基于MRT工具的日立硬盘修复

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1. 启动程序

MRT是一款优秀的数据恢复工具，目前推出了日立维修模块，在日立硬盘的维修上具有强大的功能。
MRT工具的日立专修模块启动时提供两种模式选择 : “普通模式”和“安全模式”。以“普通模式”启动时程序从硬盘读取的参数进行初始化；以“安全模式”启动时 ，程序不再读取硬盘盘片上的数据，并忽略内部故障仅访问PCB板。当硬盘固件数据损坏导致停止响应或者发出敲击声音时，应该选择“安全模式”。
下面详细的介绍“普通模式”。
程序启动时首先读取硬盘ID信息：
从硬盘ID中提取的硬盘型号等信息会显示在窗口的顶端“硬盘信息”栏，默认显示：“型号”、“序列号”、“固件版本”、“容量”。
然后程序根据选择的硬盘家族进行必要初始化。之后程序会按照下面的步骤进行配置：
1. 加载技术密钥，如果出错显示以下信息：
“Load TeachKey…………………………………………Error（加载技术密钥出错）”
2. 读取 NV-RAM 以获得硬盘的某些内部参数，如果出错显示以下信息：
“Read NV-RAM…………………………………………Error（读 NV-RAM 出错）”。
3. 读取模块列表（“ USAG ”），程序首先会读取USAG的Copy0如果Copy0无法读取将尝试读取Copy1，如果出错显示以下信息：
“Read module table Error,Try to Copy1......（读取模块列表出错，尝试Copy1）”。
Copy1如果读取出错将显示以下信息：
“Read module table…………………………………………Error（读取模块列表出错）”
4. 读取所谓的“ open modules table （开放的模块列表）”，如果出错显示信息：
“ Read Open modules table…………………………………………Error（开放的模块列表不可读）”。
5. 读取区域分配表（“ ZONE ”），如果出错显示信息：
“Read ZONE…………………………………………Error（读取ZONE模块出错）。”如果此模块读取成功，则根据此模块获取硬盘磁头数；否则将不显示磁头数，并将硬盘磁头数初始化为0。
关于上面各条出现的出错信息请见下面的故障分析和解决的方法。
2. 程序的使用
2.1 NV-RAM
固件版本号（例如， A45A ）。固件版本号中的头两个字符应与 NV-RAM 中的μ - 码的前两个字符相同 ；若不相同那么硬盘就不能使用 NV-RAM 中的数据初始化，伺服系统无法正常工作。此固件版本码也应与 NV-RAM 中的相应的码相同。若不相同那么硬盘就不能使用 NV-RAM 中的数据初始化，伺服系统也无法正常工作。
2.2硬盘基本信息 。
查看基本信息时显示以下信息：
--标识符（Identifier）。
--μ - 码（μ -Code）。其中前四个字符（ ER4O ）表示硬盘型号（参看表 2.“属系码”）。

表 2. 属系码

Code	Drive fami
J5	DJNA 5400
J7	DJNA 7200
TW	DLTA 5400
TX	DLTA 7200
ER	IC35AVER
VA	IC35AVVA

