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硬盘开盘数据恢复技术 剖析硬盘开盘数据恢复要点

2007-1-9 13:11| 发布者: intohard| 查看: 8548| 评论: 0

摘要: 硬盘咔咔响!什么问题呢?硬盘的内部物理故障,对于如何排除故障,技术的复杂程度一般用户更是知之甚少。现在让我们近距离接触高端数据恢复技术:开盘数据恢复技术!— 什么是前置放大器?— 该如何判断是真正的磁头故障? ...
硬盘咔咔响!什么问题呢?硬盘的内部物理故障,对于如何排除故障,技术的复杂程度一般用户更是知之甚少。现在让我们近距离接触高端数据恢复技术:开盘数据恢复技术! 

— 什么是前置放大器? 
— 该如何判断是真正的磁头故障? 
— 替换磁头组件需要做的前期工作该如何练习磁头组件更换? 
— 影响更换磁头组件成功的因素是什么? 
— 磁头组件的匹配规则是什么? 
— 什么样的是返修硬盘? 
— 它能被当作磁头组件替代品使用吗? 
— 磁头启动/停靠装置为什么磁头从0 开始编码? 
— 在磁头更替中需要特别注意的问题和操作手法? 
— 恢复Western Digital EB 及BB 数据需要注意的操作? 

    当前,计算机工业正在以快速地速度发展的时候,厂家因为时间问题被迫将没有完善的产品投放市场. 这就造成的产品质量的问题. 不幸地是硬盘产业本身也不例外. 在极大的销售数量和较低的质量面前,硬盘最终问题多多(举例来说.系统无法检测到硬盘设备的时候和其他情况),当硬盘开始发出嘀嗒或刺耳声音、发出嘶嘶声噪音的时候,其中70% 情况是意谓者磁头组或前置放大器坏了. 在这情况就需要打开盘体,更换磁头组件或前置放大器了;   文章发表于中国硬盘基地(http://www.intohard.com)

什么是前置放大器?  
    它是一枚较小的芯片,位于盘体内部的磁头组件上. 旧式的硬盘前置放大器通常是多针脚的焊接的; 新式前置放大器多数是按照 BGA 原理直接焊接在连接排线上的 (例图 1, 2).

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图1 新式前置放大器的磁头组件 ([wiki]日立[/wiki]ATMR 系列,2.5 寸硬盘) 

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图2 针脚式前置放大器(Seagate 酷鱼4 硬盘)   

    更换前置放大器的工作有一定的困难,因为很容易被静电的冲击破坏. 如果需要重新焊接,应该遵从许多的规则来保护前置放大器免于由粗心的手指碰触所引起的静电损害. 简单的保护规则应该包括:硬盘,焊接设备,操作人员必须接地; 而且使用一个12 伏特接地焊接设备; 

该如何判断是真正的磁头故障?  

    实际操作中,这是一个很难判断的问题. 甚至你打开的盘体也得不到明确的答案,这种故障的判断很多情况要靠个人的经验和相应的工具检测. 举例来说,PC -3000 软件能正确地检测发现在IBM ,Western Digital 有问题的磁头, 某些Seagate 硬盘,需要通过SA 表面检查功能才能发现. 对于一些老硬盘的问题是显而易见的 (这里我们指的是20 。。。512 MB 硬盘), 这类损坏的硬盘;是真正意义上的磁头问题. 在图3 上,能看出Quantum Pro Drive LPS 406M 硬盘的磁头已经翘起来了. 翘起来的磁头是致命的危险,因为它能擦伤盘片导致严重的的表面损害, 此外翘起来的磁头也可能被拉出,IBM 硬盘就有这类的故障. 当然,这种故障也不是经常发生的,但是如果发生了,这个磁头经过的区域将完全被破坏; 

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图3 —翘起来的Quantum Pro Drive LPS 406M 硬盘的磁头 

   同时也有磁头读-写失效因素, 从外表无法判断,只能通过欧姆表来检测相关联的线圈和排线的阻值来判断. 检测线圈和排线的阻值. 硬盘会因为前置放大器微集成电路被损坏而发出嘀嗒嘀嗒的声音的. 很难发现问题所在. 举例来说,Seagate 硬盘需要通过COM 线连接到电脑的COM 口然后通过终端操作软件根据反馈信息来判断故障。下列各项信息: 

Interface task reset ........ Head Mask 0000 Head Mask 0001 Head Mask 0002 Head Mask 0003……

