Акселерометр жесткого диска что это

Что такое акселерометры и для чего они нужны

Акселерометр — это прибор для измерения ускорения, который работает как датчик изменения положения устройства в пространстве. Акселерометр определяет направление, степень, скорость отклонения устройства и отвечает за разворот картинки на экране смартфона или включает экран фитнес-браслета при повороте запястья. Благодаря этому устройству гаджет распознает, сколько его хозяин прошел шагов или занимается ли он сейчас спортом.

Акселерометры измеряют ускорение, что на практике означает изменение скорости или направления. Это могут быть удары и вибрации, резкое увеличение или уменьшение скорости, силы, которые могут указывать на слишком быстрый поворот.

Существует множество типов акселерометров. Самыми простыми являются одноосевые, которые могут обнаруживать изменения скорости в одном измерении. Например, одноосевый акселерометр, установленный в локомотиве, может обнаруживать изменения скорости поезда. При этом акселерометры в телефоне или планшете измеряют скорости по трем осям направления. Таким образом, трехосевой акселерометр в смартфонах может предоставлять информацию о движении объекта в пространстве.

Акселерометры присутствуют во всех современных смартфонах и «умных» гаджетах. Первый такой прибор появился в телефоне Nokia 5500, который вышел в 2006 году. Он выполнял роль шагомера в спортивном режиме. Однако акселерометры стали стандартом в iPhone. Начиная с модели iPhone 4, он используется вместе с гироскопом, где измеряется сопротивление силе поворота. Это обеспечивает большую точность измерений.

Как работает акселерометр

Датчик механического акселерометра содержит элемент инертной массы или грузик, который удерживается пружинами (от одной до трех, в зависимости от количества осей). Пружины фиксируются на неподвижной детали. Они измеряют движение элемента относительно устройства. Чем больше прогиб пружин, тем больше отклонение и, следовательно, тем выше регистрируемое ускорение. При этом скорость (например, при тренировке) высчитывается исходя из изменений этого ускорения во времени с учетом сил гравитации.

Однако электронный акселерометр в смартфоне вместо инертной массы использует набор проводников, которые движутся под воздействием ускорения и изменяют напряженность поля вокруг себя. По этому показателю можно определить, в какую сторону сдвинулись проводники, а также — какое движение вызвало этот сдвиг.

Акселерометр не способен точно измерять угол поворота устройства в пространстве, а оценивает его примерно. В этом случае экран смартфона при повороте телефона может перевернуться не сразу. Однако установка акселерометра вместе с гироскопом, который определяет угол и скорость поворота устройства, решает эту проблему.

Датчик акселерометра может перестать работать по многим причинам: падение устройства, сильные удары, попадание в корпус воды, а также неправильная конфигурация. В последнем случае его можно настроить самостоятельно с помощью специальных приложений. Эта опция доступна на Android-устройствах, а iOS-устройства следует перезагрузить.

У современных моделей акселерометров погрешность измерений составляет 3–10%, а у более простых она близка к 30%. Так, если носить смартфон на шнурке на шее, то погрешность будет выше, а если положить в карман — ниже. При этом положение устройства в пространстве никакой роли не играет. Кроме того, точность измерений зависит от рельефа местности — чем ровнее поверхность, тем ближе показатели к реальным. Свою роль играет и температура — в сильную жару данные могут искажаться. Наконец, на подсчеты акселерометра влияет то, разговаривает ли человек по телефону во время ходьбы.

Кстати, в условиях невесомости показания любого акселерометра будут равны нулю. Это связано с тем, что ускорение объекта вызывается лишь гравитационной силой и равно гравитационному ускорению, а кажущегося ускорения, которое измеряет датчик, просто не существует.

Именно поэтому в iPad, которые отправляли на МКС, отключали функцию автоповорота экранов.

Для чего нужен акселерометр

Акселерометры встраивают не только в мобильные устройства. Их применяют в целом ряде отраслей промышленности. Акселерометры наряду с гироскопами являются важнейшими компонентами систем навигации и управления самолетов, ракет и других летательных аппаратов, а также морского транспорта. Они помогают ориентироваться и рассчитывать координаты объектов благодаря их ускорению там, где нет внешних ориентиров. Кроме того, акселерометры задействуют для проверки систем устойчивости при воздействии вибрации в строительстве и на предприятиях.

Также акселерометры встраивают в системы управления жестких дисков компьютеров, чтобы при падениях или ударах они активировали механизм защиты от повреждений. Такая технология защиты используется в основном в ноутбуках, нетбуках и на внешних накопителях.

Акселерометрами оснащается вся современная бытовая техника, даже стиральные машины, утюги и тепловентиляторы. Например, в утюгах датчик при падении отключает питание, чтобы не допустить возникновения пожара.

В устройствах управления игровых приставок акселерометры используются для управления в играх без использования кнопок с помощью контроллеров.

Акселерометр в смартфоне

В настройках смартфона акселерометр по умолчанию выключен. Обычно он обозначается как «Поворот экрана». Однако датчик обеспечивает не только автоматическую смену ориентации экрана при повороте. Он отвечает за реализацию целого ряда функций:

отслеживание физической активности (подсчет шагов);

определение положения владельца в пространстве с помощью навигационных приложений (Google Карты и так далее);

реагирование на жесты для выполнения команд, например, отключения музыки (постукивание, встряхивание корпуса, его переворот экраном вниз);

управление игровым процессом при помощи наклонов.

Акселерометр в фитнес-браслете

Акселерометр присутствует во всех фитнес-браслетах и «умных» часах. Он также обеспечивает работу нескольких функций:

мониторинг сна (благодаря распознаванию движения руки);

работу функции «Умный будильник» (будит владельца гаджета в фазе быстрого сна);

включение экрана при вращении кисти руки.

Акселерометр в планшете

Датчик акселерометра фиксирует положение планшета в пространстве и включает поворот экрана. Кроме того, он:

контролирует масштабирование страниц в браузере при наклоне корпуса;

реагирует на встряхивания и удары (отмена действия, смена обоев и так далее);

реагирует на сильные удары и активирует автопарковку головок жесткого диска, чтобы защитить его от повреждений.

Акселерометр в видеорегистраторе

Акселерометр применяется системах видеорегистраторов автомобилей для сбора данных. Эти системы могут включать в себя многоосевые акселерометры для измерения скорости, ускорения и замедления машины, а также гироскопы для определения вращения и ориентации.

определить, насколько быстро ехал водитель и двигался ли он, если случилось столкновение;

сохранить запись на карте памяти видеорегистратора при ударах и экстренно активировать ее при изменении поведения автомобиля;

в сочетании с машинным зрением и искусственным интеллектом — обнаружить рискованное поведение, например, отсутствие торможения на знаке остановки.

Акселерометр в наушниках

Первая гарнитура с акселерометром была выпущена компанией Jawbone в 2011 году. С тех пор датчик стали встраивать в продвинутые модели наушников. Он позволяет:

реагировать на движения (встряхивание, постукивание), чтобы отвечать на вызовы, переключать их и завершать;

автоматически убавлять громкость звука, если пользователь снимает гарнитуру;

активировать шумоподавление во время разговора, распознавая голосовые вибрации.

В AirPods Max и Pro система пространственного аудио с акселерометром и гироскопом отслеживает движения головы и перемещения сопряженного устройства, чтобы положение звука всегда было привязано к экрану, даже если пользователь отвернулся.

Акселерометр в медицине

Акселерометры используются в различных медицинских устройствах. Их встраивают в носимые устройства, которые распознают падения и обычно используются пожилыми людьми. Датчик считывает изменение положения тела, а устройство автоматически отправляет сообщение в экстренные службы.

Кроме того, акселерометры встраивают в системы распознавания положения медицинских датчиков на теле человека. Это требуется, чтобы устройства были установлены правильно и выдавали корректные показатели. Так, исследование 2014 года показало, что датчики захвата передвижений у больных рассеянным склерозом или остеоартритом лучше всего размещать на лодыжках, так как они точнее фиксируют действия.

В последние годы для медицинского применения одобрили ряд устройств на основе акселерометров для имплантов, в том числе кардио- и нейростимуляторов, которые обеспечивают лучший мониторинг состояния пациентов.

Кроме того, в перспективе акселерометры можно будет встраивать в «умную» ткань медизделий. Исследование с участием пациентов с варикозом, которые носят компрессионные чулки, показало, что акселерометры довольно точно предсказывают время износа изделий.

Исследования показывают, что пока использовать обычные фитнес-браслеты с целью медицинского мониторинга довольно сложно. Хотя самые популярные показатели активности у потребительских и медицинских устройств практически совпадают, но более сложные данные выглядят неточными. Так, показатели шагометра часов Fitbit и специализированного устройства ActivPAL оказались схожи, но достоверность мониторинга ЭКГ в Apple Watch Series 4 вызвала вопросы. Однако исследователи предполагают, что в будущем фитнес-браслеты и умные часы станут частью общей экосистемы мониторинга пациентов в качестве автономных или «мультисенсорных» устройств.

что за деталюшка в hdd ?

Дада, мне тоже интересно, как на винтах эти акселерометры выглядят, мож заюзать где удастся.

mr.vai, напиши название винта или хотя бы платы.

Информация Неисправность Прошивки Схемы Справочники Маркировка Корпуса Сокращения и аббревиатуры Частые вопросы Полезные ссылки

Справочная информация

Этот блок для тех, кто впервые попал на страницы нашего сайта. В форуме рассмотрены различные вопросы возникающие при ремонте бытовой и промышленной аппаратуры. Всю предоставленную информацию можно разбить на несколько пунктов:

• Диагностика
• Определение неисправности
• Выбор метода ремонта
• Поиск запчастей
• Устранение дефекта
• Настройка

Неисправности

Все неисправности по их проявлению можно разделить на два вида — стабильные и периодические. Наиболее часто рассматриваются следующие:

• не включается
• не корректно работает какой-то узел (блок)
• периодически (иногда) что-то происходит

О прошивках

Большинство современной аппаратуры представляет из себя подобие программно-аппаратного комплекса. То есть, основной процессор управляет другими устройствами по программе, которая может находиться как в самом чипе процессора, так и в отдельных микросхемах памяти.

На сайте существуют разделы с прошивками (дампами памяти) для микросхем, либо для обновления ПО через интерфейсы типа USB.

Схемы аппаратуры

Начинающие ремонтники часто ищут принципиальные схемы, схемы соединений, пользовательские и сервисные инструкции. Это могут быть как отдельные платы (блоки питания, основные платы, панели), так и полные Service Manual-ы. На сайте они размещены в специально отведенных разделах и доступны к скачиванию гостям, либо после создания аккаунта:

(запросы) (хранилище) (запросы) (запросы)

Справочники

На сайте Вы можете скачать справочную литературу по электронным компонентам (справочники, таблицу аналогов, SMD-кодировку элементов, и тд.).

Marking (маркировка) — обозначение на электронных компонентах

Современная элементная база стремится к миниатюрным размерам. Места на корпусе для нанесения маркировки не хватает. Поэтому, производители их маркируют СМД-кодами.

Package (корпус) — вид корпуса электронного компонента

При создании запросов в определении точного названия (партномера) компонента, необходимо указывать не только его маркировку, но и тип корпуса. Наиболее распостранены:

• DIP (Dual In Package) – корпус с двухрядным расположением контактов для монтажа в отверстия
• SOT-89 — пластковый корпус для поверхностного монтажа
• SOT-23 — миниатюрный пластиковый корпус для поверхностного монтажа
• TO-220 — тип корпуса для монтажа (пайки) в отверстия
• SOP (SOIC, SO) — миниатюрные корпуса для поверхностного монтажа (SMD)
• TSOP (Thin Small Outline Package) – тонкий корпус с уменьшенным расстоянием между выводами
• BGA (Ball Grid Array) — корпус для монтажа выводов на шарики из припоя

Краткие сокращения

При подаче информации, на форуме принято использование сокращений и аббревиатур, например:

Сокращение	Краткое описание
LED	Light Emitting Diode — Светодиод (Светоизлучающий диод)
MOSFET	Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor — Полевой транзистор с МОП структурой затвора
EEPROM	Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory — Электрически стираемая память
eMMC	embedded Multimedia Memory Card — Встроенная мультимедийная карта памяти
LCD	Liquid Crystal Display — Жидкокристаллический дисплей (экран)
SCL	Serial Clock — Шина интерфейса I2C для передачи тактового сигнала
SDA	Serial Data — Шина интерфейса I2C для обмена данными
ICSP	In-Circuit Serial Programming – Протокол для внутрисхемного последовательного программирования
IIC, I2C	Inter-Integrated Circuit — Двухпроводный интерфейс обмена данными между микросхемами
PCB	Printed Circuit Board — Печатная плата
PWM	Pulse Width Modulation — Широтно-импульсная модуляция
SPI	Serial Peripheral Interface Protocol — Протокол последовательного периферийного интерфейса
USB	Universal Serial Bus — Универсальная последовательная шина
DMA	Direct Memory Access — Модуль для считывания и записи RAM без задействования процессора
AC	Alternating Current — Переменный ток
DC	Direct Current — Постоянный ток
FM	Frequency Modulation — Частотная модуляция (ЧМ)
AFC	Automatic Frequency Control — Автоматическое управление частотой

Частые вопросы

После регистрации аккаунта на сайте Вы сможете опубликовать свой вопрос или отвечать в существующих темах. Участие абсолютно бесплатное.

Кто отвечает в форуме на вопросы ?

Ответ в тему что за деталюшка в hdd ? как и все другие советы публикуются всем сообществом. Большинство участников это профессиональные мастера по ремонту и специалисты в области электроники.

Как найти нужную информацию по форуму ?

Возможность поиска по всему сайту и файловому архиву появится после регистрации. В верхнем правом углу будет отображаться форма поиска по сайту.

По каким еще маркам можно спросить ?

По любым. Наиболее частые ответы по популярным брэндам — LG, Samsung, Philips, Toshiba, Sony, Panasonic, Xiaomi, Sharp, JVC, DEXP, TCL, Hisense, и многие другие в том числе китайские модели.

Какие еще файлы я смогу здесь скачать ?

При активном участии в форуме Вам будут доступны дополнительные файлы и разделы, которые не отображаются гостям — схемы, прошивки, справочники, методы и секреты ремонта, типовые неисправности, сервисная информация.

Полезные ссылки

Здесь просто полезные ссылки для мастеров. Ссылки периодически обновляемые, в зависимости от востребованности тем.

Состояние жёстких дисков и технология SMART и прогнозирование сбоев. G-sensor в HDD. Виды неисправностей HDD .Надежность жестких дисков: MTBF, AFR, UER. Факторы влияющие на надежность

Привет, Вы узнаете про состояние жёстких дисков, Разберем основные ее виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое состояние жёстких дисков, технология smart, прогнозирование сбоев, g-sensor в hdd, виды неисправностей hdd, надежность жестких дисков, mtbf , afr , uer, ремонт жесткого диска, диагностика жесткого диска , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Диагностика, обслуживание и ремонт электронной и радиоаппаратуры.

Современный жесткий диск — уникальный компонент компьютера. Он уникален тем, что хранит в себе служебную информацию, изучая которую, можно оценить «здоровье» диска. Эта информация содержит в себе историю изменения множества параметров, отслеживаемых винчестером в процессе функционирования. Больше ни один компонент системного блока не предоставляет владельцу статистику своей работы! Вкупе с тем, что HDD является одним из самых ненадежных компонентов компьютера, такая статистика может быть весьма полезной и помочь его владельцу избежать нервотрепки и потери денег и времени.

Информация о состоянии диска доступна благодаря комплексу технологий, называемых общим именем SMART (Self-Monitoring, Analisys and Reporting Technology, т. е. технология самомониторинга, анализа и отчета). Этот комплекс довольно обширен, но мы поговорим о тех его аспектах, которые позволяют посмотреть на атрибуты S.M.A.R.T., отображаемые в какой-либо программе по тестированию винчестера, и понять, что творится с диском.

Отмечу, что нижесказанное относится к дискам с интерфейсами SATA и РАТА. У дисков SAS, SCSI и других серверных дисков тоже есть SMART, но его представление сильно отличается от SATA/PATA. Да и мониторит серверные диски обычно не человек, а RAID-контроллер, потому про них мы говорить не будем.

