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傲气狂龙

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电脑硬件知识与故障排除----硬盘  

2008-03-23 15:09:54|  分类: 硬件知识与故障排 |  标签: |举报 |字号 订阅

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什么是硬盘

  内存RAM特点是读写速度较快,但是停电之后内容就全丢失了,这就需要另一种存储器——外存储器。外存储器分为软盘、硬盘、光盘等。

  硬盘就是一种最为常见的外存储器,它好比是数据的外部仓库一样。电脑除了要有“工作间”,还要有专门存储东西的仓库。硬盘又叫固定盘,由金属材料涂上磁性物质的盘片与盘片读写装置组成。这些盘片与读写装置(驱动器)是密封在一起的。硬盘的尺寸有5.25英寸、3.5英寸和1.8英寸等。有一类硬盘还可以通过并行口连接,作为一种方便移动的硬盘。

硬盘的存储速度比起内存来说要慢,但存储量要大得多,存储容量可用兆(MB)或吉(GB)来表示,1GB=1024MB。目前,家用电脑的硬盘的大小有60GB、80GB、120GB等。
 
      硬盘的性能指标解析:

      1.硬盘的转速(Spindle Speed)

  硬盘转速就是指硬盘主轴电机的转动速度,一般以每分钟多少转来表示(RpM),硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转,产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方,转速越快,等待时间也就越短。随着硬盘容量的不断增大,硬盘的转速也在不断提高。然而,转速的提高也带来了磨损加剧、温度升高、噪声增大等一系列负面影响。

  2.硬盘的数据传输率(DAtA TRAnsfeRRAte) DTR(DAtA TRAnsfeRRAte)

  数据传输率,它又包括了外部数据传输率(ExteRnAlTRAnsfeR RAte,又称突发传输速率)和内部数据传输率(InteRnAl TRAnsfeR RAte)两种,我们常常说的ATA100中的100就代表着这块硬盘的外部数据传输率理论值是100MB/s,指的是电脑通过数据总线从硬盘内部缓存区中所读取数据的最高速率。而内部数据传输率可能并不被大家所熟知,但它才是一块硬盘性能好坏的重要指标,它指的是磁头至硬盘缓存间的数据传输率,具体如何分析一个硬盘的DTR曲线我们会在后文的测试过程中进行说明。

  注:在一些官方资料中大家常常会发现两种不同的单位,一种是MB/s,一种是MBit/s,需要指出的是,我们不能用一般的MB和MBit的换算关系(1B=8Bit)来进行换算,比如说文档中说明内部数据传输率为570MBit/s,这里就不能把570简单的除以8来进行换算,因为这个570MBit中有很多Bit是一些辅助信息,简单的除以8得出的数值和其真实性能并不能等同。当然,持续数据传输率更需要我们去关注,也就是上图中的“27 to 44”这部分数据,不过并不是每一个硬盘厂家都会给出这项数据,这就需要我们通过测试来分析了。

3.硬盘缓存

  缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所。硬盘读数据的过程是将要读取的资料存入缓存,等缓存中填充满数据或者要读取的数据全部读完后再从缓存中以外部传输率传向硬盘外的数据总线。可以说它起到了内部和外部数据传输的平衡作用。可见,缓存的作用是相当重要的。目前主流硬盘的缓存主要有8MB和2MB两种。一般以SDRAM为主。根据写入方式的不同,有写通式和回写式两种。现在的多数硬盘都是采用的回写式。

  4.平均寻道时间(AveRAGe Seek TiMe)

  平均寻道时间指的是从硬盘接到相应指令开始到磁头移到指定磁道为止所用的平均时间。单位为毫秒(Ms),这是硬盘一个非常重要的指标,这个指标和后面要谈到的平均访问时间有着密切的联系。

  5.柱面切换时间(也称磁道切换时间,CylindeR Switch TiMe或者TRAck to TRAck TiMe)

  它指的是两个相邻的柱面进行切换所用的时间,具体到磁道上是指磁头从当前磁道上方移动到相邻的磁道上方所用的时间,单位为毫秒(Ms)。

  6. 全程寻道时间(Full StRoke seek TiMe) 指的是磁头从最外圈磁道上方移动到最内圈磁道上方(或者从最内圈磁道上方移动到最外圈磁道上方)所用的时间,单位为毫秒(Ms)。

  7. 平均潜伏期(AveRAGe LAtency TiMe) 它指的是磁头移动到指定磁道后,还需要多少时间指定的(即要读取或者写入的)扇区才会转到磁头下进行读取或者写入的相关操作,很明显这个时间和盘片的转速有关,平均潜伏期一般指盘片旋转一周所用时间的一半,单位为毫秒(Ms)。这样我们就可以很轻松地换算出硬盘转速和平均潜伏期的一一对应关系。

  换算公式为:(60/硬盘转速×2)×1000=平均潜伏期

  可以计算出来,5400转 5.556Ms,7200转 4.167Ms和10000转 3Ms

  8. 平均访问时间(AveRAGe Access TiMe)

