硬盘磁头更换-开盘换磁头恢复数据入门

- 1 - 硬盘磁头更换-开盘换磁头恢复数据入门 2007-12-17 19:04 shannon 当今，由于计算机产业的高速发展，生产商为了跟上时代的脚步，有 时不得不将尚未成熟的技术推向市场。这种趋势给产品的质量带来了负面的影响。 硬盘驱动器也不例外。由于销售量的增加和质量的下降，硬盘现在成为了 麻烦的 朋友 （例如，系统不能检测倒硬盘等故障）。有时硬盘会发出敲击声或吱吱的声 音——70％是磁头故障或前置放大器故障引起的。这时，要恢复硬盘上的数据，就 需要更换磁头或前置放大器。 磁头代换-FAQ 原著：[俄]Stanislav Korb 翻译：香农数据 于国栋 2006 年 3 月 11 日 本文谢绝转载，谢谢合作 什么是前置放大器？ 前置放大器是位于磁头组件上的一片集成芯片。在老型号的硬盘中使用的前置放大 器一般都是有管脚的；新型号的硬盘使用的前置放大器为开放式（open frame）封 装，使用导电粘合剂或 BGA 的方式焊接。(图 1, 2) ? 图 1 带有开放式（open frame）封装前置放大器芯片的磁头组件 （Hitachi ATMR 系列， 2.5-英寸硬盘） - 2 - 图 2 封装（frame-type）的前置放大器芯片（Seagate Barracuda IV 硬盘） 要代换前置放大器芯片是很困难的� � 它们很容易被静电所损坏。如果一定要代换 前置放大器芯片，就需要采取必要的措施防止由于人体的静电损坏芯片：人体、硬 盘和焊台都必须保持良好的接地；使用 12V 的焊台。 怎样鉴别磁头故障？ 事实上，要鉴别磁头故障是非常复杂的。即使打开硬盘的盘体也无法从外观上看出 磁头发生了损坏� � 这时工程师需要依赖经验和软件工具来作出判断。例如， PC3000 可以通过检测硬盘固件区的表面状况来诊断出 IBM、Western Digital, 某些 Seagate 硬盘的磁头故障。 老硬盘由于较高的可靠性（这里我们指 20－512MB 的硬盘），所以不会突然损 坏；但它们的磁头也会发生故障。在图 3 为一个容量为 406MB 的 Quantum 硬盘， 它的磁头翘了起来。翘起来的磁头对于硬盘是非常危险的，它会严重的划伤磁盘表 面。磁头除了会翘起来以外，也会发生断裂的现象� � 在 IBM 硬盘中这是非常典型 的故障。虽然这种故障发生的概率不是很大，但是一旦发生，磁盘表面就会被完全 的划伤。 - 3 - ? 图 3 容量为 406 MB 的 Quantum 硬盘中翘起的磁头 磁头的读写部件也会发生故障� � 这种情况外观一般没有明显的表现� � 可以使用欧 姆表来检测线圈的电阻。 如果磁头的前置放大器损坏的话，硬盘也会发生敲击的现象。这种故障的检测方法 不是那么简单。例如，对于 Seagate 硬盘需要使用一个特别的适配器连接到硬盘的 COM 口（适配器的电路图如下所示）： - 4 - ? 然后运行 COM 终端程序� � 如超级终端。当硬盘加电后，在终端窗口中可以看到如 下的信息： Interface task reset ....<略>.... Head Mask 0000 Head Mask 0001 Head Mask 0002 Head Mask 0003 硬盘会测试从 0 到 F 之间的所有磁头；然后会进入 level F，或者停转。而对于 Quantum 所有系列的硬盘（包括最后的系列 � Maxtor D540X 和 D740X）可以通 过声音来诊断：硬盘启动后，会发出两下敲击声，然后硬盘电机逐渐提高转速，然 后又发出 4 下敲击声，最后硬盘进入稳定的旋转状态。对于 Western Digital 硬盘， 前置放大器的故障也可以通过声音来诊断：发出两下敲击声后主轴会停转。 Maxtor 硬盘前置放大器损坏后的特点是敲击会持续超过 30 秒钟。Samsung 硬盘前置放大 器损坏后，也是会发出两下敲击声后主轴停转；不过当固件区的关键模块损坏后， Samsung 硬盘也会表现出同样的现象。Shannon.net.cn 磁头代换：如何开始？ 首先要准备好合适的工作环境。关键在于� �清洁。现在的硬盘数据密度非常高， 即使一个灰尘微粒也会阻止从某些扇区读取数据... 