ЛР №5 - отчет

Балтийский федеральный университет имени И. Канта

Лабораторная работа №5

Выполнена студентами

физико-технического ф-та, 2 курса,

специальности ОиТЗИ

Бажановым Михаилом и Беловым Борисом

Преподаватель:

Воронецкий Андрей Петрович

2012

Упражнение 1. Внутреннее устройство жесткого диска.

Накопитель на жестких магнитных дисках НЖМД (англ. - hard disk drive – HDD), жесткий диск — энергонезависимое запониманающее устройство, основанное на принципе магнитной записи.

В отличии от «гибкого» диска (дискеты) информация в HDD записывается на жесткие (аллюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала (как правило, слоем двуокиси хрома) — магнитные диски (см. рис. 1).

Рис. 1. Внутреннее устройство HDD (hard disk drive).

Цифрой 1 обозначены магнитные диски, в данном случае — их четыре.

Но не будем забегать вперед. Корпус жесткого диска состоит из основной и верхней частей. Снизу основной части крепится электронный контроллер (изображенный на рис.2), управляющий работой всего жесткого диска.

Рис.2. Электронный контроллер IDE-жесткого диска.

На рисунке оранжевым цветом выделен разъем для подключения питания жесткого диска, розовым — разъем для подключения шлейфа (в данном случае IDE).

Алюминиевый корпус жесткого диска и его содержимое называется гермоблоком (Head and Disk Assembly, HDA). Заглянем внутрь гермозоны. Снимем крышку диска.

Рис. 3. Крышка диска, крепящаяся на четырех винтах.

Следует обратить внимание на оборотную сторону крышки.

Рис. 4. Обратная сторона крышки жесткого диска.

На рис. 4. красным цветом выделены т.н. технологические отверстия (на рисунке изображены отверстия двух разных крышек разных жестких дисков). Их основной задачей является выравнивание давления внутри гермозоны диска (дело в том, что при работе, жесткий диск нагревается и, в соответствии с изохорным законом Шарля, увеличение температуры ведет к увеличению давления, выравнивание которого и является задачей технологического отверстия).

Рассмотрим содержимое гермозоны.

Рис. 5. Содержимое гермозоны.

Про магнитные диски было сказано выше (см. рис.1). Головки чтения/записи 2 (heads) устанавливаются на концах кронштейнов блока магнитных головок 3. Говоря о головках жесткого диска, следует рассмотреть понятие парковочной зоны. Парковочная зона - это область, в которой должны находиться головки исправного диска, если шпиндель остановлен. В современных жестких дисках парковочная зона расположена ближе к шпинделю (на нашем рисунке шпиндель отмечен цифрой 1), на некоторых накопителях, парковка производится на специальных пластиковых парковочных площадках, расположенных за пределами пластин, как например, в жестком диске, изображенном на рис. 5.

Жёсткий диск - механизм точного позиционирования, и для его нормальной работы требуется очень чистый воздух. В процессе использования внутри жёсткого диска могут образовываться микроскопические частицы металла и смазки. Для немедленной очистки воздуха внутри диска имеется циркуляционный фильтр (recirculation filter). Это высокотехнологичное устройство, которое постоянно собирает и задерживает мельчайшие частицы. Фильтр находится на пути потоков воздуха, создаваемых вращением пластин.

На рис. 5, 4 - магнит жесткого диска. В жёстких дисках используются очень мощные неодимовые магниты. Эти магниты настолько мощны, что могут поднимать вес в 1300 раз больший их собственного. Их задача - ограничить движение головок, оставляя их на поверхности пластин.

Также, важным компонентом внутреннего устройства жесткого диска является катушка 5 (voice coil), которая является частью блока магнитных головок. Катушка и магниты образуют привод БМГ (Voice Coil Motor, VCM). Привод и блок магнитных головок, образуют позиционер (actuator) - устройство, которое перемещает головки.

На рис. 1 цифрой 2 отмечен двигатель жесткого диска, обеспечивающий нужную скорость вращения шпинделя устройства.

Головки чтения/записи рассмотрим подробнее.

Рис. 6. Головки чтения/записи жесткого диска

Точность и плавность движения блока магнитных головок (БМГ) поддерживается прецизионным подшипником. Самая крупная деталь БМГ, изготовленная из алюминиевого сплава, обычно называется кронштейном или коромыслом (arm). На конце коромысла находятся головки на пружинной подвеске (Heads Gimbal Assembly, HGA). Обычно сами головки и коромысла поставляют разные производители. Гибкий кабель (Flexible Printed Circuit, FPC) идёт к контактной площадке, стыкующейся с платой управления.

Упражнение 2. Изучение программ ActiveSMART и HDDLifePro.

Active SMART - это программа для диагностики дисков и слежения за состоянием жестких дисков. Она использует S.M.A.R.T. (технология самотестирования и анализа жесткого диска) для тестирования жизненно-важных параметров винчестера и его температуры, предсказывает дату возможного выхода из строя диска, используя специальные алгоритмы. Active SMART имеет различные режимы работы, и может использоваться как для персонального использования (домашний компьютер) так и для корпоративных сетей. Он поддерживает различные способы извещения пользователя (или системного администратора) об обнаруженных проблемах, включая и электронную почту.

