跳线设置为主
硬盘光驱的缺省设置则为从盘。
具体的设置方法在硬盘或光驱的机壳上均有设
置说明。
数据线数据线用于连接硬盘与主板IDE接口作数据传输之用。
主板IDE口
与硬盘数据线接口均为40针接口而数据线则分40线与80线两种如下图。
其中80线亦称为UDMA/66硬盘线主要用于UltraA
TA66硬盘增加的40
根地线作隔离干扰之用。
要发挥UltraA
TA66硬盘的优势UDMA/66硬盘线。
UltraATA33硬盘也可以使用UDMA/66硬盘线但不会因此带来任何好处。
注意硬盘的数据线有方向之分反接的话硬盘将无法工作。
数据线的一侧有一
红线红线侧必须与IDE接口的第1/21针相连接。
按以上所说设置好主从跳线并接好电源线、数据线之后就可以把硬盘固定在机
箱上的3.5"托架上。
当然你也可以先固定再接线。
硬盘可以水平安装也可以
垂直安装两者并无不同。
有人说硬盘垂直安装会影响硬盘的寿命这种说法并
不科学。
但需要注意的是水平安装时裸露面可以见到电路板的一面要朝下以
免积聚灰尘。
至此硬盘的物理安装大功告成。
双硬盘的安装
1、安装前的准备
目前主流IDE硬盘均为3寸硬盘安装双硬盘时机箱需要有额外的3寸安装架。
不
过多数机箱只有两个3寸安装架硬盘占一个软驱占一个因此只好在5寸
安装架上做文章办法是购买一副硬盘支架将硬盘安装在支架上然后再安装
在机箱中的5寸框内。
一般而言计算机电源输出功率都在200W以上加块硬盘应该没问题。
但
如果你已安装了双光驱可大功率显卡等设备就要考虑电源是否还能再提供
12W左右功率去支持一块硬盘否则可能出现系统不稳定的状况。
另外还要
确保有一个空闲的电源接口供硬盘使用。
绝大多数主板均提供2个IDE接口可接4个IDE设备硬盘、光驱、刻录机、Z
IP等设备均占用IDE口安装双硬盘前你还需要为你的新硬盘预留一个IDE
口。
此外如果你的电脑只有一条IDE数据线赶快再买一根。
2、双硬盘的主、从状态设置
假设你的电脑原有一个硬盘和一个光驱通常接法有以下两个
两个硬盘使用同一根硬盘线接在主板的PrimaryIDE接口速度快的设为主
盘Master速度慢的设为从盘Slave。
光驱接在主板的SecondaryIDE
接口并设为主盘。
速度快的硬盘单独接在主板的PrimaryIDE接口并设为主盘光驱与第二块硬
盘接在主板的SecondaryIDE接口光驱设为主盘硬盘设为主盘。
通常我们
将第二块硬盘仅作为备份盘时可考虑这种接法。
3、双硬盘盘符交错的解决
安装双硬盘后我们会发现第一个硬盘以下简称Disk1的C盘还是C盘
不过Disk1的D盘在新系统中却变为E盘E盘变成F盘...而第二个硬盘以
下简称Disk2的C盘则变为新系统的D盘Disk2的D盘、E盘等逻辑盘就
排在Disk1所有盘符之后。
这种情况称为盘符交错现象。
盘符交错是因为MSDOS对硬盘的管理方法做成的。
MSDOS把第一个
物理硬盘的激活的DOS分区叫做C第二个物理硬盘的有效的激活DOS分区
叫做D第一个物理硬盘的扩展DOS分区叫做E、F等等剩下的字母分配给
第二个物理硬盘的扩展DOS分区。
如果没有第二个物理硬盘或第二个物理硬
盘没有基本DOS分区那么D就分配给第一个物理硬盘的扩展DOS分区的第
一个逻辑驱动器了。
盘符交错现象会产生一系列问题最常见的就是某些软件因为盘符变化而导致
路径错误。
要避免盘交错现象对于Windows95/98系统来说最简单的方法
莫过于利用它的“即插即用”功能。
即在BIOS中将第二硬盘设为None开机后
Windows95启动后Windows95/98的“即插即用”功能就可以提示检测到新
硬件并自动分配盘符给它此时盘符的分配和很多人的期望就一致了。
由于原
来主硬盘上的所有软件所在的盘符都没有变化因此在硬盘上的软件可以照常运
行盘符交错问题就解决了。
第五章系统启动过程
系统启动过程主要由一下几步组成（以硬盘启动为例）:
1.开机
2.BIOS加电自检（PowerOnSelfT
est--POST）内存地址为
0ffff:
0000
3.将硬盘第一个扇区（0头0道1扇区,也就是BootSector）读入内存地址
0000:
7c00处.