有多种手段可以实现清洁的环境。最佳的方法是使用 无尘室 。无尘室应该达到 10 级的清洁标准� � 1 立方米的空间包含不多于 10 个微尘粒子。如果无法达到 10 级的清洁标准也是可行的� � 这取决于经济能力，不过数据恢复的成功率是依赖于 环境因素的。 在准备好清洁的工作环境后，我们需要选择一些必要的工具（图 4）。 - 5 - 图 � 4 磁头代换需要的工具 首先应该有各种类型和构造的螺丝起子。然后应该有直头镊子和弯头镊子。另外还 应该准备放大镜和壁纸刀。然后准备一台可以方便的调节亮度和方向的台灯和 PC 电源。最后还需要一些酒精，手套，口罩和帽子：因为人体本身也是污垢的来源 � � 头发中有灰尘，手指上有油脂——因此应避免这些因素影响硬盘。 在做好以上准备之后，我们就可以开始代换磁头了。我们需要做的第一件事是：练 习。 如何练习代换磁头？ 要成功的代换磁头，根本的要求就是经验和实践。作者建议可以寻找一些同型号的 坏硬盘进行试验。如果经过练习以后，你确信可以通过更换磁头来恢复数据了� � 那么恭喜你！如果你还没有把握� � 拿出更多的时间进行练习，相信不久你就可以 掌握这一技术的。 代换磁头时最重要的事情是什么？ 1. 考虑磁头的兼容性原则（在下面会列出）。 2. 保持工作环境和工具的清洁� � 工具也是污染的来源之一。 - 6 - 3. 不要急躁，尽量做到最精确。 4. 不要喝酒或吸食任何可以降低反应能力的物质；否则手会发抖� � 会使您前功尽 弃的。 什么是供体？兼容的规则是什么？ 供体是指用来提供磁头部件的硬盘。选择供体的原则是：硬盘的型号要一致，主轴 电机和 VCM 控制器芯片和读写信道芯片要一致。另外，每一个厂家的每一系列的 硬盘还有一些特别的规则� � 必须符合这些规则（见表 1）。 即使硬盘的型号一样，PCB 完全一致，磁头还是可能会不一样。所以应该按照表 1 的规则来确定它们是否兼容：某些硬盘，需要根据序列号来检查磁头的数量� � 特 别是对于 Maxtor 硬盘。例如，Maxtor 6Y120L0 硬盘（120 GB）可能会有 3，4 甚 至 5 个磁头。Maxtor 硬盘，Quantum 硬盘和 Seagate 硬盘可以从序列号中获得磁 头的数量信息（见图 5，6，7）： 图 5 Maxtor 7Y250P0 （250 GB）的序列号。 序列号中的第 2 个字符表示安装和使用的磁头数。 ? 图 6 Quantum Plus AS（40 GB）硬盘的序列号。 序列号中的第 3 个字符表示安装和使用的磁头数 ? 图 7 Seagate Barracuda 7200.7 ST3200822A （200 GB）硬盘的序列号。 - 7 - 序列号中的第 3 个字符表示安装和使用的磁头数 除此之外还应该检查固件版本和标签上的其它字符是否一致。 表 1: 磁头代换时供体盘的兼容性特征 属系/生产商 固 件 国 家 PN 号 其它特征 Maxtor(所有系列) + + - X, X, X, X 中的第三个字符应一致 Fujitsu（所有系列） - + - 固件版本号（xx-Xxxx）中的第一个字符应一 致 IBM（AVER 以前的系列） + + + IBM（AVER 以后的系列） + + + 磁头与 MLC 码之间有严格的对应关系，所以 MLC 码必须一致 Hitachi 3.5' + - + CPU 固件版本须一致 Hitachi 2.5' - + - PCB 版本须一致 Quantum（Plus AS 以前的 系列） + - - Quantum Plus AS, D540X, D740X + + - HA 上的子母必须一致 Toshiba - + - Fujitsu 2.5' + + - Western Digital + - - DCM 码中的第 6 个字符（最好也包括第 5 个字 符）必须一致 Samsung - + - 在盘体背后的标签上的字符串的第四个字符 应一致 Seagate + + - 同一系列的硬盘的配置可能会改变，因此必须严格的遵守上面的规则。 图 8 Seagate Barracuda 7200.7, 40 GB。 