Разбор жесткого диска 2.5. Самостоятельный ремонт жесткого диска ноутбука. Самостоятельная разборка жесткого диска

Третьего дня попал в руки неисправный жесткий диск (HDD) Seagate Barracuda 7200.12 объемом на 500 GB. Seagate Barracuda 7200.12 вышел на рынок в 2011 году и можно сказать, был одним из самых популярных и современных на тот момент дисков. В соотношении цена/качества не было равных.

В этой статье я хочу коротко рассказать про устройство жесткого диска - из чего он состоит. Уверен, это будет интересно не только мне, но и вам! Раньше, когда мне попадались такие жесткие диски (неисправные), я их не разбирал, а просто выбрасывал. О чем сейчас немного жалею.

Но почему эта статья именно сейчас? Все достаточно просто, на данный момент (2018 год) жесткие диски такого типа (или даже современней) стоят повсеместно, и мало кто не знает, что это такое – жесткий диск (HDD). Но время идет и на смену им приходят современные SSD диски, которые более скоростные. Обычные же HDD постепенно теряют свои позиции, уступая SSD. Но пока SSD диски очень дорогие, даже небольшого объема, полностью заменят HDD они еще не скоро. О SSD дисках я расскажу в следующей статье. Надеюсь, к тому времени мне попадет такой один не исправный, что бы я мог разобрать его.

Для начала, давайте дадим определение HDD и начнем наш разбор.

Накопитель на жестких магнитных дисках (hard (magnetic) disk drive, HDD ) – запоминающее устройство для хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным запоминающим устройством в большинстве компьютеров.

Разборка жесткого диска

Вот так он выглядит внешне:

Вид сверху

Вид снизу

Не будем долго останавливаться на этом, скажу лишь одно, что при визуальном осмотре мы видим черный алюминиевый корпус и печатную плату управления с разъемами.

Дня начала снимем печатную плату:

Тут уже поинтересней, не правда ли?

На крышке, которая чуть-чуть попала в кадр, присутствует резиновая прокладка (1 ), которая защищает от попадания пыли в корпус диска.

Конечно, сразу бросается в глаза жесткая алюминиевая пластина (2 ), покрытая слоем оксида магния, на которой хранится вся информация. В зависимости от объема (500 GB, 1000 GB), могут использоваться несколько магнитных пластин. На нашем же жестком диске, такая пластина всего одна.

Над пластиной стоит считывающая головка (3 ), которая из-за очень быстрого вращения пластины, не касается диска. А все, потому что при таких скоростях, образуется воздушная прослойка, вот она и не дает считывающей головке задеть диск.

Во время работы шпиндель (4 ), на котором закреплена пластина, вращается со скоростью от 3600 до 15000 оборотов в минуту. Просто сумасшедшая скорость.

Считывающая головка стоит между двумя очень мощными неодимовыми магнитами (5 ).

Неодимовый магнит – очень мощный постоянный магнит, с высокой стойкостью к размагничиванию. За 10 лет такой магнит потеряет только 0.1-2% своей намагниченности. Подвержен коррозии, поэтому часто покрыт никелем из-за чего имеет металлический блеск.

Тут мы больше ничего не сможем разглядеть, идем дальше. Снимаем все элементы жесткого диска:

Вот так нагляднее

Тут у нас и пластина, и шпиндель, и пара магнитов и головка с катушкой. Качество фото к сожалению оставляют желать лучшего, но что поделать.

На этом, пожалуй, всё. Спасибо за просмотр.

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.

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:

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.

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

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.

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.

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!

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)!

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.

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.

Поэтому сразу

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

ПОЛЕЗНОЕ:

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 , 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.

P.S. полный фотоотчёт о том, как происходила разборка этого жёсткого диска Вы можете посмотреть .

Как разобрать жесткий диск — взгляд на привод диска изнутри принес интересные откровения в плане общей конструкции и озадачил некоторыми деталями. У меня есть два внешних USB диска Samsung 1.8″, которые раньше я использовал для резервного копирования всех своих наработок. Их емкость равна 250 ГБ.

Один из них я держал в сейфе, другим пользовался и раз в месяц менял диски местами. Но теперь у меня есть твердотельный накопитель 1 ТБ. Недавно я извлек приводы Samsung из ящика, чтобы убедиться, что они все еще работают. Один из них заработал, но лишь один раз. После копирования кучи музыкальных файлов на диск он жил в течение нескольких дней, а затем просто повесил мой ноутбук с Windows 7. Для инженера это был прекрасный повод разобрать его (Рисунок 1).

Что мне сразу понравилось в дисководе — его размеры (Рисунок 2).

Рисунок 2. Накопитель Samsung 1.8″ имеет встроенный контроллер USB и питается только от разъема USB

Принцип разборки диска

Он меньше колоды карт, но при этом хранил результаты всех моих работ. Благодаря наличию USB я мог брать диск на работу, если мне требовался старый файл. Одна из причин, по которой я извлек его из ящика, заключалась в том, чтобы посмотреть, может ли он снабжать музыкой мою новую автомобильную стереосистему Joying Android и еще, чтобы понять как разобрать жесткий диск .

