PHỤC HỒI DỮ LIỆU Ổ CỨNG PHẦN I: CẤU TẠO Ổ CỨNG (HARD DISK DRIVE – HDD)

Năm 1958, công ty IBM cho ra đời ổ đĩa cứng đầu tiên của thế giới làm thay đổi về cơ bản cách thức lưu trữ dữ liệu.

Cho đến thời điểm hiện tại, ổ cứng đã có những thay đổi hoàn toàn về mọi mặt; từ dung lượng lưu trữ, phương thức ghi dữ liệu; tốc độ truyền tải, phương thức truyền tải, kích thước, năng lượng tiêu thụ, giá thành v.v…

Đĩa cứng (Hard Disk Drive:HDD) có thể hiểu là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu điện tử bằng cách sử dụng công cụ từ hóa bề mặt các tấm đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính. Những tấm đĩa này thường được làm bằng nhôm hoặc thủy tinh gốm có kích thước xác định, trên bề mặt có phủ một lớp mỏng (0,5-0,7μm) vật liệu từ tính.

Đĩa cứng thường được gắn liền với máy tính điện tử để lưu trữ dữ liệu cho dù chúng xuất hiện muộn hơn so với những chiếc máy tính đầu tiên. Với sự phát triển của công nghệ thông tin, đĩa cứng ngày nay có kích thước tỉ lệ nghịch với khả năng lưu trữ dữ liệu. Trong những thiết kế đầu tiên, đĩa cứng chỉ dành cho các máy tính; ngày nay đĩa cứng còn được sử dụng trong các thiết bị điện tử như máy nghe nhạc kĩ thuật số, máy ảnh số, điện thoại di động thông minh (SmartPhone), máy quay phim kĩ thuật số, thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân và một số thiết bị khác.

Không chỉ tuân theo các thiết kế ban đầu, đĩa cứng đã có những bước tiến công nghệ nhằm giúp lưu trữ và truy xuất dữ liệu nhanh hơn: ví dụ sự xuất hiện của các đĩa cứng lai (Solid State Hybrid Technology:SSHD) giúp cho hệ điều hành hoạt động tối ưu hơn, giảm thời gian khởi động của hệ thống, tiết kiệm năng lượng, sự thay đổi phương thức ghi dữ liệu trên các đĩa từ làm cho dung lượng chứa trên mỗi đĩa từ tăng lên đáng kể.

Dưới đây là hình ảnh của một HDD 3.5 thông thường

Phần màu xanh cùng với cổng SATA và cổng kết nối nguồn gọi là “bản mạch in” (Printed Circuit Board) hay PCB. Phần màu đen được làm bằng hợp kim nhôm cùng với tất cả những thứ bên trong gọi là hệ thống bảo vệ ổ đĩa hay còn gọi là HDA. Đây là những thành phần cơ bản.Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo của PCB để hiểu hơn về chức năng, nhiệm vụ của PCB cũng như các lỗi và cách khắc phục các lỗi có thể xảy ra trên PCB của HDD.

1. Cấu tạo, chức năng, nhiệm vụ của PCB

Hình ảnh PCB và các linh kiện điện tử nằm trên.

Trung tâm của PCB là chip lớn nhất gọi là khối vi điều khiển (Micro-Controller Unit) hay MCU. Trên MCU của ổ cứng hiện nay thường bao gồm khu xử lý trung tâm hay là CPU nơi thực hiện tất cả các phép tính toán và các phép đọc /viết tin – Nơi chuyển đổi tín hiệu tương tự từ các đầu từ (HEADs) vào trong thiết bị thông tin số trong quá trình đọc và mã hóa thông tin số thành tín hiệu tương tự khi ổ đĩa cần phải ghi dữ liệu. MCU cũng có cổng IO để kiểm soát tất cả mọi thứ trên PCB và truyền dữ liệu thông qua cổng giao tiếp SATA.

Chip bộ nhớ được sử dụng trên HDD là loại DDR SDRAM, dung lượng của bộ nhớ xác định dung lượng cho vùng nhớ đệm của HDD. Bộ vi xử lý PCB này có bộ nhớ chip Samsung DDR 32Mb tức về mặt lý thuyết: ổ cứng HDD có vùng nhớ đệm 32Mb (ta có thể tìm thấy những thông tin này trong bảng thông số dữ liệu trên ổ cứng này); Tuy nhiên, điều này không thật sự chính xác, bởi bộ nhớ được chia một cách hợp lý trên bộ đệm hoặc bộ nhớ đệm và bộ nhớ firmware (phần nhớ thường ở trong bộ nhớ chỉ đọc ROM). CPU cần dùng một vài bộ nhớ để lưu trữ một vài module firmware và chỉ có ổ đĩa Hitachi/IBM mới cho thấy kích cỡ của bộ nhớ đệm thật sự trong bảng dữ liệu thông số, còn những ổ đĩa khác ta chỉ có thể đoán về kích cỡ bộ nhớ này.