后四个字符（ A45A ）表示固件版本号；它与 RON 中的固件版本号相联系：前 2 个字符（ A4 ）必须相同，后 2 个字符可以不同。另外 NV-RAM 中的μ - 码还应该与模块列表（ USAG ）中的μ - 码相同。否则硬盘将使用 NV-RAM 中的数据初始化；伺服系统启动但是不读取磁盘固件区的数据。
--Code of microprogram version （ 微程序代码版本）。
--磁头位图（Heads map）（如，00 01 02 03）。硬盘中磁头的数量和它们的连接情况。
SA结构检测（检查固件结构） 检查固件的完整性和他们的内容有无损坏。
模块的信息以以日志的形式显示在程序的Log页，。
“模块对象备份”。此命令可以修复单个模块或者一组模块。此命令还允许以多种模式读模块：
读模块时忽略错误
Copy 0 （拷贝 0 ）
Copy 1 （拷贝 1 ）
Copy F （工厂拷贝）
“ Copy 0 ”或“ Copy 1 ”模式仅读取模块拷贝 0 或拷贝 1 。在多磁头的硬盘中拷贝 1 对应的是磁头 1 ；在单磁头的硬盘中拷贝 1 位于另一个磁道上。模块拷贝的精确位置存储在 NV-RAM 中的地址字节。因此若将多磁头的硬盘的数据写入道单磁头的硬盘的 NV-RAM ，将会引起敲盘——硬盘试图寻找并不存在的磁头对应的模块拷贝。当只是拷贝 0 损坏，某一模块包含不正确的数据；或者需要从某一拷贝中读出模块的部分数据，从另一拷贝中读出同一模块的另一部分数据时，这种模式就显的非常有用了。磁盘旋转会引起拷贝 1 中模块的损坏扩展到邻近磁道，这时可以使用 16 进制编辑器将从模块 0 中读取的的数据与从模块 1 中读取的数据拼接恢复。在做这一工作之前，应该选择“读模块时忽略错误”模式。警告！不是所有的模块都在拷贝 1 中有一份拷贝，因此他们只能使用“ Copy 0 （拷贝 0 ）”模式。在“ open modules table （开放模块列表）”列出，而在“模块列表（ USAG ）”中没有列出的模块不能使用“ copy 1 （拷贝 1 ）”模式。
“ Copy F （工厂拷贝）” 将在工厂写入的模块移到硬盘上没有使用的磁道。 警告！只有“模块列表（ USAG ）”中列出的模块可以使用此种模式。另外， SRVM （柱面缺陷表） 模块的工厂拷贝与实际使用的模块在校正部分是不同的。很显然，在 SRVM （柱面缺陷表） 模块的“工厂拷贝”在写入硬盘之后，硬盘又经过了最后校正，因此造成了两者的不同。
2.3“修改配置”命令
如果某些原始模块不可读，可以从同型号的硬盘拷贝相应的模块。这里要注意的是从其他硬盘拷贝的模块，需要按照修改后的磁头配置重新执行修改过程。需要修改的模块是 ZONE，SRVM （柱面缺陷表）和 CNSL 。也有可能所有的模块都不可读（当磁头 0 损坏时），
“更改磁头位图” 通过只修改 NV-RAM 中的数据来改变磁头位图。当固件区有缺陷扇区时，可以使用这一方法来修复硬盘。
“修改启动标识” 将 NV-RAM 中的启动标志位清零。当固件区损坏，致使硬盘启动时中止或者磁头发出敲击声时，可以使用这个命令来访问硬盘上的固件模块。此方法如同一个 “开关” 。
2.4 编译器重建
“G-List转P-List ” 将 G 表中的缺陷写入 P 表。由于此命令是对编译器操作，此命令会忽略所谓的“ candidate （候选）”缺陷（不稳定的扇区）。
2.5 磁盘 ID
Drive ID （磁盘 ID ） 修改磁盘 ID （磁盘 ID 由在 PC 启动时由系统 BIOS 读出），核对固件区中的信息是否与硬盘标签上的信息相符。
2.5. 格式化
Formatting （格式化） 重建编译器，用扇区缓冲中的随机码快速的覆盖硬盘表面。如果遇到严重损坏的区域则中止。运行此命令时需要填入起始 LBA 地址和结束 LBA，格式化步长，跳过的最大扇区数 —遇到错误时跳过一些扇区并继续进行，此外，还可以选择是否记录缺陷。如果选择了记录缺陷扇区，格式化结束后会显示缺陷扇区列表。
2.6. 逻辑扫描
逻辑扫描，使用逻辑参数扫描磁盘表面，并将缺陷保存为文件。硬盘自动将发现的坏区写入 G 表。扫描完成后将显示缺陷条目，你可以手动编辑缺陷文件。并通过隐藏缺陷操作将缺陷写入G-List（RDMT），最后执行G-List转P-List将RDMT中的缺陷写到PSHT中，执行此操作后RDMT将被清空。