4.检查（WORD）0000:
7dfe是否等于0xaa55,若不等于则转去尝试
其他启动介质,如果没有其他启动介质则显示"NoROMBASIC"然后死机.
5.跳转到0000:
7c00处执行MBR中的程序.
6.MBR首先将自己复制到0000:
0600处,然后继续执行.
7.在主分区表中搜索标志为活动的分区.如果发现没有活动分区或有不止
一个活动分区,则转停止.
8.将活动分区的第一个扇区读入内存地址0000:
7c00处.
9.检查（WORD）0000:
7dfe是否等于0xaa55,若不等于则显示"Missing
OperatingSystem"然后停止,或尝试软盘启动.
10.跳转到0000:
7c00处继续执行特定系统的启动程序.
11.启动系统...
以上步骤中2,3,4,5步是由BIOS的引导程序完成.6,7,8,9,10步由
MBR中的引导程序完成.
一般多系统引导程序（如SmartFDISK,BootStar,PQBoot等）都是将标
准主引导记录替换成自己的引导程序,在运行系统启动程序之前让用户选择要
启动的分区.
而某些系统自带的多系统引导程序（如lilo,NTLoader等）则可以将自己
的引导程序放在系统所处分区的第一个扇区中,在Linux中即为SuperBlock
（其实SuperBlock是两个扇区）
第六章硬盘的品牌
一、希捷seagate
希捷也是世界上著名的硬盘生产厂商之一其在scsi市场推出的捷豹系列
硬盘15000转到目前为止还占据着老大的位置这样的厂商实力当然不
容怀疑。
当初第一款7200转的ide硬盘就是希捷率先制造出来的不过因为技
术还是不很成熟导致发热量过大而且返修率过高当然这并没有阻止希捷公
司进军ide市场的脚步随后希捷公司又推出了酷鱼以及酷鱼ii代一举成为
7200转ide硬盘市场中的佼佼者。
其主要产品有5400转、512k缓存的u10
系列和7200转、2m缓存的酷鱼ii系列u10系列的市场零售价格为
10g/15g/20g——700/740/840酷鱼ii代系列硬盘最引人注目的就是它那
相对较高的平均寻道时间曾一度达到了7.6毫秒这个记录在ide硬盘市场
中迄今无人能及。
酷鱼ii系列的价格为10g/15g/20g——830/940/1110
在国内的代理是广源行。
希捷硬盘的优势在于其价格低廉同档次的型号要比
昆腾低上几十甚至上百块钱这个理由使希捷硬盘成为廉价电脑解决方案的首
选。
再有就是酷鱼ii代的高寻道速度在随机数据传输中能比其他型号的硬盘
快上不少。
缺点是在噪音、发热方面十分不尽人意而且超频性能几乎为零
这使得一些超频爱好者对此望而却步。
二、迈拓maxtor
和昆腾以及希捷比起来迈拓进入国内市场的时间算晚的不过迈拓却是
最为重视中国大陆市场的硬盘厂商。
迈拓在大陆的总代理是蓝德电子所有的
迈拓硬盘无论什么型号统一使用纸盒+塑料泡沫的包装包装印刷也比较精美盒
内还附带说明书、保修卡等一系列附件。
迈拓硬盘的主流产品有金钻四代、
金钻五代、金钻六代、金钻七代以及美钻一代、二代、三代星钻一代、二代、三代购买时一定要去蓝德电子的柜台买才不会上当。
迈拓硬盘的优势在于
其售后服务很好并且金钻四代在噪音以及发热量方面非常优秀缺点跟希捷
硬盘一样超频性能几乎没有不过总的来说迈拓的硬盘在各方面都比较中规