Итак, если мы откроем S.M.A.R.T. в какой-либо из многочисленных программ, то увидим приблизительно следующую картину (на скриншоте приведен S.M.A.R.T. диска Hitachi Deskstar 7К1000.С HDS721010CLA332 в HDDScan 3.3):

Для проверки параметров smart в linux ubunutu из командной строки можно использовать команду

результат выполнения даной команды будет примерно следующий

=== START OF INFORMATION SECTION ===
Device Model: MB1000EBNCF
Serial Number: WMAW30411327
LU WWN Device Id: 5 0014ee 206954b20
Firmware Version: HPG2
User Capacity: 1,000,204,886,016 bytes [1.00 TB]
Sector Size: 512 bytes logical/physical

Vendor Specific SMART Attributes with Thresholds:
ID# ATTRIBUTE_NAME FLAG VALUE WORST THRESH TYPE UPDATED WHEN_FAILED RAW_VALUE
1 Raw_Read_Error_Rate 0x002f 200 200 051 Pre-fail Always — 142
3 Spin_Up_Time 0x0027 175 173 021 Pre-fail Always — 4241
4 Start_Stop_Count 0x0032 100 100 000 Old_age Always — 47
5 Reallocated_Sector_Ct 0x0033 200 200 140 Pre-fail Always — 13
7 Seek_Error_Rate 0x002f 200 200 051 Pre-fail Always — 0
9 Power_On_Hours 0x0032 072 072 000 Old_age Always — 20583
10 Spin_Retry_Count 0x0033 100 253 051 Pre-fail Always — 0
11 Calibration_Retry_Count 0x0033 100 253 051 Pre-fail Always — 0
12 Power_Cycle_Count 0x0032 100 100 000 Old_age Always — 44
180 Unknown_HDD_Attribute 0x002f 200 200 100 Pre-fail Always — 0
184 End-to-End_Error 0x0033 100 100 097 Pre-fail Always — 0
187 Reported_Uncorrect 0x0032 100 095 000 Old_age Always — 13
188 Command_Timeout 0x0032 100 096 000 Old_age Always — 8
190 Airflow_Temperature_Cel 0x0022 070 061 045 Old_age Always — 30
192 Power-Off_Retract_Count 0x0032 200 200 000 Old_age Always — 39
193 Load_Cycle_Count 0x0032 200 200 000 Old_age Always — 7
194 Temperature_Celsius 0x0022 117 108 000 Old_age Always — 30
195 Hardware_ECC_Recovered 0x0036 200 200 000 Old_age Always — 0
196 Reallocated_Event_Count 0x0032 188 188 000 Old_age Always — 12
197 Current_Pending_Sector 0x0032 199 199 000 Old_age Always — 194
198 Offline_Uncorrectable 0x0030 199 199 000 Old_age Offline — 191
199 UDMA_CRC_Error_Count 0x0032 200 200 000 Old_age Always — 0
200 Multi_Zone_Error_Rate 0x0008 199 199 000 Old_age Offline — 207

В каждой строке отображается отдельный атрибут S.M.A.R.T. Атрибуты имеют более-менее стандартизованные названия и определенный номер, которые не зависят от модели и производителя диска.

Каждый атрибут S.M.A.R.T. имеет несколько полей. Каждое поле относится к определенному классу из следующих: ID, Value, Worst, Threshold и RAW. Рассмотрим каждый из классов.

• ID (может также именоваться Number) — идентификатор, номер атрибута в технологии S.M.A.R.T. Название одного и того же атрибута программами может выдаваться по-разному, а вот идентификатор всегда однозначно определяет атрибут. Особенно это полезно в случае программ, которые переводят общепринятое название атрибута с английского языка на русский. Иногда получается такая белиберда, что понять, что же это за параметр, можно только по его идентификатору.
• Value (Current) — текущее значение атрибута в попугаях (т. е. в величинах неизвестной размерности). В процессе работы винчестера оно может уменьшаться, увеличиваться и оставаться неизменным. По показателю Value нельзя судить о «здоровье» атрибута, не сравнивая его со значением Threshold этого же атрибута. Как правило, чем меньше Value, тем хуже состояние атрибута (изначально все классы значений, кроме RAW, на новом диске имеют максимальное из возможных значение, например 100).
• Worst — наихудшее значение, которого достигало значение Value за всю жизнь винчестера. Измеряется тоже в «попугаях». В процессе работы оно может уменьшаться либо оставаться неизменным. По нему тоже нельзя однозначно судить о здоровье атрибута, нужно сравнивать его с Threshold.
• Threshold — значение в «попугаях», которого должен достигнуть Value этого же атрибута, чтобы состояние атрибута было признано критическим. Проще говоря, Threshold — это порог: если Value больше Threshold — атрибут в порядке; если меньше либо равен — с атрибутом проблемы. Именно по такому критерию утилиты, читающие S.M.A.R.T., выдают отчет о состоянии диска либо отдельного атрибута вроде «Good» или «Bad». При этом они не учитывают, что даже при Value, большем Threshold, диск на самом деле уже может быть умирающим с точки зрения пользователя, а то и вовсе ходячим мертвецом, поэтому при оценке здоровья диска смотреть стоит все-таки на другой класс атрибута, а именно — RAW. Однако именно значение Value, опустившееся ниже Threshold, может стать легитимным поводом для замены диска по гарантии (для самих гарантийщиков, конечно же) — кто же яснее скажет о здоровье диска, как не он сам, демонстрируя текущее значение атрибута хуже критического порога? Т. е. при значении Value, большем Threshold, сам диск считает, что атрибут здоров, а при меньшем либо равном — что болен. Очевидно, что при Threshold=0 состояние атрибута не будет признано критическим никогда. Threshold — постоянный параметр, зашитый производителем в диске.
• RAW (Data) — самый интересный, важный и нужный для оценки показатель. В большинстве случаев он содержит в себе не «попугаи», а реальные значения, выражаемые в различных единицах измерения, напрямую говорящие о текущем состоянии диска. Основываясь именно на этом показателе, формируется значение Value (а вот по какому алгоритму оно формируется — это уже тайна производителя, покрытая мраком). Именно умение читать и анализировать поле RAW дает возможность объективно оценить состояние винчестера.

Этим мы сейчас и займемся — разберем все наиболее используемые атрибуты S.M.A.R.T., посмотрим, о чем они говорят и что нужно делать, если они не в порядке.

Аттрибуты S.M.A.R.T.
01	02	03	04	05	07	08	09	10	11	12	183	184	187	188	189	190
0x	01	02	03	04	05	07	08	09	0A	0B	0C	B7	B8	BB	BC	BD	BE
191	192	193	194	195	196	197	198	199	200	201	202	203	220	240	254
0x	BF	С0	С1	С2	С3	С4	С5	С6	С7	С8	С9	СА	CB	DC	F0	FE

Перед тем как описывать атрибуты и допустимые значения их поля RAW, уточню, что атрибуты могут иметь поле RAW разного типа: текущее и накапливающее. Текущее поле содержит значение атрибута в настоящий момент, для него свойственно периодическое изменение (для одних атрибутов — изредка, для других — много раз за секунду; другое дело, что в программах чтения S.M.A.R.T. такое быстрое изменение не отображается). Накапливающее поле — содержит статистику, обычно в нем содержится количество возникновений конкретного события со времени первого запуска диска.

Текущий тип характерен для атрибутов, для которых нет смысла суммировать их предыдущие показания. Например, показатель температуры диска является текущим: его цель — в демонстрации температуры в настоящий момент, а не суммы всех предыдущих температур. Накапливающий тип свойственен атрибутам, для которых весь их смысл заключается в предоставлении информации за весь период «жизни» винчестера. Например, атрибут, характеризующий время работы диска, является накапливающим, т. е. содержит количество единиц времени, отработанных накопителем за всю его историю.

Приступим к рассмотрению атрибутов и их RAW-полей.

Атрибут: 01 Raw Read Error Rate

Тип	текущий, может быть накапливающим для WD и старых Hitachi
Описание	содержит частоту возникновения ошибок при чтении с пластин

Для всех дисков Seagate, Samsung (начиная с семейства SpinPoint F1 (включительно)) и Fujitsu 2,5″ характерны огромные числа в этих полях.

Для остальных дисков Samsung и всех дисков WD в этом поле характерен 0.

Для дисков Hitachi в этом поле характерен 0 либо периодическое изменение поля в пределах от 0 до нескольких единиц.

Такие отличия обусловлены тем, что все жесткие диски Seagate, некоторые Samsung и Fujitsu считают значения этих параметров не так, как WD, Hitachi и другие Samsung. При работе любого винчестера всегда возникают ошибки такого рода, и он преодолевает их самостоятельно, это нормально, просто на дисках, которые в этом поле содержат 0 или небольшое число, производитель не счел нужным указывать истинное количество этих ошибок.

Таким образом, ненулевой параметр на дисках WD и Samsung до SpinPoint F1 (не включительно) и большое значение параметра на дисках Hitachi могут указывать на аппаратные проблемы с диском. Необходимо учитывать, что утилиты могут отображать несколько значений, содержащихся в поле RAW этого атрибута, как одно, и оно будет выглядеть весьма большим, хоть это и будет неверно (подробности см. ниже).

На дисках Seagate, Samsung (SpinPoint F1 и новее) и Fujitsu на этот атрибут можно не обращать внимания.

Атрибут: 02 Throughput Performance

Тип	текущий
Описание	содержит значение средней производительности диска и измеряется в каких-то «попугаях». Обычно его ненулевое значение отмечается на винчестерах Hitachi. На них он может изменяться после изменения параметров ААМ, а может и сам по себе по неизвестному алгоритму

Параметр не дает никакой информации пользователю и не говорит ни о какой опасности при любом своем значении.

Атрибут: 03 Spin-Up Time

Тип	текущий
Описание	содержит время, за которое шпиндель диска в последний раз разогнался из состояния покоя до номинальной скорости. Может содержать два значения — последнее и, например, минимальное время раскрутки. Может измеряться в миллисекундах, десятках миллисекунд и т. п. — это зависит от производителя и модели диска

Время разгона может различаться у разных дисков (причем у дисков одного производителя тоже) в зависимости от тока раскрутки, массы блинов, номинальной скорости шпинделя и т. п.

Кстати, винчестеры Fujitsu всегда имеют единицу в этом поле в случае отсутствия проблем с раскруткой шпинделя.

Практически ничего не говорит о здоровье диска, поэтому при оценке состояния винчестера на параметр можно не обращать внимания.

Атрибут: 04 Number of Spin-Up Times (Start/Stop Count)

Тип	накапливающий
Описание	содержит количество раз включения диска. Бывает ненулевым на только что купленном диске, находившемся в запаянной упаковке, что может говорить о тестировании диска на заводе. Или еще о чем-то, мне не известном 🙂

При оценке здоровья не обращайте на атрибут внимания.

Атрибут: 05 Reallocated Sector Count

Тип	накапливающий
Описание	содержит количество секторов, переназначенных винчестером в резервную область. Практически ключевой параметр в оценке состояния

Поясним, что вообще такое «переназначенный сектор». Когда диск в процессе работы натыкается на нечитаемый/плохо читаемый/незаписываемый/плохо записываемый сектор, он может посчитать его невосполнимо поврежденным. Специально для таких случаев производитель предусматривает на каждом диске (на каких-то моделях — в центре (логическом конце) диска, на каких-то — в конце каждого трека и т. д.) резервную область. При наличии поврежденного сектора диск помечает его как нечитаемый и использует вместо него сектор в резервной области, сделав соответствующие пометки в специальном списке дефектов поверхности — G-list. Такая операция по назначению нового сектора на роль старого называется remap (ремап) либо переназначение, а используемый вместо поврежденного сектор — переназначенным. Новый сектор получает логический номер LBA старого, и теперь при обращении ПО к сектору с этим номером (программы же не знают ни о каких переназначениях!) запрос будет перенаправляться в резервную область.

Таким образом, хоть сектор и вышел из строя, объем диска не изменяется. Понятно, что не изменяется он до поры до времени, т. к. объем резервной области не бесконечен. Однако резервная область вполне может содержать несколько тысяч секторов, и допустить, чтобы она закончилась, будет весьма безответственно — диск нужно будет заменить задолго до этого.

Кстати, ремонтники говорят, что диски Samsung очень часто ни в какую не хотят выполнять переназначение секторов.

На счет этого атрибута мнения разнятся. Лично я считаю, что если он достиг 10, диск нужно обязательно менять — ведь это означает прогрессирующий процесс деградации состояния поверхности либо блинов, либо головок, либо чего-то еще аппаратного, и остановить этот процесс возможности уже нет. Кстати, по сведениям лиц, приближенных к Hitachi, сама Hitachi считает диск подлежащим замене, когда на нем находится уже 5 переназначенных секторов. Другой вопрос, официальная ли эта информация, и следуют ли этому мнению сервис-центры. Что-то мне подсказывает, что нет 🙂

Другое дело, что сотрудники сервис-центров могут отказываться признавать диск неисправным, если фирменная утилита производителя диска пишет что-то вроде «S.M.A.R.T. Status: Good» или значения Value либо Worst атрибута будут больше Threshold (собственно, по такому критерию может оценивать и сама утилита производителя). И формально они будут правы. Но кому нужен диск с постоянным ухудшением его аппаратных компонентов, даже если такое ухудшение соответствует природе винчестера, а технология производства жестких дисков старается минимизировать его последствия, выделяя, например, резервную область?

Атрибут: 07 Seek Error Rate

Тип	текущий
Описание	содержит частоту возникновения ошибок при позиционировании блока магнитных головок (БМГ)

Описание формирования этого атрибута почти полностью совпадает с описанием для атрибута 01 Raw Read Error Rate, за исключением того, что для винчестеров Hitachi нормальным значением поля RAW является только 0.

Таким образом, на атрибут на дисках Seagate, Samsung SpinPoint F1 и новее и Fujitsu 2,5″ не обращайте внимания, на остальных моделях Samsung, а также на всех WD и Hitachi ненулевое значение свидетельствует о проблемах, например, с подшипником и т. п.

Атрибут: 08 Seek Time Performance

Тип	текущий
Описание	содержит среднюю производительность операций позиционирования головок, измеряется в «попугаях». Как и параметр 02 Throughput Performance, ненулевое значение обычно отмечается на дисках Hitachi и может изменяться после изменения параметров ААМ, а может и само по себе по неизвестному алгоритму

Не дает никакой информации пользователю и не говорит ни о какой опасности при любом своем значении.

Атрибут: 09 Power On Hours Count (Power-on Time)

Тип	накапливающий
Описание	содержит количество часов, в течение которых винчестер был включен

Количество часов во включенном состоянии. прямо не связан со здоровьем диска но косвенно имеет связь . при очнь малом или очень большом количестве часов есть большая вероятность отказа диска.

Достижение предельного значения этого атрибута означает выработку накопителем заданной производителем наработки на отказ (MTBF — Mean Time Between Failures).

Что означает величина MTBF (Mean time between failures)? Для жестких дисков встречаются значения от 600-700 тыс. часов до 2-х миллионов. Рассмотрим для примера диск WD Red c MTBF равным миллиону часов. Неужели производитель гарантирует работу диска в течение 1000000/8760 = 114 лет и можно ни о чем не беспокоиться?
Вовсе нет. Значение MTBF (в случае HDD правильнее было бы использовать MTTF — mean time to failure) нельзя применить к одиночному изделию, это статистический показатель. Вот что пишет по этому поводу Hitachi:
MTBF target is based on a sample population and is estimated by statistical measurements and acceleration algorithms under median operating conditions. MTBF ratings are not intended to predict an individual drive’s reliability. MTBF does not constitute a warranty.
Это означает, что не один диск отработает 114 лет, а в партии из 114-ти дисков за 1 год можно ожидать выхода из строя одного диска. На практике, конечно, удобнее оперировать значением не MTBF, а AFR (annual failure rate — годовая интенсивность отказов). Упрощенная формула (если не принимать в расчет специфику распределения интенсивности отказов) выглядит так:
AFR=1/(MTBF/8760)
Т.е. для того же WD Red получаем величину AFR порядка 0,88%, причем она будет справедлива лишь в небольшой области на графике вероятности отказов. После 2-3-х лет работы в штатном для этого класса HDD режиме AFR будет нелинейно расти. А что будет, если режим отличается от штатного (например, при превышении температуры, уровня вибраций или круглосуточной эксплуатации бытовых дисков Seagate, для которых производитель рекомендует режим работы 8×5), и что вообще происходит в действительности? Ведь все это теоретические выкладки, может быть, рассказы о том, что «вот у меня дома старый Макстор работает почти десять лет без единого бэда» можно экстраполировать? Вот график из знаменитого отчета Google:

Он иллюстрирует статистику годовых отказов жестких дисков. Резкий рост значения AFR после одного года работы связан с тем, что Google использовал бытовые диски в режиме 24×7 (это была первая половина 2000-х, nearline класса еще не существовало). Итог: почти два процента в первый год, далее — рост до восьми с лишним процентов, что является результатом повышенной нагрузки. Кстати, вот распределение AFR в зависимости от нагруженности дисков:

Как видно из графика, тяжелые режимы работы резко увеличивают AFR, особенно в первые месяцы эксплуатации, когда высокая нагрузка помогает выявить диски со скрытыми производственными дефектами, и после четырех лет, когда нагрузка добивает изношенные диски.
Обратите внимание на спецификацию современных бытовых дисков Seagate: MTBF 700000 часов, при этом указан параметр Power-On Hours (POH) 2400 часов в год, что примерно соответствует режиму работы 8×5. Т.е. производитель обещает соответствие MTBF заявленному только при соблюдении данного режима работы. Хотите круглосуточной эксплуатации десктопных Seagate? Получите AFR в 8% вместо 1,25%. В руководстве есть еще одно уточнение:

Применение двухосевых акселерометров в системе защиты жесткого диска

Жесткие диски (HDD) становятся все более распространенными устройствами. Сегодня они все чаще находят применение в портативных компьютерах, аудио/видеоплеерах, коммуникаторах и т. д. И поскольку количество подобной аппаратуры, включающей HDD, постоянно растет, необходимость защиты жесткого диска от серьезных толчков, действующих на него при случайном падении устройства, становится все более актуальной. Для того чтобы увеличить возможности «выживания» HDD после таких падений, нужны специальные меры.

Введение

Существует два подхода к решению проблемы повышения устойчивости HDD к ударам — активный и пассивный.

Пассивный подход существует уже много лет; он подразумевает простое окружение HDD материалами, поглощающими удар, — обычно это резина или гели. Гели считаются более перспективными, чем резина, поскольку лучше поглощают удары, а потому получают все большее распространение. Однако гели не способны защитить устройство от повреждений, вызванных падением с высоты более чем 1 метр; это ограничивает применение HDD в портативном оборудовании. Наладонные компьютеры, mp3-плееры, портативные мультимедийные плееры нуждаются в средствах защиты от повреждений при падении с высоты более 1,5 метров (это средняя высота на уровне уха человека).

Среди активных способов защиты HDD существует два варианта. Один из них — увеличение объема кэш-памяти, за счет чего происходит снижение количества операций записи/чтения на диске. Такой подход, кроме того, уменьшает среднее энергопотребление и рассеиваемую мощность. Однако это дорогой способ, и он не спасет, если в момент удара производилась запись или чтение с диска.

Другой вариант — использовать акселерометры, например двухосевой ADXL320 фирмы Analog Devices, способный обнаруживать падение устройства и генерировать сигнал, по которому система будет устанавливать магнитные головки HDD в безопасное положение. Если данный перевод головок произошел до того, как устройство ударилось об пол или другую твердую поверхность, то столкновение магнитных головок с поверхностью диска будет предотвращено. Этот способ впервые был применен в портативных компьютерах (ноутбуках), выпущенных фирмой IBM в октябре 2003 года.

Моделирование свободного падения

Простейшая модель свободного падения предмета проиллюстрирована на рис. 1, где предполагается, что ось Z падающего предмета перпендикулярна поверхности земли.

На рис. 1a предполагается, что положение объекта стабильно, так что ускорения по осям X и Y равны нулю, а на третью ось действует ускорение силы тяжести величиной 1g, что соответствует 9,8 м/с2. На рис. 1б предмет свободно падает. Ускорения по осям X и Y попрежнему равны нулю, но теперь и акселерометр, измеряющий ускорение по оси Z, ускоряется точно так же, как и падающий объект, на котором акселерометр установлен. Поэтому показания данного акселерометра также будут нулевыми.

Более общий случай падающего предмета показан на рис. 2. Здесь грани падающего объекта расположены под произвольными углами к осям системы координат.

На рис. 2a показан предмет, произвольно ориентированный относительно осей; его грани расположены под углами ? относительно оси X, ? относительно оси Y и ? относительно оси Z. При нулевом ускорении выходной сигнал каждого датчика будет равен V_CC/2. При ускорении 1g выходные сигналы по трем осям будут равны:

Чувствительность — это величина выходного сигнала сенсора при единичном ускорении. Для ADXL320 при 3-вольтовом питании величина чувствительности составит 174 мВ/g. Если ускорение направлено вдоль оси чувствительности, то напряжение сигнала на выходе акселерометра будет повышаться относительно уровня V_CC/2, в противном случае — понижаться.

Когда устройство внезапно роняют, детектируемое ускорение по всем трем осям становится нулевым. Независимо от положения устройства в пространстве акселерометры будут показывать нулевое ускорение, если устройство находится в состоянии свободного падения. Для портативного устройства мы должны, правда, учитывать угловое ускорение, которым может обладать падающий предмет, как показано на рис. 3.

Для того чтобы упростить вычисление углового ускорения, предположим, что вращение происходит в плоскости XY.

Если угловая скорость равна ω и радиус вращения равен R, то угловое ускорение равно:

Тогда компоненты ускорения по осям X и Y равны:

При реальном падении предмет будет испытывать как линейное, так и угловое ускорение и будет наблюдаться некая комбинация вышеописанных случаев.

Чтобы вычислить время падения, в течение которого предмет находится в свободном падении, воспользуемся уравнением, выведенным из второго закона Ньютона:

где h — высота, а g — ускорение свободного падения, равное 9,8 м/с². Предположим, что падение произошло с высоты 1 м. Тогда время t будет равно 452 мс.

Обычный алгоритм защиты

Традиционный алгоритм защиты HDD основан на моделировании свободного падения, показанном далее. Выходные сигналы датчиков-акселерометров можно наблюдать с помощью цифрового осциллографа или другой системы оцифровки сигналов.