2.7. 缺陷表
警告！程序只能最大只能显示 65535 条内容，如果 G 表包含的记录多于 65535条，多于的将不会显示。但是开头部分显示的缺陷的总的数目是正确的。
3. 固件
3.1.IBM 硬盘固件结构
IBM 硬盘的固件包括三部分： ROM 中的部分， NR-RAM 中的配置数据和磁盘固件区中的可载入数据（ DISK firmware ，磁盘固件）。固件由版本号和版本码区分。版本号表示开发进程，版本码是工程代号。
存储在掩膜 ROM 中的固件不能被修改。固件的可修改部分存储在 NV-RAM 和 DISK F/W 中。 IBM 的工程师提出了一种鉴别固件版本的方法：版本号改变而版本码不变。例如，版本号为 A46A 的固件在升级后改为 A4xx ，前两个字符不变，只有后两个字符改变。
注意！不同属系的硬盘的固件不能互相替换。
当下列条件满足时，固件是兼容的：
— ROM ， NV-RAM 和 DISK F/W 的版本码相同；
— NV-RAM 和 DISK F/W 中的μ - 码匹配
— ROM 中的版本号和 NV-RAM 与 DISK F/W 中的版本号只有后两个字符不同。
3.2. 印刷电路板的兼容
PCB 的兼容性可以通过 IDE 接头处的标签鉴别（见图 3.1 ， PIDM 模块中也有相同的内容）。如果前两行的第一个字符相同，那么电路板就是兼容的可以互换。更精确的判别方法可以通过 ROM 或 NV-RAM 中的信息（由于 NV-RAM 中的数据可能损坏或被重写，所以 ROM 中的信息更可靠）。


图 3.2.IDE 接头处的标签
NV-RAM 包含磁头位图数据。因此同一属系不同型号的硬盘的 PCB 是不兼容的。为了使 PCB 兼容可以从相同型号的硬盘中重写 NV-RAM （前提是掩膜 ROM 中的版本号必须相符）。
可以通过运行“NV-RAM 操作 ”菜单下的“编辑NV-RAM”命令来查看 PCB 固件的版本。μ - 码的形式如： ER2OA41A ，其中 ER 代表硬盘属系码（见表 2 ，“属系码”）， 2- 代表磁头数， A41A- 代表固件版本号。另外，可以通过“基本信息”命令可以查看 ROM 固件的版本号和版本码。
3.3. 固件结构和发生故障时固件区的存取方法
和其他品牌的硬盘一样， IBM 硬盘的固件位于磁盘上单独的固件区，由很多模块组成。唯一较大的区别是 IBM 硬盘的 PCB 板上使用了串行的非易失存储芯片（ NV-RAM ， non-volatile memory ）；存储容量为 256 或 512 字节。此存储芯片内存储有与硬盘型号相对应的校正信息的模块。另外一个区别是 IBM 硬盘采用了“开放的（ open ）”模块机制，无需切换到工厂模式就可以读 / 写所谓的“开放模块（ open modules ）”。Mrt Hitachi-IBM 所读取的“主要的模块列表”列表来自 USAG模块。另外， Mrt Hitachi-IBM所读取的“开放模块（ open modules ）”列表还包括用于故障诊断的模块（这些模块对于硬盘运行没有什么影响）。所有的模块根据 USAG 模块的数据，存储在固件区。
固件区的数据可以分为四类：
— RSVD 模块，在模块表中没有记录；标记固件区的起始位置。
— USAG 表中列出的模块，对于硬盘运行至关重要。
— USAG 表中没有列出的模块，用于硬盘自测。
—另外一些 USAG 表中没有列出的“开放的”模块。
运行“ SA结构测试（检查固件结构） ”命令可以读出所有已加载的模块。另外，此命令同时也检查固件区的空白空间。
需要注意的是“开放模块（ open modules ）”使用的是模块的别名（如， RDMT 模块在“开放”模块列表中的名字为 RDM1 。
固件模块的功能见表 4 和表 5 。
表 4 主模块

模块名称	功能
PSHT	工厂缺陷表（ P 表）
RDMT	增长的缺陷表（ G 表）
ZONE	固件区分配表
RAM0	常驻固件（ Resident firmware ）
OVR1	常驻固件（ Resident firmware ）
SMRT	S.M.A.R.T. 模块
PSWD 或 SECI	密码和安全设置模块
IDNT	硬盘 ID
USAG	固件区的模块分配表
RSVD	固件区的起始标记
SRVM	忽略的柱面的表（柱面缺陷表）

表 5开放模块

RDM1	RDMT 的别名
RDM2	RDMT 的拷贝
PIDM	包含 PCB 和 HDA 的标签信息的模块
PDM1	PSHT 的别名
PDM2	PSHT 的拷贝
DDD0	DDD 程序的日志
ELG1	缺陷表的日志
EVLG	事件日志
@@01 or MFGP	MFG 参数—包含 SELFSCAN 参数的模块

注：从 AVER 系列硬盘开始 MFGP 模块出现在“开放模块表（ open modules table ）”中；之前型号的硬盘的“开放模块表（ open modules table ）”中为“ ~@@01.rmp ”。
分析固件时注意 IBM 硬盘的模块没有校验和；所以判别固件模块结构是否损坏是困难的。如果固件区的某些模块不可读，可以通过检查固件结构来查找故障。
如果读固件数据后硬盘发生敲击，按照下面的方法排除故障：
拔掉 PCB 和 HDA 之间的伺服系统控制电缆，等待硬盘报告准备就绪。此时硬盘可以从 NV-RAM 正常初始化，但是由于 USAG 版本不对而停止载入磁盘固件数据，不过此时已经可以访问固件区。这时可以进行固件区（ DISK F/W ）的诊断。使用“批量备份模块”命令逐个读出模块，当引起敲击的模块就是损坏的模块。
另外，介绍一下 IBM 硬盘的安全模式。可以通过特殊的跳线进入安全模式（见第 4 节）。在安全模式下可以读 / 写 NV-RAM ，但是不能对磁盘表面进行操作。因此可以使用安全模式代替“短接电路法”来修改 NV-RAM 。不同属系硬盘在安全模式下对修复固件有不同的作用。

22GXP ， 34GXP ， 37GP	当对固件区寻址时，固件片（ overlays ）被读取并启动，对硬盘进行完全初始化。因此，若固件区损坏，硬盘就会“敲击”。
40GV 和更新的型号	不存取固件区。

因此安全模式不能用于测试和恢复固件区。
当对固件区进行操作时，要遵照下面两节的指导信息：
—NV-RAM 操作
—固件区操作
请参考下图，作为寻找故障时的指导：
检查 NV-RAM 时需要注意以下问题：
—标识符必须为“ E2PR ”
—固件版本号和版本码必须与 ROM 的固件版本号和版本码分别相匹配
磁头位图必须相符，不能有不正确的磁头位图。
另外， NV-RAM 包含有校验和，如果校验和错误则硬盘就会中止载入数据。这时可以重新拷贝相应的 NV-RAM 数据。
使用“ Firmware/Check firmware structur （检查固件区结构） e ”命令检查模块时，如果某一模块不可读，程序就会报告此模块不可读。这时可以将相应的正常模块写入。注意 IBM 硬盘的模块没有校验和，因此在判断模块是否损坏时有一点困难。
有必要说一下“ RSVD ”模块损坏时的处理。当“ RSVD ”模块损坏时，表现如同磁头故障，这是使用通常的方法无法修复。让我们描述一下这种状况和修复方法：
故障： 硬盘找寻不到固件，发出敲击声，硬盘不能写入，也就是说，所有的磁头都被禁用，而且：
1） 部分模块损坏
2） 所有模块损坏
3） 所有磁头都不能读数据
原因： RSVD 模块损坏， RSVD 的标记尚在原来的位置，但是数据都是无效的。
修复方法：
· 将驱动设为安全模式（或者对于 DJNA ， DPTA 型号，拔下伺服系统电缆），修改磁头位图——使用另一个磁头（可以尝试使用磁头 1 ）代替原来的磁头 0 ，重新生成引导程序。然后将跳线跳回正常模式，打开电源等待硬盘报告准备就绪。也可以检查一下 NV-RAM 。
· 运行引导程序以重新分配磁头。
· 硬盘应该报告准备就绪，但是会出现“模块表不可读”的信息。
· 清除固件区数据
· 关闭硬盘电源再打开，再次清除固件区数据。注意：
→重写 NV-RAM ， RSVD ， USAG 模块
→重写其他模块
→运行引导程序来写入模块（不是改变磁头位图的那个引导程序，而是写模块的引导程序）。此操作可以保证模块正确写入。
· 重写 PSHT ， RDMT
· 关闭硬盘电源再打开。注意：
→清除固件区
→重写 RSVD ， USAG
→重写其他模块
→运行引导程序来写入模块
· 重写 PSHT ， RDMT
警告！标有箭头的操作必须一次完成，中途不能重启电源或程序。
3.4. 关键模块
以下模块对于 IBM 硬盘来说是关键的模块： PSHT ， RDMT ， SRVM ， ZONE ， CNSL 。另外， NV-RAM 中的磁头位图数据也应该正确无误。
4.IBM 硬盘属系的说明
硬盘属系按他们的结构和修复方法分类。
4.1.22GXP （ DJNA7 ）， 34GXP （ DPTA7 ），和 37GP （ DPTA5 ）系列硬盘的说明
图 4.1.DJNA 系列硬盘电路板的外观图