  这项指标在官方技术文档中一般不会出现,它指的是从相应的读或者写指令发出开始到有指定的扇区转到磁头下等待进行读取或者写入(也有的称为从读/写指令发出到第一笔数据读/写所用的时间)为止的这段时间。一般情况下,平均访问时间约等于平均寻道时间和平均潜伏期之和(严格定义中还包括一些指令处理时间,但一般忽略不计)。其单位也为毫秒(Ms),它的值我们可以利用HdtAch 2.61和WinBench 99v2.0测试出来。

 

常见故障一:系统不认硬盘

  系统从硬盘无法启动,从A盘启动也无法进入C盘,使用CMOS中的自动监测功能也无法发现硬盘的存在。这种故障大都出现在连接电缆或IDE端口上,硬盘本身故障的可能性不大,可通过重新插接硬盘电缆或者改换IDE口及电缆等进行替换试验,就会很快发现故障的所在。如果新接上的硬盘也不被接受,一个常见的原因就是硬盘上的主从跳线,如果一条IDE硬盘线上接两个硬盘设备,就要分清楚主从关系。

常见故障二:硬盘无法读写或不能辨认

  这种故障一般是由于CMOS设置故障引起的。CMOS中的硬盘类型正确与否直接影响硬盘的正常使用。现在的机器都支持“IDE Auto Detect”的功能,可自动检测硬盘的类型。当硬盘类型错误时,有时干脆无法启动系统,有时能够启动,但会发生读写错误。比如CMOS中的硬盘类型小于实际的硬盘容量,则硬盘后面的扇区将无法读写,如果是多分区状态则个别分区将丢失。还有一个重要的故障原因,由于目前的IDE都支持逻辑参数类型,硬盘可采用“Normal,LBA,Large”等,如果在一般的模式下安装了数据,而又在CMOS中改为其它的模式,则会发生硬盘的读写错误故障,因为其映射关系已经改变,将无法读取原来的正确硬盘位置。

常见故障三:系统无法启动
造成这种故障通常是基于以下四种原因:
  1. 主引导程序损坏
  2. 分区表损坏
  3. 分区有效位错误
  4. DOS引导文件损坏
  其中,DOS引导文件损坏最简单,用启动盘引导后,向系统传输一个引导文件就可以了。主引导程序损坏和分区有效位损坏一般也可以用FDISK /MBR强制覆写解决。分区表损坏就比较麻烦了,因为无法识别分区,系统会把硬盘作为一个未分区的裸盘处理,因此造成一些软件无法工作。不过有个简单的方法——使用Windows 2000。找个装有Windows 2000的系统,把受损的硬盘挂上去,开机后,由于Windows 2000为了保证系统硬件
的稳定性会对新接上去的硬盘进行扫描。Windows 2000的硬盘扫描程序CHKDSK对于因各种原因损坏的硬盘都
有很好的修复能力,扫描完了基本上也修复了硬盘。

  分区表损坏还有一种形式,这里我姑且称之为“分区映射”,具体的表现是出现一个和活动分区一样的分区。一样包括文件结构,内容,分区容量。假如在任意区对分区内容作了变动,都会在另一处体现出来,好像是映射的影子一样。我曾遇上过,6.4G的硬盘变成8.4G(映射了2G的C区)。这种问题特别尴尬,这问题不影响使用,不修复的话也不会有事,但要修复时,NORTON的DISKDOCTOR和PQMAGIC却都变成了睁眼瞎,对分区总容量和硬盘实际大小不一致视而不见,满口没问题的敷衍你。对付这问题,只有GHOST覆盖和用NORTON的拯救盘恢复分区表。

常见故障四:硬盘出现坏道

  这是个令人震惊,人见人怕的词。近来IBM口碑也因此江河日下。当你用系统Windows 系统自带的磁盘扫描程序SCANDISK扫描硬盘的时候,系统提示说硬盘可能有坏道,随后闪过一片恐怖的蓝色,一个个小黄方块慢慢的伸展开,然后,在某个方块上被标上一个“B”……

  其实,这些坏道大多是逻辑坏道,是可以修复的。根本用不着送修(据说厂商之所以开发自检工具就是因为受不了返修的硬盘中的一半根本就是好的这一“残酷的”事实)。

  那么,当出现这样的问题的时候,我们应该怎样处理呢?