Chip tiếp theo là bộ điều khiển Voice Coil Motor (tạm dịch: môtơ cuộn dây quay) hay trạm điều khiển VCM. Là chip tiêu thụ tốn điện năng nhất trên PCB. Nó điều khiển việc quay vòng cho sự chuyển động của trục chính mô tơ và các đầu từ. Điểm cốt lõi của bộ điều khiển VCM có thể chịu nhiệt độ làm việc tới 100C/212F.

Bộ nhớ Flash Rom lưu trữ phần firmware của ổ đĩa. Khi ta thực hiện một quyền trên ổ đĩa, chip MCU đọc nội dung của chip flash vào trong bộ nhớ và bắt đầu viết code. Nếu không có ổ đĩa code thì sẽ không thể quay được ổ đĩa. Thỉnh thoảng không có một chip flash nào trên PCB mà điều đó có nghĩa nội dung của bộ nhớ flash nằm bên trong MCU.

Bộ cảm biến va chạm có thể phát hiện các va chạm quá mức được áp dụng trên ổ đĩa và gửi tín hiệu số về cho bộ điều khiển VCM. Một thiết bị bảo vệ khác gọi là TVS diode hay là biến áp xung nằm trong mạch bảo vệ. Nó bảo vệ PCB khỏi việc gia tăng đột biến nguồn điện từ nguồn cung cấp điện bên ngoài. Khi TVS điốt phát hiện nguồn điện gia tăng, nó sẽ tự ngắt chính nó và tạo nên 1 đoản mạch giữa két nối nguồn và mặt đất hay khi có các xung điện áp cao thì nó sẽ dẫn các dòng này quay về nguồn (không cho đi qua tải). có 2 TVS điốt trên PCB này với nguồn bảo vệ từ 5V-12V

2. Lỗi PCB và cách thức xử lý

Nguyên nhân lỗi PCB

Nhiều trường hợp máy tính, ổ cứng để ở những nơi có độ ẩm cao. Khi những thiết bị này hoạt động trở lại, chúng có thể bị không hoạt động do đoản mạch, ẩm mốc, hư hại linh kiện hoặc nghiêm trọng hơn là cháy, nổ do mạch PCB bị ẩm. Không chỉ do thời tiết, việc sử dụng những bộ nguồn không đảm bảo, cường độ dòng điện lên xuống thất thường như sét, lỗi hệ thống truyền tải điện đều có thể dẫn đến việc cháy, nổ linh kiện trên PCB.

Một số trường hợp, PCB không hỏng về mặt vật lý nhưng Firmware chứa trong ROM nằm trên PCB bị lỗi, hỏng. Khi điều này xảy ra, HDD sẽ không hoạt động hoặc hoạt động nhưng không còn được chính xác như trước.

Phân biệt PCB hỏng vật lý và PCB hỏng firmware

Khi PCB hỏng ổ cứng sẽ không hoạt động hoặc có hoạt động nhưng thông số hiển thị không chính xác thông tin của ổ cứng. Có thể điện không đến được với motor dẫn đến đĩa từ không quay. Điều này ta có thể cảm nhận bằng cách cắm điện và chạm vào ổ cứng để xác định.

Khi PCB bị hỏng firmware, ổ cứng sẽ có một số hiện tượng sau: đĩa từ quay mạnh hơn bình thường, không có tiếng kêu lạ phát ra nhưng máy tính không nhận ổ cứng hoặc có nhận ổ nhưng báo kích thước ổ là 0 bytes. Một số trường hợp, ổ cứng quay mạnh hơn và báo lỗi S.M.A.R.T khi khởi động.

Khi PCB hỏng vật lý, ta có thể sẽ nhận thấy các dấu vết liên quan đến cháy, nổ, oxy hóa, côn trùng v.v… trên bề mặt của PCB. Hình dưới đây là ví dụ:

Khi xuất hiện các lỗi cháy nổ như trên thì tốt nhất, ta nên nghĩ đến việc thay thế PCB. Một số trường hợp chỉ cần thay thế các linh kiện đơn giản như TVS diodes, nhưng việc này cần phải có trình độ hiểu biết tốt về điện tử để có thể làm.

Phần tiếp theo sẽ nói về việc thay thế PCB đúng cách để HDD có thể hoạt động lại bình thường.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *