Можно ли вскрыть жесткий диск

Жёсткий диск: взгляд изнутри. Ковыряем «хард»

Доброго всем времечка! Эта статья посвящена теме устройства жёсткого диска HDD, работающего через интерфейс SATA и носит ознакомительный характер! Мы с Вами наглядно посмотрим как разобрать жёсткий диск. Будем просто его разбирать и наглядно изучать его устройство.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: нельзя разбирать жёсткий диск компьютера! Никогда и ни в коем случае не делайте со своим «хардом» то, что описано в этой статье! Далее Вы увидите и поймёте, почему нельзя разбирать «рабочий» жёсткий диск. Мы же с Вами в этой статье будем разбирать совершенно неисправный HDD, который уже не подлежит восстановлению.

Начнём с внешнего осмотра. Лицевая сторона с металлической крышкой и наклейкой выглядит вполне приятно. Обращаю Ваше внимание на то, что эта крышка крепится специальными винтами под «звезду». Впрочем, такими винтами крепятся абсолютно все узлы жёсткого диска.

А вот то, что мы с Вами видим с обратной стороны (днище) повергнет в шок любого радиолюбителя, да и любого человека, который хоть какое-то отношение имеет к электронике. Отчетливо видны глубокие царапины на плате управления, а также отсутствие шлейфа от контроллера управления двигателем.

Так что вывод однозначный: наш «хард» побывал в руках вандала или, скорее всего, маленького ребёнка и является не рабочим с вероятностью 100%.

И второй вывод: жёсткий диск — штука хрупкая и требует особого обращения. Поэтому нельзя его ронять, кидать, швырять, разбирать и, уж тем более, оставлять наедине с маленькими детьми.

Итак, вооружившись отверткой «под звезду», откручиваем все винты крышки. Она почему-то сниматься не хочет! Оказывается, под заводской наклейкой скрывается еще один винтик. Откручиваем его, снимаем крышку и любуемся красотой этого инженерного чуда. Красиво, не правда ли? Похоже на какой-то дорогой проигрыватель. Хотя, в общем, по сути оно так и есть.

Основу нашего «харда» составляют два алюминиевых диска, покрытых ферромагнитным слоем (диски могут быть из любого другого немагнитного материала, например из прочного стекла, значение имеет только покрытие). Второй важнейшей частью является подвижная штанга с головкой записи/чтения.

Принцип действия схож с обычным проигрывателем виниловых дисков: диски вращаются, а головка движется вдоль дисков, считывая намагниченные области. Запись происходит точно так же, только головка при этом сама намагничивает/размагничивает определенные области. Однако, если в проигрывателе головка снабжена иголочкой для считывания звука с пластинки и как бы ползёт по ней, царапая, то в жёстком диске головка не касается поверхности дисков — всё происходит электромагнитным путём.

Вращением дисков заведует небольшой двигатель, управляемый контроллером на плате (шлейф от которого в нашем случае оборван). Движение штанги с головкой осуществляется по принципу электромагнита. В задней части она имеет катушку, на которую подается электрический ток. Сама же катушка расположена между двух постоянных магнитов. В зависимости от силы тока меняется напряжённости электромагнитного поля и штанга отклоняется на определённый угол. Этим механизмом управляет отдельный контроллер. Видите на снимке выше справа от штанги шлейф? Именно через него происходит управление, а так же обмен данными между головкой и платой (мозгом жёсткого диска).

Как мы уже отметили, в конструкции «харда» имеется два диска, надетых на шпиндель двигателя и разделённых втулками и специальной переборкой. Поскольку дисков два, то и головок тоже должно быть две. Ан-нет! На самом деле головок четыре, поскольку запись/чтение происходит с обеих сторон каждого диска.

Плату, к сожалению, аккуратно снять не удалось, поскольку «звёзды», которыми она крепится гораздо меньшего размера. Поэтому я её просто максимально аккуратно выломал.