Оказалось, что Joying в принципе видит диск и играет музыку, но для него я свой накопитель убил, поскольку несколько лет назад отформатировал его в NTFS. Форумы объяснили мне, что большинству автомобильных стереосистем для внешнего хранилища требуется файловая система FAT32.

Рисунок 3. Резиновые ударопоглотитепи амортизируют привод внутри его пластикового корпуса

Привод был смонтирован в пластмассовом корпусе с двумя вложенными резиновыми ударопоглотителями (Рисунок 3). Похоже, производители потребительских товаров любят полиимидную пленку, о чем свидетельствует небольшой кусочек, прикрепленный к корпусу разъема USB.

Элегантные внутренности

Рисунок 4. Разложенные части дискового накопителя демонстрируют высокую точность изготовления потребительского продукта в условиях крупномасштабного производства

Внутренности накопителя элегантны и очень хорошо сконструированы (Рисунок 4). Как разобрать жесткий диск и последовательность разборки показана на картинках. Слева изготовленная литьем под давлением верхняя крышка корпуса с черной демпфирующей прокладкой в центре. Прокладка и часть винтов разбросаны 8 разных местах фотографии. Над крышкой видна этикетка. Далее лежит один из резиновых амортизаторов. Затем мы видим отштампованную из листового металла верхнюю часть корпуса привода с гайкой шпинделя и один из «блинов» над ней.

За ними следуют магниты и блок головок. Выше — шайба, разделяющая два «блина». Далее видим нижнюю часть штампованного корпуса с установленным двигателем шпинделя. Справа от них находится оранжевый механизм парковки головок, а также другой резиновый амортизатор. Еще правее лежит печатная плата, на которой смонтирована вся электроника. В общем, чтобы понять как разобрать жесткий диск — ничего в этом сложного нет

Чтобы привод был как можно более тонким, в плате сделано большое отверстие и угловые выборки. Над печатной платой расположена металлизированная накладка, которая электрически соединена с корпусом разъема USB и закрывает микросхему моста USB. В крайнем правом углу лежит нижняя крышка с изоляционной прокладкой, отделяющей печатную плату от привода. Черная демпфирующая прокладка осталась на своем первоначальном месте.

Печатная плата накопителя

Рисунок 5. Форма печатной платы дискового накопителя повторяет все его внутренности

Переходные отверстия, которыми прошит весь периметр печатной платы, предотвращают излучение электромагнитных помех из ее краев (Рисунок 5). Это обратная сторона печатной платы. Слева находится разъем для подключения плавающих головок. Кварцевый резонатор и микросхема моста USB-АТА JM20335 были накрыты металлизированной прокладкой.

Рисунок б. На обратной стороне печатной платы накопителя тоже есть компоненты и разъемы

На внутренней стороне печатной платы установлен чип контроллера TLS2309 компании Texas Instruments (Рисунок 6). Этот чип управляет двигателем шпинделя, который подключается разъемом в верхнем углу платы. Стоящий рядом большой танталовый конденсатор обеспечивает мотор импульсным током. Внизу видим микросхему Marvell 88i8038 — контроллер интерфейса РАТА (параллельный АТА) и интерфейс считывающей головки. В правом углу — разъем USB. Ниже его — синий светодиод, зажигающийся при подключении дисковода. Под светодиодом находится микросхема регулятора напряжения.

Рисунок 7. Четырехконтактный разъем для двигателя шпинделя представляет собой изощренную конструкцию, соединенную с гибкой схемой, установленной в корпусе

Разъем плоского кабеля

Разъем плоского кабеля двигателя шпинделя сконструирован очень грамотно (Рисунок 7). Винт, проходящий прямо через середину разъема, обеспечивает поддержание постоянного давления на контакты. Все контакты выглядят позолоченными. Черная изолирующая прокладка находится в своем конструктивном положении. Вероятно, она также служит звукопоглотителем. Кроме того, она может быть достаточно проводящей, чтобы экранировать двигатель шпинделя, который при работе излучает электромагнитные помехи.

Электродвигатель шпинделя приклеен к металлическому корпусу эпоксидным составом и оставлен на своем месте (Рисунок 8). Коромысло и разъем плавающих головок сделаны в виде самостоятельного сборочного узла. Это позволяет проверять их перед финальной сборкой. Вы можете видеть петлю проводов, расположенную между магнитами, которая обеспечивает движение головок. Магниты сделаны из редкоземельных соединений и очень сильны. Коромысло было закреплено на корпусе тремя винтами.

Рисунок 9. Функция небольшой детали из черного пластика е правом верхнем углу корпуса-загадка

Внутри диска была таинственная деталь из черного пластика (Рисунок 9). Нижняя сторона выходила в атмосферу. Но внутренняя полость казалась запечатанной изнутри диска. Может быть, белая пленка сверху — это проницаемая мембрана, позволяющая выравнивать давление воздуха внутри и снаружи привода. Еще одна загадочная деталь — маленькая белая накладка. Ее охватывала черная пластиковая деталь, но я не могу понять, для чего бы она могла использоваться.