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关于硬盘的缺陷讨论

 

硬盘是目前PC系统中最主要的存储设备,同时硬盘是PC系统中出故障率最高的部件。用户在使用硬盘过程中,硬盘出现故障怎么办呢?如果还在质保期内,当然是尽量找到销售商要求保修。但现在大多数IDE硬盘质保期只有一年,而大多数用户都希望一个硬盘能使用三年以上。如果质保期过后硬盘出了故障,就得考虑更换或对它进行修理。
在这里,笔者与读者探讨一些硬盘缺陷及其数据恢复原理,同时介绍并解释一些专业修复硬盘软件中常用到的概念。但笔者暂不探讨在各种操作系统下硬盘中的数据结构问题及数据恢复问题,而是直接探讨硬盘本身的缺陷问题。
如果经检测发现某个硬盘不能完全正常工作,则称这个硬盘是“有缺陷的硬盘”(Defect Hard Disk)。根据维修经验,笔者将硬盘的缺陷分为六大类
①坏扇区(Bad sector),也称缺陷扇区(Defect sector)
②磁道伺服缺陷(Track Servo defect)
③磁头组件缺陷(Heads assembly defect)
④系统信息错乱(Service information destruction)
⑤电子线路缺陷(The board of electronics defect)
⑥综合性能缺陷(Complex reliability defect)
坏扇区(也称缺陷扇区)
指不能被正常访问或不能被正确读写的扇区。一般表现为:高级格式化后发现有“坏簇(Bad Clusters);用SCANDISK等工具检查发现有“B”标记;或用某些检测工具发现有“扇区错误提示”等。一般每个扇区可以记录512字节的数据,如果其中任何一个字节不正常,该扇区就属于缺陷扇区。每个扇区除了记录512字节的数据外,另外还记录有一些信息:标志信息、校验码、地址信息等,其中任何一部分信息不正常都导致该扇区出现缺陷。
多数专业检测软件在检测过程中发现缺陷时,都有类似的错误信息提示,常见的扇区缺陷主要有几种情况:
①校验错误(ECC uncorrectable errors,又称ECC错误)。系统每次在往扇区中写数据的同时,都根据这些数据经过一定的算法运算生成一个校验码(ECC=Error Correction Code),并将这个校验码记录在该扇区的信息区内。以后从这个扇区读取数据时,都会同时读取其校检码,并对数据重新运算以检查结果是否与校检码一致。如果一致,则认为这个扇区正常,存放的数据正确有效;如果不一致,则认为该扇区出错,这就是校验错误。这是硬盘最主要的缺陷类型。导致这种缺陷的原因主要有:磁盘表面磁介质损伤、硬盘写功能不正常、校验码的算法差异。
②IDNF错误(sector ID not found),即扇区标志出错,造成系统在需要读写时找不到相应的扇区。造成这个错误的原因可能是系统参数错乱,导致内部地址转换错乱,系统找不到指定扇区;也有可能是某个扇区记录的标志信息出错导致系统无法正确辨别扇区。
③AMNF错误(Address Mark Not Found),即地址信息出错。一般是由于某个扇区记录的地址信息出错,系统在对它访问时发现其地址信息与系统编排的信息不一致。
④坏块标记错误(Bad block mark)。某些软件或病毒程序可以在部分扇区强行写上坏块标记,让系统不使用这些扇区。这种情况严格来说不一定是硬盘本身的缺陷,但想清除这些坏块标记却不容易。
磁道伺服缺陷
现在的硬盘大多采用嵌入式伺服,硬盘中每个正常的物理磁道都嵌入有一段或几段信息作为伺服信息,以便磁头在寻道时能准确定位及辨别正确编号的物理磁道。如果某个物理磁道的伺服信息受损,该物理磁道就可能无法被访问。这就是“磁道伺服缺陷”。一般表现为,分区过程非正常中断;格式化过程无法完成;用检测工具检测时,中途退出或死机,等等。
磁头组件缺陷
指硬盘中磁头组件的某部分不正常,造成部分或全部物理磁头无法正常读写的情况。包括磁头磨损、磁头接触面脏、磁头摆臂变形、音圈受损、磁铁移位等。一般表现为通电后,磁头动作发出的声音明显不正常,硬盘无法被系统BIOS检测到;无法分区格式化;格式化后发现从前到后都分布有大量的坏簇,等等。
系统信息错乱
每个硬盘内部都有一个系统保留区(service area),里面分成若干模块保存有许多参数和程序。硬盘在通电自检时,要调用其中大部分程序和参数。如果能读出那些程序和参数模块,而且校验正常的话,硬盘就进入准备状态。如果某些模块读不出或校验不正常,则该硬盘就无法进入准备状态。一般表现为,PC系统的BIOS无法检测到该硬盘或检测到该硬盘却无法对它进行读写操作。如某些系列硬盘的常见问题:美钻二代系列硬盘通电后,磁头响一声,马达停转;Fujitsu MPG系列在通电后,磁头正常寻道,但BIOS却检测不到;火球系列,系统能正常认出型号,却不能分区格式化;Western Digital的EB、BB系列,能被系统检测到,却不能分区格式化,等等。
电子线路缺陷
指硬盘的电子线路板中部分线路断路或短路,某些电气元件或IC芯片损坏等。有部分可以通过观察线路板发现缺陷所在,有些则要通过仪器测量后才能确认缺陷部位。一般表现为硬盘在通电后不能正常起转,或者起转后磁头寻道不正常,等等。
综合性能缺陷
有些硬盘在使用过程中部分芯片特性改变;或者有些硬盘受震动后物理结构产生微小变化(如马达主轴受损);或者有些硬盘在设计上存在缺陷……最终导致硬盘稳定性差,或部分性能达不到标准要求。一般表现为,工作时噪音明显增大;读写速度明显太慢;同一系列的硬盘大量出现类似故障;某种故障时有时无等等。

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