Рассмотрим окно программы:

Рис. 7. Рабочий экран ActiveSMART

Во вкладке сводная информация программа располагает сведениями об общем состояни жесткого диска, например, «Здоровье диска», «Производительность», «Температура» и «Объем свободного места» в виде наглядных диаграмм.

Переходя во вкладку параметры диска (см. рис. 8), можно узнать информацию о модели жесткого диска, его объеме и типе подключения.

Р ис. 8. Сведения о параметрах жесткого диска.

Раздел «SMART атрибуты» содержит сведения об атрибутах SMART, контролируемых программой. Каждый из этих параметров важен для определения состояния диска и его надежности. Каждый атрибут может изменяться от 0 до 253. Минимальное допустимое значение каждого конкретного SMART атрибута определяется производителем жесткого диска.

Остальные разделы программы, такие как «Чем занят диск», «Стереть файлы», «График температуры» предоставляют дополнительные служебные функции, например, функция очистки диска, помогающие в ежедневной работе с компьютером.

HDD Life Pro - утилита для слежения за здоровьем, производительностью, температурой и прочими SMART-атрибутами жесткого диска. Использует технологию SMART.

Рис. 9. Экран программы HDDLifePro

Данная программа, также как ActiveSMART, предоставляет пользователю информацию о состоянии жесткого диска («Здоровье», «Производительность», «Температура»), информацию о самом жестком диске («Модель», «Объем»), длительность работы жесткого диска. Кроме этого, утилита предоставляет информацию об SMART-параметрах диска, разбивая их на четыре категории («Атрибут здоровья», «Атрибут производительности», «Атрибут и здоровья, и производительности», «Информационный атрибут», см. рис.10). Также, программа формирует отчет состояния жесткого диска в виде текстового документа (см. рис. 11)

Рис. 10. Информация о SMART атрибутах, предоставляемая HDDLifePro

Р ис. 11. Отчет, сформированный HDDLifePro

Сравнительная таблица функциональности программ ActiveSMART и HDDLifePro

При работе с программами использовался ноутбук с жестким диском Seagate ST9250315AS объемом 250 Гб.

	ActiveSMART	HDDLifePro
Здоровье диска	Хорошо	Ок! (71%)
Производительность	Хорошо	Excellent! (71%)
Температура	30оС	35оС
Свободное место на диске	65%	150 Гб.
SMART-атрибуты	+	+
Дополнительные функции	Наглядное представление файлов на диске в виде пропорциональных прямоугольников, безвозвратное удаление файлов, построение температурного графика, ведение журнала событий, в частности регистрация изменений SMART-атрибутов.	Информация о времени непрерывной работы жесткого диска, наглядный вывод, составленный программой о состоянии жесткого диска, мультиязычность

Упражнение 3. Изучение программы Hiren's BootCD.

Hiren's BootCD – это загрузочный диск, содержащий десятки различных программ и утилит для работы с жестким диском, его восстановления и диагностики, утилиты диагностики всех узлов компьютера, файловые менеджеры, утилиты для работы в сети, а также многие другие. Все программы работают в DOS-режиме и не требуют наличия операционной системы.

Так как целью данной работой является изучение устройства жесткого диска и программ для его диагностики и проверки состояния, то из множества программ Hiren's BootCD, мы используем Hard Disk Drive Testing Utility, экран которой изображен на рис. 12.

Изучение программы происходило на университетском компьютере.

Важным моментом является невозможность работы данной версии программы (9.2) с SATA-дисками. Именно по этой причине используется университетский компьютер с IDE-накопителем.

Рис. 12. Рабочий экран утилиты Hard Disk Drive Testing Utility.

Утилита предоставляет информацию о модели жесткого диска (ST380815AS), версии программного обеспечения диска (Firmware – 3.AAA), серийном номере диска (9RW0RB98), параметр SMART 5 равен нулю, что говорит об отсутствии поддержки данным диском SMART-контроля. Помимо общей информации программа обладает информацией о геометрии жесткого диска (количестве цилиндров, головок, секторов и объеме кэш-памяти диска) и объеме жесткого диска.

В разделе SIZE, содержащем информацию об объеме жесткого диска, упоминается понятие LBA (Logical block addressing). LBA - это механизм адресации и доступа к блоку данных на жестком диске, при котором системному контроллеру нет необходимости учитывать геометрию самого жесткого диска (количество цилиндров, сторон, секторов на цилиндре). Еще одно преимущество метода адресования LBA — то, что ограничение размера диска обусловлено лишь разрядностью LBA.

Меню программы содержит следующие разделы:

1. Check FAT – проверка жесткого диска с файловой системой FAT

2. Cleat MBR (Master Boot Record) – очистка загрузочного сектора диска

3. Surface Test – тест поверхности жесткого диска на различные дефекты

4. ATA Passport – сведения об ATA-диске

5. View Defect List – список обнаруженных дефектов

6. Select Drive – выбор диска

7. Exit - выход