中矩售价也比较合理如果对硬盘性能没什么特殊要求的话迈拓硬盘确实
是个很好的选择。
现在市面上只有迈拓的硬盘敢于承诺质保三年这一点笔者
认为还是很不错的
三、ibm
说起ibm公司恐怕无人不知无人不晓这位蓝色巨人已经有太多的传奇
了当年第一块硬盘就是ibm最先制造出来的ibm硬盘最先使用了gmr巨
磁阻磁头ibm硬盘最先把单碟容量提高到10g、15g、20g……ibm硬盘
是目前唯一能在盘体内装下5张盘片的硬盘ibm是唯一把7200转5400转硬
盘盘片分开生产的硬盘厂商……目前ibm硬盘的主流产品有5400转、512k
缓存的40gv系列和7200转、2m缓存的75gxp系列而且前者是单碟20g
的后者是单碟15g的在传输速度方面要比其他品牌略胜一筹而且价格也
并不贵40gv系列目前常见的只有20g一种型号报价680元75gxp系列
有15g和30g两个型号价格分别为1000元和1640元。
ibm硬盘的优势在于
技术先进很多先进的技术往往都是ibm硬盘率先采用其性价比也很不错
尤其值得一提的是ibm硬盘的超频性能也不俗仅次于昆腾而且国外对于超
频往往都更看好ibm硬盘其超频性能由此可见一斑。
缺点在于缺少面向低端
市场的小容量硬盘最小也是15g的往往失去了很多廉价电脑方面的市场。
其他还有一些品牌比如富士通、西部数据、三星等等其产品都各有独到之
处但是因为市场占有率很小不大容易买到在此就不再多说了。
第七章硬盘电路板测试及维修技巧
硬盘电路板测试及维修技巧
硬盘故障分析与处理步骤下面仅简要介绍物理故障的分析与一般的处理步骤
短路需做进一步的检查。
①首先检查CMOSSETUP是否丢失了硬盘配置信息。
测量主板上COMSRAM电路是
否为电池有故障或元器件如二极管、三极管、电阻、电容等损坏能原因而
CMOS中的硬盘配置参数出错。
②通过加电自测若屏幕显示错误信息“HardDiskError”说明硬盘确实有
故障。
或是硬盘未插好。
③关机拆开机盖测+5V、+12V电源是否正常电源盒风机是否转动。
以此来
判断是否外电路缺电。
④检查信号电缆线插头是否插好有无插反或接触不良。
可尝试交换一些电缆
插头试一下。
⑤采用“替代法”来确定故障部件。
找一块好硬盘与该硬盘比较判断是主板还
是硬盘驱动器本身有问题。
以上几个步骤用户需要仔细检查、测试、分析找出坏的元器件进行修理。
经以上的处理后只要不是硬盘盘体本身损坏仅仅是一般性的接插件的接触不
良或外电路故障则多数能够迅速排除。
测电阻法
该测量方法一般是用万用表的电阻档测量部件或元件的内阻根据其阻值的大小
或通断情况分析电路中的故障原因。
一般元器件或部件的输入引脚和输出引脚
对地或对电源都有一定的内阻用普通万用表测量有很多情况都会出现正抽电
阻小反向电阻大的情况。
一般正向阻值在几十欧姆至100欧姆左右而反向电
阻多在数百欧姆以上。
但正向电阻决不会等于0或接近0反向电阻也不会无穷大否
则就应怀疑管脚是否有短路或开路的情况。
当断定硬盘子系统的故障是在某一
板卡或几块芯片时则可用电阻法进行查找。
关机停电然后测量器件或板卡的
通断、开路短路、阻值大小等以此来判断故障点。
若测量硬盘的步进电机绕组
的直流电阻为24欧则符合标称值为正常10欧左右为局部短路0欧或几欧为
绕组短路烧毁。
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