以上系列硬盘的 PCB 共使用了两种 ROM ：
? —种集成在主控芯片内部的掩膜 ROM ，包含有可执行代码和缺省设置值。另一种是串行的 FLASH ROM —— NV-RAM 。包含有访问磁盘固件区的设置参数。型号为 S93C56 ，容量为 256 字节。
当处理器发生故障，没有 HDA 时硬盘就不能报告准备就绪。Hitachi-IBM程序启动时会有信息“Read NV-RAM…………………………………………Error（读 NV-RAM 出错） ”。如果主控芯片正常即使没有 HDA 硬盘也可以报告准备就绪（只是状态寄存器中的 DRDY 和 DSC将会点亮）。
如果固件模块不可读，会显示信息：“Read module table…………………………………………Error（读取模块列表出错）  ”和“Read ZONE…………………………………………Error（读取ZONE模块出错）。如果磁头不能定位，又没有敲击声，很可能时模块数据损坏。这时可以运行“SA结构测试（检查固件结构） ”命令，查看哪个模块损坏。如果模块可读，但是模块内容不正确，可以使用“写模块”命令重写模块。
主控芯片ROM 的固件版本有多种。固件版本相匹配就是兼容的。另外，版本号的最后两个字符可能不同。不同系列的硬盘的 PCB 不能互相替换，因为他们使用了不同的掩膜 ROM 和伺服控制芯片。如果要在主控芯片ROM 版本相同但磁头数量不同的硬盘之间替换 PCB ，应该清除 NV-RAM 内容。因为可以在没有 HDA 的情况下单独读 / 写 NV-RAM ，所以应该断开伺服系统连接电缆，然后等待 PCB 报告准备就绪。
如果一个或多个磁头损坏，磁头就会不停的敲击盘体。如果磁头正常，敲击是由固件数据引起，那么在发出敲击声后硬盘很快就会报告准备就绪。
4.2.40GV （ DLTA5 ）， 75GXP （ DTLA7 ）， 60GXP （ AVER ），和 120GXP （ AVVA0 系列硬盘的说明。

