Устройство жесткого диска
Примерный расчет стоимости обеда для участников корпоративного квеста (по себестоимости кафе в составе ЗСОК «Кулига-Прак»)
Так же при расчёте стоимости организации питания необходимо учитывать оплату труда повара (исходя из заработной платы 1200 рублей за двенадцатичасовую смену) она составит порядка 600 рублей. Итого организация питания на мероприятии обойдется в 4722,63 руб.
[1] Чекмарев, О. П. Мотивация и стимулирование труда [Текст]: учеб. пособ. / О. П. Чекмарев. – Санкт-Петербург: СПбГАУ, 2013. – С. 311. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 7 1. Теоретическая часть 9 1.1 Устройство жесткого диска 9 1.2 Организация данных на HDD 20 1.3 Основные причины потери данных и возможности Восстановления данных с HDD 28 1.4 Обзор ПО для восстановления данных 34 1.5 Возможности программно – аппаратного комплекса РС-3000 37 2. Практическая часть 43 2.1 Восстановление данных с помощью утилиты ZeroAssamption Recovery 43 2.2 Восстановление данных с помощью утилиты OuntractEasyRecovery 46 2.3 Восстановление данных с помощью программы HandyRecovery 51 2.4 Диагностика жесткого диска WesternDigital Model: WD800AAJS-60 PSAO 80 Gb 57 2.5 Диагностика жесткого диска Seagate Model: ST3250410AS 63 3.Экономическая эффективность 69 4. Безопасность и экологичность. 73 4.1 Нормализация микроклимата на рабочем месте оператора ЭВМ 76 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 84 ВВЕДЕНИЕ
Накопитель на жестком диске относится к наиболее совершенным и сложным устройствам современного персонального компьютера. Его диски способны вместить многие мегабайты информации, передаваемой с огромной скоростью. В то время, как почти все элементы компьютера работают бесшумно, жесткий диск издает различные звуки, что позволяет отнести его к тем немногим компьютерным устройствам, которые содержат как механические, так и электронные компоненты. Cамый первый накопитель на жеcтком диcке был разработан на фирме IBM в самом начале 70-х годов. Этот четырнадцатидюймовый диск хранил по 30 Мбайт информации на каждой стороне, что нашло отражение в названии «винчестер», позже прочно закрепившимся за накопителями на жеcтких диcках. Дело в том, что емкоcть диcка 30/30 перекликается с названием извеcтного ружья фирмы «Winchester». Первый серийный накопитель на жестких дисках 3340 был воздан фирмой IBM в 1973 году. Он имел емкость 140 Мбайт и стоил 8600 американских долларов. Эти винчестерcкие диcки предназначалиcь для использования на больших универсальных ЭВМ. Cпуcтя 15 лет опять же IBM приcпоcобила жеcткие диcки для использования в персональных компьютерах, однако оcновная концепция и принцип работы оcталиcь такими же, как и в первом накопителе 30/30. Типичные cовременные жеcткие диcки имеют диаметр 51/4 или 31/2 дюйма. Цель дипломного проекта: проанализировать наиболее распространенные программные и программно-аппаратные средства для диагностики HDD. Для достижения цели в дипломном проекте были поставлены следующиезадачи: ‐ рассмотреть устройство, принцип действия HDD и организацию данных на HDD; ‐ раскрыть теоретические и практические основы диагностики HDD; ‐ проанализировать программное обеспечение для восстановлния от производителей HDD; ‐ провести обзор программных и программно-аппаратных средств для диагностики HDD сторонних производителей; ‐ провести сравнительный анализ программных и программно-аппаратных средств для диагностики HDD сторонних производителей; ‐ исследовать технические возможности наилучших по результатам анализа программных и программно-аппаратных средств.
Теоретическая часть Устройство жесткого диска
HDD содержит набор пластин, представляющих чаще всего металлические диски, покрытые магнитным материалом — плоттером и соединенные между собой при помощи вала (шпинделя). Сами диски толщиной около 2мм. изготавливаются из алюминия, латуни, керамики или стекла. Для записи используются обе поверхности дисков. Используется 4-9 пластин. Вал вращается с постоянной скоростью от 3600 до 7200 оборотов/мин. Вращение дисков и радикальное перемещение головок осуществляется с помощью 2-хэлектродвигатей. Данные записываются или считываются с помощью головок чтения/записипо одной на каждую поверхность диска. Количество головок равно количеству рабочих поверхностей дисков. Запись информации на диск осуществляется по строго определенным местам — концентрическим дорожкам. Дорожки в свою очередь делятся на сектора, в одном секторе 512 байт информации. Обмен данными осуществляется последовательно целым числом кластером. Кластер — последовательные сектора (1,2,3,4,…) [1]. Специальный двигатель с помощью кронштейна позиционирует головку чтения/записи над заданной дорожкой и перемещает ее в радиальном направлении. При повороте диска головка располагается над нужным сектором. Все головки перемещаются одновременно и считывают информацию с одинаковых дорожек разных дисков. Дорожки винчестера с одинаковым порядковым номером на разных дисках называется цилиндром. Головки чтения записи перемещаются в вдоль поверхности плоттера. Чем ближе головка находится к поверхности диска, при этом, не касаясь ее, тем выше допустимая плотность записи.
Рисунок 1 ˗˗ Устройство жесткого диска Гермозона. Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно пластины с магнитным покрытием, в некоторых моделях они разделены сепараторами, а также блок головок с устройством позиционирования, и электропривод шпинделя. В подавляющем большинстве устройств внутри гермозоны нет вакуума. Одни производители делают ее герметичной и заполняют очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, в частности, азотом, для выравнивания давления устанавливают тонкую металлическую или пластиковую мембрану. (В таком случае внутри корпуса жесткого диска предусматривается маленький карман для пакетика силикагеля, который абсорбирует водяные пары, оставшиеся внутри корпуса после его герметизации). Другие производители выравнивают давление через небольшое отверстие с фильтром, который способен задерживать очень мелкие частицы. Однако в этом случае выравнивается и влажность, в этом случае могут проникнуть вредные газы. Выравнивание давления необходимо, чтобы предотвратить деформацию корпуса гермозоны при перепадах атмосферного давления и температуры, а также при прогреве устройства во время работы. Пылинки, оказавшиеся при сборке в гермозоне и попавшие на поверхность диска, при вращении сносятся на еще один фильтр — пылеуловитель. Диски жестко закреплены на шпинделе. Во время работы шпиндель вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту. При такой скорости вблизи поверхности пластины создается воздушный поток, который приподнимает головки и заставляет их парить над поверхностью пластины. Форма головок рассчитывается таким образом, чтобы во время работы обеспечить оптимальное расстояние от пластины. Пока диски не разогнались до необходимой скорости для взлета головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки. Это предотвращает повреждение головок и рабочей поверхности пластин. Шпиндельный двигатель жесткого диска обеспечивает стабильность вращения магнитных дисков, смонтированных на шпинделе двигателя. Статор двигателя содержит три обмотки, которые включены между собой «звездой» с отводом посередине, а ротор — постоянный секционный магнит. Блок головок — пакет кронштейнов из сплавов на основе алюминия, они совмещают в себе малый вес и высокую жесткость. Одним концом закрепляются на оси рядом с краем диска. На других концах (над дисками) закреплены головки. Диски изготовлены из металлического сплава, хотя были попытки сделать их из пластика и даже стекла, но они оказались хрупкими и недолговечными. Обе плоскости пластин, подобно магнитофонной ленте, покрыты тонкой пылью ферромагнетика — окисью железа или других металлов. Точный состав и технология нанесения составляют коммерческую тайну. Большинство бюджетных устройств содержит одну или две пластины, но существуют модели с большим числом пластин. Сепаратор (разделитель) — пластина, изготовленная