На плате находятся:

чип, наподобие BIOS, в котором записан производитель, модель, ёмкость и другие заводские параметры
несколько контроллеров управления механическими частями
кэш (небольшая оперативная память) для обмена данными
непосредственно модуль передачи данных, в том числе и по интерфейсу SATA (внизу на плате видны от него контакты)
микропроцессор, который управляет и синхронизирует работу всех модулей
прочие вспомогательные микросхемы

Подводя итог, хотелось бы сказать две вещи.

Во-первых, статья носит чисто ознакомительный характер. Она просто наглядно демонстрирует то, как можно теоретически разобрать жесткий диск и демонстрирует его внутреннее устройство. Разбирать рабочий, нормальный жёсткий диск нельзя.

Второй момент связан с первым. Мне бы очень хотелось, чтобы читатель, теперь уже зная об устройстве жёсткого диска и посмотрев наглядно из каких частей он состоит, в очередной раз, пытаясь подключить свой диск к другому компьютеру (не важно каким способом) или при производстве профилактики системного блока, понимал, что жёсткий диск — устройство электронное и в тоже время электромеханическое. В нём множество мелких и хрупких деталей, открытая плата, много движущихся механических деталей. Вместе с тем данный «девайс» не из дешёвых. Поэтому, друзья мои, будьте со своим «хардом» помягче, любите его)))

А если серьёзно, то будьте предельно аккуратны при подключении и транспортировке жёстких дисков, дабы срок их службы продлился как можно дольше.

Неофициальный блог R.LAB

Жёсткие диски, SSD, флешки, RAID-массивы, ленты. Изучение, восстановление данных, ремонт.

Как разобрать жесткий диск так, чтобы он после сборки нормально работал? Спойлер: никак.

С бодрым днём, друзья! Прочитав эту статью, вы несколько продвинетесь в области понимания процессов, происходящих с жестким диском при нарушении его геометрии.

Читать еще: Сканирование жесткого диска на битые сектора

Исследуя вопрос, я просмотрел набор роликов на ютюбе, который выдался по запросу «как работает жестких диск». Автор перебрал, где-то, первые 50 роликов и, в некоторых из них, встретил объяснения одного явления. А именно: почему после того, как мы открывали диск через какое-то время работы, он «покрывается бэдами». Объясняли это пылью. Пыль — это, бесспорно, зло для диска, но, если внимательнее присмотреться, то бэды возникают не в случайных местах, а в строго определенных. Есть еще одна из самых частых неисправностей данного вида — жесткий диск не трогали, а он перестал работать. То есть, он, как и в первом, описанном случае, «покрылся бэдами» не абы где, а строго по определенной схеме: частично перестали читаться области, которые чаще всего записываются, при этом на всём остальном пространстве диска — ни одного дефекта! А если такой диск попробовать «починить» тотальной записью поверхности, то он практически весь будет в бэдах. Такую ситуацию попаданием пыли и, как следствие, возникновением царапины, объяснить нельзя.

Подумалось, было бы хорошо, поставить подробные опыты, показывающие связь изменения поведения жесткого диска до и после внесения механического нарушения, то есть снятия/установки крышки. В недалеком будущем автор уже запланировал серию таких опытов, но а пока опишу судьбу героя в общих чертах — без лабораторных экспериментальных обоснований.

Так что же происходит, когда мы отпускаем/затягиваем винты крепления блока головок (коромысла)? Происходит смещение оси вращения. Такое смещение влечет за собой появление биения трека. Давайте попробуем нарисовать геометрию полученной ситуации.

Рис. 1. Смещение осей HDD

На старых дисках скорость вычислений в программе слежения за треком была низкой и при биении больше какого-то значения не успевала реагировать на убегающий из-под головки трек и диск начинал стучать.

Но! Жесткий диск у нас не в плоскости, а в объеме! Еще происходит наклон оси поворота.