    硬盘将会测试所有的磁头从0 到F;转换到 F 级或者停止转动. 所有的Quantum 系列( 包括最后的系列—即是MaxtorD540X 和D740X) 硬盘的问题可能通过很有特点的声音发现: 硬盘启动的时候,会有两声的滴答声,然后硬盘的马达急速运行, 而且将会有另外的4 声以上的嘀嗒声, 之后硬盘将会处于"准备就绪"状态. 对于Western Digital 损坏的前置放大器也可以通过特定的声音发现:在发出二声较高的滴答声音以后硬盘将会停止转动.Maxtor 硬盘的故障则是发出连续超过30 秒有规律的嘀嗒声. [wiki]三星[/wiki]硬盘的前置放大器故障则是发出两次嘀嗒声后停止转动;当然这种情况也有可能是因为无法读取系统区域的模块. 

替换磁头组件需要做的前期工作 

   第一步是从准备好工作的场所开始. 最主要的是要求洁净. 如今的磁记录密度是如此的高以致于哪怕是少量的灰尘的都可能造成一些数据的读写问题,有不同的方法达到要求的洁净程度. 最佳的方法建立一间"无尘工作室". 应该达到10 级无尘, 意谓着 1 个立方米空气不能包含超过10 个灰尘微粒. 然而每件事都要考虑经济条件,即使使用要求相对比较低度的洁净的"无尘工作室" 也是可以使用的, 但是洁净因素影响[wiki]数据恢复[/wiki]的成功比率. 在选择了一个干净的地方之后,我们准备好必需的工具开始的工作 (例图4). 

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图4 换磁头使用的工具 

   首先应该准备不同的类型结构的一组螺丝起子.根据不同情况将会需要弯曲和直的镊子. 同时还有放大镜和刀子. 可以改变方向的的操作灯. 最后准备一些酒精,医用手套,面具和一顶可以挡住头发的无边帽: 这样可以避免头发 (灰尘) 和手指 (油脂) 这些因素,这些能很好的保护硬盘免于污染. 完成了以上的准备工作后,我们就可以更换磁头组件了. 但是必须多实践积累经验. 

该如何练习磁头组件更换? 

    经验和经常地实践是决定成功更换磁头组件的因素,对于有打算开盘体恢复数据的人来说找一些相同厂家的坏硬盘并且多做一些实验. 经过多次实践之后你将有信心更换磁头组件并且可以读取数据了! 如果你仍然没有信心,那就多花些时间来实践,而且很快你将会得到令人满意的结果! 

影响更换磁头组件成功的因素是什么? 

1. 考虑磁头组件的兼容性 (后面叙述).  
2. 操作环境和使用工具的洁净程度—因为工具是灰尘一个主要来源. 
3. 不匆忙行事,精确判断问题. 
4. 不能喝酒和接触其他任何有可能降低你得反应能力的物质;因为它能引起你的手颤动和注意力不集中—这样的话,很可能影响你的工作结果. 

磁头组件的匹配规则是什么? 

     我们将用正常的磁头组件更换到有问题的硬盘上. 选择更换磁头组件的一般要求是: 对应完全相同的磁头,磁线圈控制、磁控线圈和读/ 写芯片. 相同厂家的不同系列的磁头组件选择必须遵循必要的组合规则 (见表1). 然而,即使是相同的型号,完全一样的电路板我们也有可能碰到打开盘体以后发现磁头不同而不能更换,如果使用了兼容性的特性组合我们就能相应的避免这种情况, 参考表1; 对于一些硬盘,除此之外的那些特性,检查关于磁头的数量的信息的序列号是必需的. 它非常有用,尤其对于Maxtor 硬盘. 举例来说Maxtor 6Y120L0 硬盘(120GB) 有3,4 和甚至 5 个头. 从序列号可以区分Maxtor ,QUANTUM 和Seagate 硬盘的[wiki]磁头数[/wiki]量(图5,6,7), 即: 

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图5 —Maxtor 7Y250P0 的序列号(250GB). 序列号的第二个字母表示安装而且使用磁头数量

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图6 —Quantum Plus AS (40 GB) 的序列号. 第三个符号表示安装而且使用磁头
数量

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图 7 —Seagate 酷鱼7200.7 ST3200822A (200GB) 的序列号.第三个符号表示安装而且使用的磁头数量

寻找磁头组件的对应也可以通过检查标签上固件版本或者其他同一的符号来确定. 
表1: 硬盘磁头组件替换兼容性的特性 
注:+ 考虑–不需考虑 
 

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厂家也可能更改相同的系列硬盘参数,因该根据情况而定。 . 