图 4.2.DTLA-7 系列硬盘电路板的外观图
图 4.3.DTLA-5 ， AVER ，和 AVVA 系列硬盘电路板的外观图


较早型号的硬盘有 2 个磁头（有时会遇到工厂翻修的 1 个磁头的硬盘）。最多有 5 个磁头。这些系列的硬盘使用了玻璃碟片，玻璃碟片比铝制碟片具有更光滑的表面。
PCB 上共使用了三种 ROM 芯片：
—集成在处理器中的掩膜 ROM 。包含有可执行代码和默认设置值。
—串行 Flash ROM —— NV-RAM 。包含访问磁盘固件区的设置参数。型号为 S93C56 ，容量为 512 字节。
—第三种 ROM 芯片，并不是所有的 PCB 上都有。此 Flash ROM 代替掩膜 ROM 存储固件数据，用于样品测试（可以允许修改错误代码）。此芯片的插座位于 NV-RAM 附近。型号为 25FV101T ，容量为 1M 字节。
与以前系列硬盘不同的是， NV-RAM 中的数据损坏会造成 PCB 终止工作，从而不能报告准备就绪。这种情况下可以使用 3.3 “固件结构和发生故障时固件区的存取方法”的方法，使硬盘不再敲击并报告准备就绪。之后应该重写 NV-RAM 。
当模块损坏时的现象和 4.1 中所述相同。
这些系列硬盘的磁头可能没有停泊在磁盘上，而是停泊在磁盘的外边缘——一种特殊合成物质做成的架子上。这种方法会使得磁头进入 / 退出时弯曲从而划伤磁盘。磁头也会频繁的“粘”在磁盘上。
如果磁盘缺陷在写入过程中消失，可以使用“ factory formatting （格式化）”命令修复。它不再重写整个硬盘空间，所以速度最快。 AVER 系列 40Gb 的硬盘用时大概 25 分钟。
扇区损坏的情形很多是由 PCB 和 HDA 的连线接触不良引起的。两者的连接是由位于 PCB 板底下电源插头附近的插头完成的，而这些硬盘的 PCB 装配的并不牢固，机械位移或热变形都会导致插头的锡脱落。因此，在修复之前应该重新焊接。
4.3. 软件修复
4.3.1. 用户区的缺陷的鉴别和处理
Mrt Hitachi-IBM程序可以将缺陷写进 G 表或者手动编辑 G 表（ RDMT ）。
对于无关紧要的损害，缺陷的处理非常简单：
如果是接触不良引起的请看 “ IBM 硬盘电路板故障”。
1． 进行格式化。如果正常完成（没有出错），说明没有严重的损害。
2． 运行逻辑扫描，将缺陷写进 G 表。使用物理参数不能将缺陷自动的写进缺陷表。
3． 如果有缺陷，重建编译器。在此过程中，G 表的缺陷将被写进 P 表，然后清空 G 表。注意候选缺陷不会被从 G 表写到 P 表，这是因为硬盘把候选缺陷看成不稳定的区域。如果你希望把候选缺陷写到 P 表，请进入 RDMT 编辑器（菜单“工具->LBA缺陷表编辑器）”，按照提示将缺陷写到 P 表，重建编译器的工作将自动完成。
4． 再次运行逻辑扫描，如果发现缺陷，重复步骤 3 。
格式化（ Factory formatting ）命令可以对局部伺服区域进行操作，然后将缺陷写进“柱面缺陷表（ cylinder table ）”。修改“柱面缺陷表（ cylinder table ）”后应该清除 P 表和 G 表，因为 P 表和 G 表的缺陷记录此时已经无效。
另外，没有被自动加入 G 表的缺陷可以使用程序内部编辑器手动加入 G 表。编辑完 G 表后程序自动重建编译器。
也可以将“格式化”发现的缺陷导入缺陷表。
4.4. 软件修复的特性
当固件数据损坏时，硬盘通常表现为磁头不停的敲击，不停的等待，等等，也就是说，使软件修复不可实现。在这种情形下需要阻止硬盘从磁盘固件区载入固件数据，但是保留访问固件区的能力。可以通过修改 NV-RAM 中的磁头位图，修改固件版本号等来达到这一目的。
注：在安全模式下，只能读 / 写 NV-RAM ，不能对磁盘表面进行操作。
5. 辅助文件
文件名由用户选择，而扩展名由程序根据类型指定：
*.tsk —任务文件，用于自动测试模式的设置保存；
*.bin — ROM 固件文件，读 ROM 时创建；
*.nvr — NV-RAM固件文件，读NV-RAM时创建；
*.rpm —硬盘的固件模块。
6. 电路板故障
下面介绍可能引起故障的电子元件。
毫无疑问，最讨厌的部分是电路板和 HDA 之间的连接头。 IBM 各系列的硬盘的 PCB 的固定非常不可靠，因此机械移位或者热变形都会引起连接头的焊锡脱落。这会引起无数的“幻影”坏扇区，甚至造成磁盘固件损坏。因此在修复之前应该重焊连接头。然后可以使用逻辑参数进行格式化来清除“幻影”坏区。
微处理器和 IDE 接口的第 35 针附近的陶瓷滤波器可以使用示波器检测。
IDE 接头。由焊接质量引起的故障，和附近的低阻抗传输电阻引起的故障。
稳压电路和线圈等电源元件。电路板上没有单独的稳压芯片。稳压功能由伺服系统和音圈控制芯片的稳压单元实现。稳压电路发生故障将导致电压由 3.3V 升到 5 Ｖ。这不但会烧毁电路板上的元件，还会损坏 HDA 内的转接器。如果想从此硬盘中恢复数据，就要更换 HDA 内的磁头组合。
样片测试的硬盘上的 Flash ROM 。
NV-RAM 。此芯片损坏或者内部数据损坏会导致硬盘不能运转。
7. 电路图
7.1. 元件布局








7.2. 电路图