Прошивка, индивидуальные настройки и адаптивы HDD.

Прошивка, индивидуальные настройки и адаптивы HDD.

Электронные микропроцессорные схемы контроллеров HDD без управляющих микропрограмм работать естественно не будут. «Старые» модели винчестеров хранили микропрограммы в ПЗУ, что вызывало естественные неудобства и накладывало определенные ограничения. Теперь же для хранения микропрограмм используется сам жесткий диск. Разработчик резервирует некоторый объем и размещает в нем весь необходимый «микрокод» управляющей, диагностической программ и данные. Информация организована в виде модулей и управляется специализированной операционной системой. Теперь в ПЗУ остается лишь базовый код, своеобразный «фундамент» винчестера (некоторые производители убирают из ПЗУ все, кроме первичного загрузчика).

Само ПЗУ может быть расположено как внутри микроконтроллера, так и на отдельной микросхеме. Практически все винчестеры имеют FLASH-ROM, но не на всех моделях она распаяна. Если FLASH-ROM установлена, то микроконтроллер считывает прошивку из нее, если нет, то обращается к своему внутреннему ПЗУ. Часть модулей (и информации, находящейся в ПЗУ) одинакова для всей серии винчестеров. К ней в первую очередь относится совокупность управляющих микропрограмм. Эти модули полностью взаимозаменяемы, и один диск свободно может работать с модулем другого без каких-либо последствий.

Часть модулей (реже – информации из ПЗУ) готовится отдельно для каждой партии (например, паспорт диска, описывающий его конфигурацию, указывает количество головок, физических секторов и цилиндров). В процессе инициализации микропроцессор опрашивает коммутатор и перечисляет головки. Если их количество не совпадает с указанным в паспорте, винчестер не сможет войти в состояние готовности. Кроме того, достаточно часто производители отключают некоторые головки из-за дефектов поверхности, неисправностей самих головок или по маркетинговым соображениям. Из-за этого образуются внешне очень похожие модели-близнецы, но непосредственная перестановка плат невозможна, и паспорт приходится корректировать, для чего опять-таки понадобится PC-3000. Но в принципе подобрать донора с идентичным паспортом вполне возможно и без коррекции.

Все проблемы такого типа возникают от модулей (или информации, прошитой в ПЗУ), уникальных для каждого экземпляра винчестера и настраиваемых строго индивидуально. Например, как уже отмечалось ранее, каждый жесткий диск имеет как минимум два списка дефектов – P-list (от Primary – первичный) и G-list (от Grown – растущий). В P-list заносятся номера дефективных секторов, обнаруженные еще на стадии заводского тестирования, а G-list формируется самим жестким диском в процессе его эксплуатации. Если запись в сектор происходит с ошибкой, сбойный сектор переназначается другим сектором, взятым из резервной области. Некоторые жесткие диски поддерживают список «подозрительных секторов»: если сектор начинает читаться не с первого раза, он замещается, а информация о замещении сохраняется либо в отдельном списке, либо в G-list. Все эти процессы протекают скрыто от пользователя. Специальный модуль (называемый транслятором), переводит физические адреса в номера логических блоков или виртуальные цилиндры-головки-сектора, и внешне нумерация секторов не нарушается. Все работает нормально до тех пор, пока P/G-list не оказываются разрушенными, или на гермоблок устанавливается плата с чужими настройками. Если P/G-list хранятся во FLASH-ROM (а часто так и бывает), файловая система оказывается полностью неработоспособной, так как трансляция адресов нарушена. И хотя на сектором уровне все читается нормально, совершенно непонятно, какой сектор какому файлу принадлежит.

К сожалению, PC-3000 и другие аналогичные комплексы не умеют восстанавливать и адаптивы. Применение адаптивов началось сравнительно недавно. До этого индивидуальные настройки диска сводились к высокоуровневым наслоениям, никак не препятствующим чтению информации на физическом уровне. Перестановка плат могла привести к невозможности работы с диском средствами операционной системы, но данные всегда было можно прочитать посекторно стандартными ATA-командами или на худой конец на уровне физических адресов в технологическом режиме. Но плотность информации неуклонно росла и нормативы допусков ужесточались, а, значит, усложнялся и удорожался технологический цикл. В промышленных условиях невозможно изготовить два абсолютно одинаковых жестких диска. В характеристиках аналоговых элементов (катушек, резисторов, конденсаторов) неизбежно возникает разброс, следствием которого становится рассогласование коммутатора-предусилителя (но с этим еще как-то можно бороться).

Сложнее справиться с неоднородностью магнитного покрытия, влекущего непостоянность параметров сигнала головки, в зависимости от угла поворота позиционера. Таким образом, производитель должен либо уменьшить плотность информации до той степени, при которой рассогласованиями можно пренебречь (но в этом случае для достижения той же емкости придется устанавливать в диск больше пластин, что удорожает конструкцию и вызывает свои проблемы), либо улучшить качество производства (но это настолько нереально, что при современном уровне развития науки, экономики и техники даже не обсуждается), либо калибровать каждый жесткий диск индивидуально, записывая на него так называемые адаптивные настройки. Производители дисков пошли именно по этому пути.

Состав и формат адаптивов меняется от модели к модели (обычно сюда входят: ток записи, усиление канала, профиль эквалайзера, напряжение смещения для каждой головки, таблица коррекции параметров каждой головки для каждой зоны и т. д.). Без своих адаптивов жесткий диск просто не сможет работать. Даже если чужие адаптивы все-таки подойдут, то информация будет считываться очень медленно и с большим количеством ошибок. Подобрать адаптивы практически нереально, и рассчитать их в «домашних» условиях тоже нереально. Теоретически, для заполнения таблицы адаптивов не нужно ничего, кроме самого винчестера, и некоторые модели жестких дисков даже содержат в прошивке специальную программу Self-Scan, как раз и предназначенную для этих целей. Да, она действительно рассчитывает адаптивы с «нуля», но при этом уничтожает всю содержащуюся на жестком диске информацию.

Сейчас практически диски без адаптивов встречаются очень редко. Адаптивы могут храниться как на самом диске в служебной зоне (и тогда смена плат возможна, но не работает Hot Swap), либо в микросхеме FLASH-ROM, которую перед заменой плат следует перепаять.