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图8 —Seagate 酷鱼7200.7,40GB. 固件3.06, 单磁头

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图9 —Seagate 酷鱼7200.7,40GB 塑制气流锁
 

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图11 —老式ST3660A 640M 容易受损伤的—塑制磁组定位器

什么样的是返修硬盘? 它能被当作磁头组件替代品使用吗? 

    返修过的硬盘是指厂家为了达到二次重复使用,通过修改过一些叁数, 屏蔽了坏的磁头,刷新过固件版本等手段处理过的;例如Maxtor 厂家返修硬盘会用Maxtor Ares C64K 系列的盘体替换成Maxtor N40P 的盘体使用,他们有 NAR61EA0 固件版本; Western Digital EB 和 BB 系列返修硬盘,序列号前面会有个‘R’字. 显而易见的是,如果返修硬盘因为系统磁头坏了(0 号磁头或者其他) 损坏的磁头将被屏蔽掉,用未被损坏的磁头替代, 因而,固件版本也将随之被改变 (举例来说. 对于Seagate 酷鱼7200.7 硬盘的一些固件版本— 3.53,3.75,8.75 所有的磁头当中只有一对相连接的被使用. 工厂维修不会打开盘体更换磁头组件;而是通过修改固件来达到修理效果的. 

    综合很多内部因素返修硬盘的磁头组件绝大部分无法替换到需要更换的硬盘上面,因为很多对应的叁数倍从新计算过.或许少量的返修硬盘可以替换,但是很难保证可以正常的工作。

    磁头启动/停靠装置实际上有许多类型的磁头启动/停靠装置. 大概的讲,分为外置型装置 (磁头停靠在盘片外边) 和内置型装置 (磁头被直接地停放在盘片上特定的区域). 现有的2.5 寸硬盘为了磁头更加安全,都使用了外置型装置. 除此之外,还包括IBM 和日立3.5 寸硬盘( 图12 —14). 外置型装置也使用在一些多达12 个磁头的SCSI 硬盘上! 

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图12 (IBM AVER series, 40 GB) 磁头启动/停靠装置磁头停止

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图13 —磁头载入盘片 (日立AVV2 系列硬盘,80GB)  

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图15 —因为损坏的磁头造成盘片表面损伤

   内置型装置系统可能是有一个机械结构类型的;这一个类型通常广泛地使用在新的Seagate 系列硬盘,QUANTUM 硬盘中(图9,16,17) ,薄盘体的的Maxtor 硬盘它们的启动/停靠装置系统具有非常复杂的塑制机械结构 (例图18). 

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图16,17 —QUANTUM 硬盘的启动/停靠装置系统. 图16 Quantum Maverick. 例图17-Quantum Fireball LCT10 

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图18 —Maxtor Athena, Nike, N40P, Ares C64K 系列的启动/停靠装置系统

   某些Maxtor 硬盘、Fujitsu 以及WesternDigital 硬盘中启动/停靠装置系统的运行需基于电磁机械原则. 磁头被一个连于限制物的磁铁牵拉着;磁头被拉到一个结构简单的激活区,这个类型的装置有个缺点:加载磁头需要较强的电磁能,一些存在PCB 故障的硬盘就不能正常的加载磁头;另外,较强电磁能有可能毁坏磁控线圈(例如:,Maxtor Calypso 系列的硬盘经常发生线圈[wiki]短路[/wiki]). 

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图20 —基于电磁机械原理的启动/停靠装置系统(WD200EB) 

为什么磁头从0 开始编号?

      原因很简单,任一电子设置都受数学法则指导. 0 同1-100 的数一样,在十进制或十六进制中0 充当数字开始,因为一些原因,制造HDD 时多采用十六进制,一个原因是表示一个大数目可以用较少的字符; ( 举例来说. 十进制255 以十六进位的格式将会被表示为FF) 。
磁头编号从最低的编码为0的开始,下一个就编号为1,依次类推 (例图21). 应该注意到即使当磁头没有安装它们仍有编号 (例图22). 在图21(WDE9180 的被损坏的磁头组件) 编号从2 开始,前面的0、1 两个磁头没有安装. 

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图21 —磁头编码图解([wiki]SCSI[/wiki] Western Digital)  

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图 22 —磁头组件 (WD600BB) —实际存在磁头 0,1 和 3 号;   
 
在磁头组件更替中需要特别注意的问题和操作手法? 

    现在我们要认真考虑主要的问题-如何进行磁头更替? 首先,我们要挑选磁头组件替换品.因为表面损坏,读过程中磁头会被逐渐磨损,很可能需要不止一个磁头组件替换品,硬盘Quantum Plus AS 和Maxtor D540 —D740X 就是例子. 

    第一步,清洁磁头组件替换品硬盘和故障硬盘,最好用一些酒精清洗一下盘体和PCB. 因为它们是最主要的灰尘来源. 然后把它们放入"清洁室"开始准备操作. 如果驱动器上有固定轴和盖上的螺丝,必需先拿掉.我们才能进入下一步.固定好打开的硬盘盘体,为了要取出磁头组件,我们需要取出部分驱动器内的构件. 建议从定位控制系统的上层磁铁开始,取出固定它的所有螺丝,然后用钳子夹住并取出磁铁.要注意磁铁磁力很大,万一滑出,打击会很大,后果是不可设想的.把上层磁铁取出后,可以看见一个磁控线圈和定位控制系统.现在我们得取去固定连接管的螺丝了(在例图23 上).这样我们才可以取下启动/停靠装置系统的部件.如果你的硬盘有内在启动/停靠装置系统,你应当先取出磁头(通过[wiki]盘片[/wiki]移动它们),这时你要旋转盘片,直至移出磁头. 

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图23 —内置的定位控制系统的结构:(Seagate [wiki]酷鱼[/wiki]7200.7,160GB) 磁头组件, 磁控线圈, 启动/停靠装置系统;

为什么移出磁头时要旋转盘片呢?

答案是简单的:如果不旋转,磁头会附于表面. 有可能刮伤盘片。

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   在取出磁头之前,我们要进行调整以防它们贴附在一起.如果只有一个磁头, 不必担心,但如果不止一个磁头,配对的的磁头就会贴附在一起.为了预防这些, 我们可以把配对磁头中的一个放进一个特殊容器里.我们可以用细的饮料吸管准备下一步:吸管被加热至接近它的融解温度,然后压平成期望的形状(如:用尺压直至到正确的形状).再把它切成段用于包裹磁头.同样的方法可用于保存用过的磁头. 
如果驱动器有两个以上磁头,需要使用细弯塑性的小镊子以免划伤盘片.磁头取出并包好了,现在松开固定磁头组件中心轴的螺丝,小心向上,拉出磁头组件. 

    在这道程序中,要牢记防止静电,因此,接地和戴手套是必需的.磁头组件必须用小镊子或组合钳取出,如果用手取会损坏连接线前置放大器和连接排线. 

     对磁头组件替换品完成同样的程序后,我们就获得了可以替代损坏的硬盘上好的磁头组件.开始先用小镊子或组合钳把磁头组件放在轴上,然后旋紧螺丝.

     接下来,把磁头复位到盘片上.事实上这是最难的.如果只有一个或两个磁头, 用小镊子移开磁头,这一步很容易完成.若超过两个磁头,要移开磁头就需要双手或特殊工具,这里每一部操作就依靠你的想象力和悟性,为完成这一步,我们可以使用小镊子和可塑性吸管. 
     把磁头置于表面后,在旋转盘片的同时,把磁头精确地移至停靠区.对于具有外置型启动/停靠装置系统的驱动器,首先需要把它放回原处,如果在加载过程中你听到奇怪的声音,咯吱咯吱声,刮擦声.这时需要拿出磁头组件,核对每一步操作.如果你决定放任不管,驱动器就会上旋,磁头很有可能会损坏表面. 
当你把磁头组件顺利地安放好了后,现在我们把内部设置回归原位,进入下一个难关---把上层磁铁放回原位.为了完成这一步,我们要牢固固定驱动器,用钳子夹住磁铁,小心地把它放回原位.完后,校正位置,旋紧螺丝,我们就可以启动驱动器了.如果每一步完成得很正确很精确,就能够正常人到硬盘参数,我们就可以得到数据了.

恢复Western Digital EB 及BB 数据需要注意的操作? 

    实际操作中,这类驱动器有一种特殊的问题,它们的磁头组件轴是用盖子封住的,因此,如果磁头被取出,将不可能重新固定螺丝的原有位置,而且这种驱动器在进行磁头组件替换后也不大可能很好的运行.然而幸运的是,这些驱动器的BPI 密度非常低,这就可从开着盘体拷贝数据.当然,要保持一定程度的清洁.更换了磁头,用螺丝刀插入轴心,我们变换方向找寻可重新校正驱动器并获得数据的轴心位置(例图25). 接下来,我们要花些时间坐下来把螺丝刀保持在这个位置(可能将近1 小时)让硬盘能够正常读取数据,但这也是值得的! 
 

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图25-更换磁头组件以后,我们通常会手拿螺丝刀调整一定倾斜度协助转轴转动来读取数据WD200BB;

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