Рис. 2. Наклон оси HDD

Следовательно, для одних головок смещение получается меньше, от изначального положения, а у других больше. А еще нижняя головка будет прижиматься сильнее, а верхняя слабее. Как следствие, у нижней высота полета над магнитной поверхностью уменьшится, а у верхней увеличится. Это все равно что мы привыкли читать текст на одном расстоянии, а теперь расстояние увеличилось, следовательно нужно изменить фокусировку, чтобы снова хорошо читать текст. А что если фокус уже выкрутили на максимум, а текст все ровно не читается? Получаем BAD- сектора!

Следующий вопрос, которым задастся пытливый читатель — это почему, собственно, смещение положения оси вращения вообще на что-то влияет? Дело в том, что разметка дорожек (тут можно много рассказать про разницу между физическим и логическим форматированием, но оставим этот рассказ на будущее) производится уже на полностью собранном диске. Поэтому, взаимное расположение окружностей-дорожек и центров вращения как бы фиксируются и треки из-под головки не «убегают» . Если мы изменим расстояние между осями, то как было показано выше (рисунок 1) появятся биения.

Раньше программа управления жестким диском не умела учитывать смещение оси вращения, потому как сумма биений подшипника на коромысле и подшипника шпиндельного двигателя для неповрежденного диска была меньше размера дорожки. Как только сумма биений стала больше, то потребовалась уже реализация программного предсказания биения и его компенсации путем смещения головки звуковой катушкой в сторону, противоположную уходу головки с трека.

Бывает еще ситуация, когда система предсказания биений ломается, это приводит к тому, что диск перестает читаться… Но об этом как-нибудь в другой раз, так как в большинстве дисков помрачение гадалок с астрологами приводит к замедлению скорости чтения и еще большему замедлению скорости записи, а не полной утрате способности читать.

Все было замечательно, пока данные записывались одной и той же головкой. Но, начиная примерно с дисков в 1 Гигабайт на одну поверхность стали применять раздельные головки для чтения и для записи. И у нас появилось уже две дуги!

Рис. 3. Оси и элементы чтения и записи HDD

По одной дуге идет головка чтения, а по другой головка записи. При смещении между центрами вращения головка записи перестанет попадать на тот трек, на который она попадала раньше. Другими словами, программа думает, что она пишет дорожку номер 10, а в реальности идет запись дорожки номер 9! А, так как данные на соседних дорожках немного повернуты друг относительно друга и/или в расчете контрольной суммы сектора используется его номер, то диск такой сектор признать исправным уже не сможет.

Получаем вывод: в результате изменения расстояния между осями вращения запись данных приводит к тому, что в местах, куда данные должны быть записаны, они остаются старыми, а соседние данные повреждаются!

Однако, справедливости ради, этот вывод слишком идеален. В реальности данные пишутся зигзагами, поэтому будут повреждены обе дорожки, одна, которую мы пишем, а другая соседняя. Но и читаются они тоже зигзагом (от биения обоих/двух подшипников), поэтому получается картина: многократные повторы чтения позволяют вычитать часть секторов.

Но на дисках с объемами более 250 гигабайт на одну поверхность ситуация еще более усложнилась в связи с появлением системы контроля высоты полета головки путем нагрева пружины резистором, которая измеряет эту высоту по качеству сигнала с поверхности. Так вот, когда у нас некоторые места ориентирования повреждены, то высота полета вычисляется неверно и вся головка либо впиливается в поверхность, либо летит слишком высоко и не видит данных (выше приводил пример с фокусным расстоянием и чтением текста)!

Читать еще: Как поставить bios

А нонче, не то, что давеча: еще и пьезо позиционеры добавились со своими особенностями поведения в случае смещения осей — мрак!

Думаю, пытливый читатель уже понял, как всё сложно взаимосвязано и, что на жесткий диск лучше не дышать… Нет, дышать всё-таки можно, на закрытый диск!:) В любом случае, мы осуществили скромную попытку интеграции экспериментального опыта, изучения патентов и т. п. В будущем, автор попробует поставить хорошо доказательные опыты на разных дисках, подтверждающие и дополняющие выводы этой заметки.

Неофициальный блог R.LAB

Жёсткие диски, SSD, флешки, RAID-массивы, ленты. Изучение, восстановление данных, ремонт.

Как разобрать жесткий диск так, чтобы он после сборки нормально работал? Спойлер: никак.

Рис. 1. Смещение осей HDD

Но! Жесткий диск у нас не в плоскости, а в объеме! Еще происходит наклон оси поворота.

Рис. 2. Наклон оси HDD

Рис. 3. Оси и элементы чтения и записи HDD

Читать еще: Жесткий диск постоянно что то грузит

Как самостоятельно разобрать жесткий диск

Когда с жестким диском появляются какие-то проблемы аппаратного характера, при наличии должного опыта есть смысл осмотреть устройство самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов. Также к самостоятельной разборке дисков прибегают те люди, кто только хочет получить знания, связанные со сборкой и общим видом изнутри. Обычно для такой цели используются нерабочие или ненужные HDD.

Самостоятельная разборка жесткого диска

Сперва хочется предупредить новичков, желающих попробовать починить жесткий диск самостоятельно при возникновении каких-либо проблем, например, стука под крышкой. Неправильные и неаккуратные действия могут с легкостью вывести накопитель из строя и привести к бесповоротной поломке и утрате всех хранящихся на нем данных. Поэтому не стоит идти на риск, желая сэкономить на услугах профессионалов. По возможности, сделайте резервные копии всей важной информации.

Не допускайте попадания мусора на пластину винчестера. Даже небольшая пылинка имеет размер, превышающий высоту полета головки диска. Оказавшиеся на пластине пыль, волосы, отпечатки пальцев или другие препятствия для движения считывающей головки, могут вывести устройство из строя, а ваши данные будут утеряны без возможности восстановления. Производите разбор в чистой и стерильной обстановке, в специальных перчатках.

Стандартный жесткий диск от компьютера или ноутбука выглядит так:

Задняя часть, как правило, представляет собой обратную часть контроллера, который держится на винтах «звездочка». Эти же винты есть и на передней части корпуса. В некоторых случаях дополнительный винт может скрываться под заводской наклейкой, поэтому, открутив видимые винты, открывайте крышку очень плавно, без резких движений.

Под крышкой будут находиться те составляющие жесткого диска, которые и отвечают за запись и считывание данных: головка и сами дисковые пластины.

В зависимости от объема устройства и его ценовой категории, дисков и головок может быть несколько: от одной до четырех. Каждая такая пластина надета на шпиндель двигателя, располагается по принципу «этажности» и отделена от другой пластины втулкой и переборкой. Головок может быть в два раза больше, чем дисков, поскольку у каждой пластины обе стороны предназначены для записи и чтения.

Диски крутятся за счет работы двигателя, которым управляет контроллер через шлейф. Принцип работы головки прост: она вращается вдоль диска, не касаясь его, и считывает намагниченные области. Соответственно, все взаимодействие этих частей диска основывается на принципе электромагнита.

У головки сзади есть катушка, куда и поступает ток. Эта катушка находится посередине двух постоянных магнитов. Сила электрического тока влияет на напряженность электромагнитного поля, в результате чего штанга выбирает тот или иной угол наклона. Такая конструкция зависит от отдельного контроллера.

На контроллере располагаются следующие элементы:

Чипсет с данными о производителе, емкости устройства, его модели и различных других заводских характеристиках;
Контроллеры, управляющие механическими деталями;
Кэш, предназначенный для обмена данными;
Модуль передачи данных;
Миниатюрный процессор, управляющий работой установленных модулей;
Микросхемы для второстепенных действий.

В этой статье мы рассказали, как разобрать жесткий диск, и из каких частей он состоит. Эта информация поможет разобраться в принципе работы HDD, а также возможных проблемах, возникающих во время работы устройства. Еще раз напоминаем, что информация носит ознакомительный характер и показывает, как разбирать непригодный для использования накопитель. Если ваш диск нормально функционирует, то осуществлять разбор самостоятельно нельзя — велик риск вывести его из строя.

Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.