  一旦用“SCANDISK”扫描硬盘时如果程序提示有了坏道,首先我们应该重新使用各品牌硬盘自己的自检程序进行完全扫描。注意,别选快速扫描,因为它只能查出大约90%的问题。为了让自己放心,在这多花些时间是值得的。

  如果检查的结果是“成功修复”,那可以确定是逻辑坏道,可以拍拍胸脯喘口气了;假如不是,那就没有什么修复的可能了,如果你的硬盘还在保质期,那赶快那去更换吧。

  由于逻辑坏道只是将簇号作了标记,以后不再分配给文件使用。如果是逻辑坏道,只要将硬盘重新格式化就可以了。但为了防止格式化可能的丢弃现象(因为簇号上已经作了标记表明是坏簇,格式化程序可能没有检查就接受了这个“现实”,于是丢弃该簇),最好还是重分区,使用如IBM DM之类的软件还是相当快的,或者GHOST覆盖也可以,只是这两个方案都多多少少会损失些数据。

常见故障五:硬盘容量与标称值明显不符

  一般来说,硬盘格式化后容量会小于标称值,但此差距绝不会超过20%,如果两者差距很大,则应该在开机时进入BIOS设置。在其中根据你的硬盘作合理设置。如果还不行,则说明可能是你的主板不支持大容量硬盘,此时可以尝试下载最新的主板BIOS并进行刷新来解决。此种故障多在大容量硬盘与较老的主板搭配时出现。另外,由于突然断电等原因使BIOS设置产生混乱也可能导致这种故障的发生。

常见故障六:无论使用什么设备都不能正常引导系统

  这种故障一般是由于硬盘被病毒的“逻辑锁”锁住造成的,“硬盘逻辑锁”是一种很常见的恶作剧手段。中了逻辑锁之后,无论使用什么设备都不能正常引导系统,甚至是软盘、光驱、挂双硬盘都一样没有任何作用。

  “逻辑锁”的上锁原理:计算机在引导DOS系统时将会搜索所有逻辑盘的顺序,当DOS被引导时,首先要去找主引导扇区的分区表信息,然后查找各扩展分区的逻辑盘。“逻辑锁”修改了正常的主引导分区记录,将扩展分区的第一个逻辑盘指向自己,使得DOS在启动时查找到第一个逻辑盘后,查找下个逻辑盘总是找到自己,这样一来就形成了死循环。

  给“逻辑锁”解锁比较容易的方法是“热拔插”硬盘电源。就是在当系统启动时,先不给被锁的硬盘加
电,启动完成后再给硬盘“热插”上电源线,这样系统就可以正常控制硬盘了。这是一种非常危险的方法,为了降低危险程度,碰到“逻辑锁”后,大家最好依照下面几种比较简单和安全的方法处理。

  1. 首先准备一张启动盘,然后在其他正常的机器上使用二进制编辑工具(推荐UltraEdit)修改软盘上的IO.SYS文件(修改前记住先将该文件的属性改为正常),具体是在这个文件里面搜索第一个“55AA”字符串,找到以后修改为任何其他数值即可。用这张修改过的系统软盘你就可以顺利地带着被锁的硬盘启动了。不过这时由于该硬盘正常的分区表已经被破坏,你无法用“Fdisk”来删除和修改分区,这时你可以用Diskman等软件恢复或重建分区即可。

  2. 因为DM是不依赖于主板BIOS来识别硬盘的硬盘工具,就算在主板BIOS中将硬盘设为“NONE”,DM也可识别硬盘并进行分区和格式化等操作,所以我们也可以利用DM软件为硬盘解锁。

  首先将DM拷到一张系统盘上,接上被锁硬盘后开机,按“Del”键进入BIOS设置,将所有IDE接口设为
“NONE”并保存后退出,然后用软盘启动系统,系统即可“带锁”启动,因为此时系统根本就等于没有硬盘。启动后运行DM,你会发现DM可以识别出硬盘,选中该硬盘进行分区格式化就可以了。这种方法简单方便,但是有一个致命的缺点,就是硬盘上的数据保不住了

常见故障七:开机时硬盘无法自举,系统不认硬盘

  这种故障往往是最令人感到可怕的。产生这种故障的主要原因是硬盘主引导扇区数据被破坏,表现为硬盘主引导标志或分区标志丢失。这种故障的罪魁祸首往往是病毒,它将错误的数据覆盖到了主引导扇区中。市面上一些常见的杀毒软件都提供了修复硬盘的功能,大家不妨一试。但若手边无此类工具盘,则可尝试将全0数据写入主引导扇区,然后重新分区和格式化,其方法如下:用一张干净的DOS启动盘启动计算机,进入A: >后输入以下命令(括号内为注释):
  A: >DEBUG(进入DEBUG程序)
  -F 100 3FF0(将数据区的内容清为0)
  -A 400(增加下面的命令)
  MOV AX,0301
  MOV BX,0100
  MOV CX,0001
  MOV DX,0080
  INT 13
  INT 03
  -G=400(执行对磁盘进行操作的命令)
  -Q(退DEBUG程序)

  用这种方法一般能使你的硬盘复活,但由于要重新分区和格式化,里面的数据可就难保了。以上是硬盘在日常使用中的一些常见故障及解决方法,希望能对大家有所启发。如果硬盘的故障相当严重并不能用上述的一些方法处理时,则很可能是机械故障。由于硬盘的结构相当复杂,所以不建议用户自己拆卸,而应求助于专业人员予以维修。

 

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