из пластика или алюминия, находящаяся между пластинами магнитных дисков и над верхней пластиной магнитного диска. Ее используют для выравнивания потоков воздуха внутри гермозоны. Диски с магнитным покрытием. Магнитная пластина представляет собой диск из легких сплавов на основе алюминия. Есть модели, в которых пластины изготовлены из керамики или стекла, но такие диски крайне редки. На поверхность пластин, независимо от их состава, для придания магнитных свойств, наносится слой кобальта. Технология вакуумного напыления магнитного слоя диска похожа на технологию, которая используется для производства интегральных микросхем. Структура магнитного покрытия представляет собой большое количество микроскопических областей, так называемых доменами. Во время записи, магнитная головка создает внешнее магнитное поле, которое, воздействуя на домен, меняет его намагниченность. После того, как внешнее поле исчезает, на поверхности диска образуются зоны остаточной намагниченности. Именно по такому принципу и осуществляется запись и хранение информации на магнитных дисках. Считывание происходит следующим образом: в магнитной головке, когда она оказывается напротив участка остаточной намагниченности, наводится электродвижущая сила, которая позволяет считать информацию. Количество пластин в жестком диске может быть разной, а количество рабочих поверхностей, в два раза больше, так как у каждой пластины две рабочих стороны. Стоит вспомнить, о путаницах в объемах жестких дисков. Так как производители и продавцы жестких дисков считают, что в одном гигабайте содержится 1000000000 байт, а не 1073741824 как это принято в информатике. Эта хитрость позволила «увеличить» номинальную емкость накопителей на 7 % [1].
Рисунок 2— Устройство диска (пластины) с магнитным накопителем Блок головок. Данный блок (Рисунок 3) состоит из нескольких внутренних компонентов жесткого диска, которая включает в себя магнитные головки, рычаг привода, ось, двигатель и некоторые другие детали. Его функцией является чтение и запись данных на пластинах, покрытых слоем магнитного материала. При неисправности блока магнитных головок устройство перестает работать.
Рисунок 3 — Устройство блока головок Отказ блока часто сопровождается следующими факторами: - Щелкание или другими необычными звуками. - Медленной работой диска. - Битые или испорченные файлы. - Появление нечитаемых секторов. - Невозможность смонтировать или распознать жесткий диск. Магнитные головки относятся к самым чувствительным компонентам жесткого диска. Они считывают и записывают данные изменениями магнитного поля, эти изменения усиливаются и передаются на плату контроллера. Современные жесткие диски имеют две магнитные головки на каждую пластину, по одной для каждой стороны. Головки прикреплены к рычагу, который перемещает их над поверхностью пластин. Когда магнитные головки не используются, рычаг перемещает их в специальную область парковки. Магнитные головки работают на малом расстоянии от пластин, но не соприкасаются с ними при нормальной работе устройства. Головки движутся над магнитными поверхностями на тонкой воздушной подушке, которая создается вращательным движением пластин. Величина рабочего зазора составляет около 3 нанометров, точное ее значение зависит от модели диска. Для сравнения, толщина человеческого волоса – примерно 60 тысяч нанометров [1]. Отказ, вызванный контактом магнитных головок с поверхностью пластин, может создать проблемы при восстановлении данных. Головки в этом случае часто удаляют с пластин тонкий слой магнитного материала, которая приводит к необратимому повреждению соответствующих треков. При попытке пользователя использовать жесткий диск с неисправным блоком магнитных головок значительно возрастает вероятность серьезного, неустранимого повреждения пластин. Ось БМГ — центральная точка сборки этого блока. Двигатель поворачивает ось для установки магнитных головок над соответствующими участками пластин, позволяя устройству читать и записывать данные. Концентрические окружности, вдоль которых записываются данные на пластинах жесткого диска, называются треками, а отдельные сегменты — секторами. Первые несколько треков содержат прошивочную информацию, необходимую для работы устройства, в остальной части записываются пользовательские данные и программы. Шпиндельный двигатель. Двигатель, предназначенный для вращения дисков, часто называют шпиндельным. Для связи с осью вращения дисков не используются шестерни или ремни — он всегда непосредственно связан с осью вращения. Двигатель обязан быть бесшумным — вибрация, передаваемая дискам, способна привести к ошибкам в процессе работы устройства. Частота вращения двигателя строго определенна. Обычно данный показатель лежит в диапазоне от 3600 до 15000 оборотов в минуту и больше. Для стабилизации скорости используется управляющая схема с обратной связью, обеспечивающая требуемую точность. Так частота вращения контролируется в автоматическом режиме, и никаких дополнительных устройств, позволяющих сделать это вручную, не предусмотрено. В большинстве устройств, шпиндельный двигатель находится в нижней части корпуса (под блоком HDA). Однако во многих современных накопителях он интегрирован внутрь блока HDA и является центральной частью блока дисков-носителей. Эта компоновка позволяет увеличить количество магнитных дисков в стопке, при этом, не изменяя габаритов корпуса. Шпиндельный двигатель, особенно в полноразмерных накопителях, потребляет от источника питание (12 вольт) довольно серьезную мощность. Она увеличивается еще в 2-3 раза в момент раскручивания дисков. Такая нагрузка длится несколько секунд после подачи питания. Стандартные конструкции шпиндельных двигателей предусматривают применение шариковых подшипников, но определенные ограничения заставили производителей искать новые варианты. Главным недостатком шариковых накопителей является эффект радиального биения, которое возникает при поперечном смещении шариков на значение зазора (порядка 0,1 микродюйма). На первый взгляд величина радиального биения может показаться незначительной, но при существующей плотности записи это становится серьезной проблемой. Кроме того, существующие зазоры и соударение металлических шариков, которые повышают уровень вибраций и механического шума, что значительно ухудшает характеристики устройства [1]. Решением данной проблемы стало использование нового типа подшипников, которые получили название гидродинамических. Главную роль в таких подшипниках играет пластичная смазка, она расположена между втулкой двигателя и шпинделем. Гидродинамическая смазка позволяет уменьшить радиальное биение до 0,01 микродюйма, что заметно снижает уровень вибрации и поперечное смещение. Гидродинамические подшипники повышают ударную прочность жесткого диска, снижается уровень шума и улучшается регулирование скорости. Плата электроники HDD. Эта часть жесткого диска представляет собой печатную плату с электронными компонентами. Плата электроники управляет всеми механическими компонентами устройства, организует процесс чтения/записи данных и взаимодействие с компьютером через соответствующий интерфейс. Управляющей программой для контроллера жесткого диска является прошивка, наиболее важная часть прошивки записана в специальную микросхему на плате электроники (для этого также используется первая дорожка на магнитных дисках). Прошивка обычно специфична для каждой модели диска. Для повышения эффективности и надежности работы производители жестких дисков записывают для каждого устройства уникальную информацию о позиционировании магнитных головок. В случае повреждения прошивки диск становится неработоспособным. В число компонентов платы электроники входят и разъемы данных и питания, а также переключатели [1]. Система самодиагностики S.M.A.R.T. Практика показывает, что S.M.A.R.T.—мониторинг не является панацеей и имеет ряд подводных камней. Взять хотя бы самый очевидный контролируемый параметр – температуру. Большинство утилит начнут сигнализировать о перегреве при превышении 40°С, а при 50°С уже бить тревогу. Однако последние статистические данные показывают, что идеальная температура работы HDD лежит в диапазоне от 35°С до 45°С, рост до 50° лишь незначительно увеличивает риск выхода из строя. Жесткие диски ноутбуков довольно часто функционируют при более высоких температурах, когда изменить ситуацию просто не представляется возможным. Систему S.M.A.R.T. в целом нельзя считать надежным инструментом. Во многих случаях накопители выходят из строя без каких-либо предупреждений с ее стороны, и могут функционировать годами и при их присутствии. Тем не менее, игнорировать систему самодиагностики не следует. Те же статистические данные говорят о том, что отклонения в ключевых параметрах S.M.A.R.T. означают рост вероятности поломки диска на порядок – причем даже не превышение пороговых значений, а лишь сам факт наличия изменений [2]. С большинством утилит для контроля параметров S.M.A.R.T. и температуры жесткого диска тоже не все в порядке, в первую очередь это касается поддержки внешних накопителей. Знать о состоянии портативного винчестера желательно, ведь его часто переносят, трясут, иногда даже роняют, в итоге он больше «рискует здоровьем». Еще одна проблема специализированного ПО — отображение в процентах некоего уровня «здоровья» накопителей. Цифры вычисляются известным только автору программным способом на основе показателей S.M.A.R.T. (и так довольно ненадежных) и с реальностью могут быть связаны очень условно [2]. При наличии на диске ценной информации утилитами для мониторинга показателей S.M.A.R.T. и температур все же имеет смысл воспользоваться. Благо достойные продукты существуют, и среди них есть бесплатные. Хотя если безопасность данных беспокоит по-настоящему, следует позаботиться организацией резервного копирования. Аббревиатура. Аббревиатура S.M.A.R.T. красиво расшифровывается как Self-Monitoring Analysisand Reporting Technology. Электроника современных накопителей выполняет самотестирование и наблюдает за рядом выбранных производителем параметров. С точки зрения пользователя S.M.A.R.T. выглядит как список неких характеристик диска, который можно посмотреть с помощью специальной утилиты. Большая часть значений носят исключительно информационный характер (например, число включений HDD), но некоторые атрибуты S.M.A.R.T. считаются ключевыми (в частности, количество дефектных/переназначенных секторов) и для них задан предел ухудшения, сигнализирующий об опасности. Если изменение основных показателей S.M.A.R.T. служит лишь причиной для беспокойства, то превышение порогового значения уже свидетельствует о скором выходе устройства из строя и является поводом для его гарантийной замены. Windows 7 и BIOS компьютера должны сообщать о наличии критических проблем в S.M.A.R.T., но не предоставляют подробной информации и не отслеживают изменений [3]. Бесплатная утилита с открытыми исходными кодами, удовлетворяющая всем основным требованиям и поддерживающая внешние жесткие диски. Имеет наглядное главное окно с ключевыми характеристиками накопителя и показателями S.M.A.R.T., хотя меню и настройки несколько запутанны. CrystalDiskInfo отображает в системном окне иконки с температурами винчестеров, умеет строить графики изменения значений во времени. Программа локализована на русский и украинский языки, переведены даже показатели S.M.A.R.T. Есть полезная функция запуска с задержкой, необходимые настройки частоты обновлений и порога срабатывания предупреждений, опциональное уведомление о проблемах через e-mail, также можно управлять настройками энергосбережения (APM) и шумоподавления (AAM) дисков. В наличии переносная версия для запуска с портативных накопителей. Лучшая утилита в своем классе — продуманная, функциональная, с образцовой поддержкой любых накопителей и рядом полезных мелочей. Позволяет узнать массу подробностей о технических параметрах жестких дисков, имеет полезный отчет о средних и пиковых температурах с графиками изменений, иллюстрирует выбранный показатель S.M.A.R.T. мини-графиком. Может демонстрировать температуры и состояние HDD иконками в окне, на боковой панели Windows и Рабочем столе. Обладает полезной функцией мониторинга текущих скоростей чтения/записи отдельных накопителей с возможностью отображения пиктограммой в трее (отдельно по выбранным дискам или для всех сразу). Считает общий и ежедневный объем записанных на винчестер данных, что полезно в случае SSD. Добавляет к иконкам дисков Проводника отображение статуса «здоровья» накопителя. Управляет AAM и APM, имеет несколько аппаратных тестов для проверки состояния винчестера и выводит диагностический отчет, в том числе с возможностью проверки подлинности, обладает системой уведомлений о наступлении определенных событий. Версия Professional добавляет тесты поверхности диска, различные проверки по расписанию и несколько базовых функций резервного копирования. Утилита платная, но возможностей варианта Standart хватит для большинства случаев, а пожизненная лицензия избавит от расходов на апгрейт [4]. Низкоуровневое форматирование. На заключительном этапе сборки устройства поверхности пластин форматируются — на них формируются дорожки и сектора. Конкретный способ определяется производителем или стандартом, но, как минимум, на каждую дорожку наносится магнитная метка, обозначающая ее начало[4].
|