В макет для испытаний можно вмонтировать два акселерометра ADXL320. Оси чувствительности акселерометров направлены вдоль осей X, Y и Z, как показано на рис. 4. Таким образом мы можем измерять ускорение по всем трем осям (ось чувствительности Y₁ излишняя, она не используется). Выходные сигналы акселерометров оцифровываются 12-разрядным АЦП микроконвертора ADuC832, который получает данные и обрабатывает их с помощью встроенного процессорного ядра. Затем полученные данные отправляются для анализа на компьютер посредством интерфейса RS-232.

На рис. 5 представлена последовательность сигналов, полученных с помощью датчиков ускорения. Сигналы X и Y получены с помощью одного акселерометра, сигналы Z и Y₁ — с помощью второго. Как видно, график разделен на 4 участка, отмеченных надписями static (неподвижный), rollover (переворот), free-fall drop (свободное падение) и impact (удар). Частота отсчетов составляет 200 Гц по каждой из осей, что соответствует одному отсчету за 5 мс. Вертикальная шкала дана в кодах 12-разрядного АЦП.

Макет, помещенный на край стола и опрокинутый, подвергается угловому ускорению. Когда макет падает со стола, сигналы со всех осей акселерометров становятся постоянными и соответствуют нулевым значениям в течение всего времени падения. Обратите внимание, что сигналы, соответствующие нулевому ускорению, все же несколько отличаются у разных акселерометров и на разных выходах.

Традиционный алгоритм защиты HDD основан на получении вышеописанных сигналов. Процессор отслеживает ускорение по всем трем осям. Если корень из суммы квадратов ускорений (см. уравнение 5) становится меньше, чем некое пороговое значение, посылается сигнал на контроллер HDD, который переводит головки HDD в безопасное положение, прежде чем устройство ударится об пол.

При выборе величины порога руководствуются специфическими требованиями к времени реагирования, а также параметрами датчика ускорения — чувствительностью, дрейфом чувствительности, напряжением питания, уровнем шума, погрешностью установки осей чувствительности, значением частоты резонанса датчика и диапазоном рабочих температур. Вполне допустимо вычислять порог экспериментально, моделируя ситуацию, как описано выше. Например, разработчик может ориентироваться на величину порогового ускорения порядка 0,4g.

Новый алгоритм дифференциального ускорения

Сейчас более пристально посмотрим на поведение графиков ускорения на рис. 5. Если мы сможем получить достаточно информации еще во время переворота устройства, у HDD будет больше времени, чтобы перевести головки в нерабочее, безопасное положение. Фактически во время переворота датчики выдают сигналы различного характера, но выходной сигнал не может запустить процесс парковки.

Однако можно определить некоторые функции, соответствующие сумме квадратов производных ускорения по осям X и Y (6).

Полученный результат будет выглядеть подобно показанному на рис. 6. Кривые, изображенные на рис. 6, получены в результате оцифровки сигнала акселерометра с помощью 12-разрядного АЦП микроконвертора ADuC832. Период отсчетов также составляет 5 мс. Кривая черного цвета соответствует сигналу (dX/dt)²+(dY/dt)², зеленым цветом показан сигнал (dZ/dt)²+(dY₁/dt)².

Итак, суммы квадратов производных ускорения по времени имеют большие величины во время интервала переворота, но становятся малыми во время свободного падения. Это поведение сигналов можно использовать в качестве надежного индикатора падения. Отметим, что наше исследование подтвердило возможность выбора любой пары осей чувствительности, так как характер сигналов будет похожим. Поэтому выбирать оси для мониторинга ускорения можно произвольно.

Теперь мы можем предложить алгоритм обнаружения падения, названный «алгоритм дифференциального ускорения».

Уровень порога для данного алгоритма, необходимый для обнаружения падения, определяется только чувствительностью датчиков.

Реализация алгоритма дифференциального ускорения

Главными компонентами системы обнаружения падения является двухосевой акселерометр ADXL320, сдвоенный ОУ AD8542 и микроконвертор ADuC832. Упрощенная схема показана на рис. 7.

Сигналы акселерометра поступают на ОУ AD8532, который играет роль буфера на входах ADC0 и ADC1. Мультиплексор переключает входы и обеспечивает частоту отсчетов 200 Гц на каждом канале, и контроллер постоянно отслеживает сигнал. Микроконвертор исполняет код, схема алгоритма которого показана на рис. 8.

Таким образом система обнаруживает состояние падения, процессор подает сигнал на контроллер HDD, и контроллер HDD паркует головки диска, прежде чем произойдет удар.

Заключение

Возникает вопрос: обязательно ли применять трехосевой датчик для такой системы? Ответ: нет. При использовании двухосевого акселерометра, например ADXL320, и при реализации алгоритма дифференциального ускорения, описанного выше, задача обнаружения падения будет успешно выполняться. Схема на двухосевом акселерометре, помимо более низкой цены, будет проще и экономичнее.

При работе с вышеописанной системой защиты обнаружилось, что время отклика между началом свободного падения и появлением сигнала парковки составляет около 40 мс, при частоте отсчетов 200 Гц на канал и полосой частот датчика 100 Гц. Время, необходимое для парковки головок HDD, не должно превышать 150 мс. Тогда время от обнаружения падения до момента, когда должна быть завершена парковка, не превышает 190 мс. Это значительно меньше, чем 452 мс, за которые предмет падает с высоты 1 метр.

Алгоритм, описанный выше, применим в большинстве случаев. Единственный случай, когда он может не сработать, — если значения производных от ускорения по осям X и Y не превысят порога срабатывания. Но такое крайне маловероятно и в наших практических экспериментах с макетом никогда не случалось.