固件版本 3.06，只有一个磁头，位于磁盘的上表面 - 8 - ? 图 9 可以看到同一硬盘中使用的是塑料空气锁 图 11 老型号的 ST3660A 和它的弱点 —— 塑料限位器 什么是打磨的硬盘？它可以作为供体吗 所谓 打磨的硬盘 是指通过更改某些参数，关掉损坏的磁头，更改固件版本等来 修复损坏的硬盘，以在二手市场上出售。例如许多打磨的 Maxtor N40P 的硬盘，可 能使用的是 Maxtor Ares C64K 的盘体，他们的固件版本号都是 NAR61EA0；还有 Western Digital EB 和 BB 系列，序列号中包含字母 R 的硬盘。显然，如果打磨 - 9 - 的硬盘如果有一个磁头损坏（磁头 0，底部的那个），那么就会使用另外的磁头来 作为活动磁头，故见的版本号也会改变（例如，Seagate Barracuda 7200.7 对应的 有一些固件版本 � � 3.53, 3.75, 8.75 使用了两个磁头。厂家在修复硬盘时不会更 换磁头，他们会利用现有的资源做一些配置上的改变。 另外校准参数，对于特定的磁头、PCB 是唯一的。如果存储在固件区中的校准参数 不兼容，那么要恢复数据也是不可能的；甚至还会引起敲盘。所以可以说打磨的硬 盘一般是不能用作供体的。Shannon.net.cn 磁头启/停系统 磁头的启/停系统没有那么多分类。大体上，它们可以分为外置（磁头停泊在磁碟外 部），和内置（磁头停泊在磁盘的停泊区）两种类型。 由于外置的启/停装置相对更安全，所以用在所有的 2.5-英寸硬盘中。另外，IBM 和 Hitachi 3.5-英寸硬盘（图 � 12 14）也使用了外置的启/停装置。SCSI 硬盘中也使用 了外置的启/停装置� � 可以支持多达 12 个磁头！ 图 12 停泊区和停泊的磁头（IBM AVER 系列，40 GB)? 图 13 磁头被导入磁盘表面区域（Hitachi AVV2 系列硬盘，80 GB） - 10 - 图 15 由于磁头故障导致的磁盘表面的划伤 内置的启/停系统是一种机械结构：Seagate 新型号的硬盘，Quantum 硬盘（图 9， 16，17）和 Maxtor 薄盘广泛的使用了这种启/停系统（图 18）。 - 11 - 图 16，17 Quantum 硬盘的启／停系统。 图 16 Quantum Maverick. 图 17 Quantum Fireball LCT10 ? 图 18 （薄盘） Maxtor Athena，Nike，N40P，Ares C64K 系列硬盘的启／停系统 Maxtor 全容量的硬盘，还有 Fujitsu 和 Western Digital 硬盘的启/停装置基于 电磁- 机械原理。 磁头由限位器上的一块磁铁推动；位置调节器是磁头运动的动力来源， 它虽然结构简单，但是有一个缺点� � 需要很大的电磁脉冲来启动磁头� � 如果 PCB 发生故障的话就不能启动磁头；另外，电磁脉冲也可能会损坏 VCM 线圈（例如， Maxtor Calypso 系列硬盘的 VCM 线圈会发生短路故障）。 - 12 - 图 20 使用磁－机械架构的启／停系统（WD200EB） 为什么磁头的编号从 0 开始？ 原因很简单 ——与电子设备相关的原理都来自于数学。在数学中 � 0 与 1 或 100 是一样的数字，而十进制格式或 16 进制格式（HEX）都是从数字 0 开始的。硬盘 生厂商使用 16 进制格式的原因是：可以以较少的位数表示较大的数字（例如，数 字 255 的 16 进制格式为 FF）；另外，2 进制的字为 16 bit，也使使用 16 进制格式 的原因。 磁头的编号是从底部开始的� � 最底下的为磁头 0，然后是 1，等等（见图 21）。注 意，即使某一位置没有安装磁头，它们仍然占用编号（见图 22）。在图 21 中（损 坏的 WD E9180 磁头组），显示磁头是从位置 2 开始安装的，而磁头 0 和磁头 1 没 有安装。 - 13 - 图 21 磁头的编号（SCSI Western Digital） 图 22 磁头组（WD600BB） 磁头 0，1 和 3 为存在的；磁头 2 不存在 如何代换磁头? 祝贺你！ 现在，让我们继续最重要的话� � 如何代换磁头？首先，我们需要有一个供体。 有时我们需要不止一个供体� � 如果磁盘表面被严重划伤了，在读取数据时磁头会 再次损坏。例如 Quantum Plus AS 和 �Maxtor D540 D740X 硬盘就需要多个供 体。 下一步 —— 清洁供体和受体，可以使用酒精来清洁盘体和 �PCBs 主要的污染 源。然后进入 洁净空间 开始工作。如果主轴和磁头组被螺丝固定在盘体盖上， 那么首先应该卸掉螺丝。现在，我们打开了硬盘。要拆下故障磁头我们需要先卸掉 一些内置部件。 建议先从位置调节器的上磁铁开始。卸掉所有螺丝，然后使用钳子抓住磁铁并取 - 14 - 下。注意磁铁比较重，如果不小心脱落——那么就会发生撞击，后果也是不可预知 的。Shannon.net.cn 取下上部的磁铁后我们就可以看到 VCM 线圈和位置调节器（见图 23）。现在我们 必须要卸下螺丝（图 23） 右下角）。然后再卸下启/停装置。如果硬盘使用的是内 置启/停系统，那么必须先将磁头移出磁盘，在作这一操作时应该启动主轴电机，在 盘片旋转时将磁头移出磁盘区域。 图 23 磁头控制系统的内部结构（Seagate Barracuda 7200.7, 160 GB）： 磁头组，VCM 线圈，启／停机构 为什么要保持盘片旋转时再移出磁头呢？答案很简单：如果不这样做的话磁头就可 能会撞到磁盘。 在将磁头移出盘片之外时，应该小心不要让它们粘在一起。如果只有一个磁头� � 那么就无须担心，如果有多个磁头——那么注意成对的磁头会粘在一起。我们可以 将其中一个磁头放到一个特制的容器里避免这种事故。作者使用饮料吸管按照下列 方法制作了一种特殊的装置：将吸管加热熔化，然后将吸管压成扁平状（例如，用 尺子）。然后将吸管截成小段来套在磁头上。我们也可以使用这种方法保存磁头。 如果硬盘中有多个磁头的话，位于下部的磁头较难将吸管套上，我们可以使用弯角 的塑料镊子。 现在，磁头已经被移出磁盘外面。卸下固定磁头组轴承的螺丝，然后小心的向上提 起，取下磁头组。记住静电可能会损坏磁头组，所以应该戴着手套并可靠接地。应 该使用镊子或钳子来提起磁头组，避免手上的静电损坏前置放大器和读/写磁头。 同样的方法将磁头从供体盘上取下。然后将供体磁头安装到受体硬盘上，然后上紧 螺丝。 - 15 - 下一步� � 将磁头移动到磁盘表面上方。这是最难的操作之一。如果有 1 个或 2 个 磁头——使用镊子就可以轻松的将磁头移动到磁盘表面上方。如果有多个磁头，就 需要使用特殊的工具——你可以发挥想象自己制作符合要求的工具；作者使用的是 镊子和塑料的饮料吸管。 在磁头安装到磁盘表面上方之后，应该在保持磁盘旋转的前提下，仔细的将磁头移 动到停泊区。如果是外置的启/停系统，那么应该首先将磁头推入启/停系统的滑轨 中。如果在这一过程中你听到任何奇怪的声音� � 吱吱声，刮擦声，那么应该重做 一次。如果你不管不顾的话，在硬盘起转后，磁头有可能会划伤磁盘表面。 已经安全的将磁头安装到位了吗？干的好！现在把所有的部件安装回原来的位置， 将上磁铁装回也是较困难的工作之一。要完成这一工作应该将硬盘固定结实，用钳 子夹住磁铁然后按回原来的位置。之后，调整它的位置并上紧螺丝，最后我们就可 以给硬盘加电了。如果一切都准确无误的话——硬盘就会校准，进入准备就绪状 态，我们就可以开始读取数据了。 如何对付 Western Digital EB 和 BB? 确实，这些硬盘是 邪恶 的家伙。它们的磁头组的轴是由盘体的盖子固定的，因 此，如果卸下磁头后是没有办法重建固定螺丝的原始位置的，这些硬盘在代换磁头 后也很难再启动了。不过，幸运的是，这些硬盘的 BPI 密度非常低，因此允许在盘 体开启的状态下读取数据。当然，需要在洁净的空间中。 在代换磁头后，将螺丝起子插入轴中——我们尝试找到可以使硬盘校准的轴的位 置。（图 25） 然后，在读取数据的时间内（可能会长达 1 个小时），我们必须坐 在那里，保持螺丝起子的位置� � 不过这项工作是值得的！ 图 25 在代换磁头后，作者必须手动的调整磁头组的轴承的倾斜角来恢复数据 - 16 - 作者：Stanislav Korb 英文翻译者：Hddguru.com 中文翻译者：Shannon.net.cn