1、软件能够修复硬盘吗？硬盘损坏全分析刊登日期：2003 年 11 月 15 日 / 图文作者：致鸣 纷争的起点一直以来，硬盘都是计算机系统中最主要的存储设备，同时也是计算机系统中最容易出故障的部件。十几年来，计算机 CPU 的运行速度已经翻了不知道多少番，从几十 MHz提高到现在的 3GHz 以上，计算和处理功能已经过了几代飞跃。其他零部件，诸如显卡、声卡和光驱也已经换了很多代，只有硬盘这个最主要的存储设备，虽然容量和速度有了很大提高，但基本结构和工作原理仍然没有多大的变化，而且由于硬盘转速和磁盘密度的提高，硬盘比以前更加容易损坏。一般的用户在使用过程中，如果硬盘出现故障，还在质保期内的话当然是
2、尽快找到销售商要求保修或者更换；但是现在绝大部分 IDE 硬盘的质保期只有一年，在这个时期过后硬盘出了故障，就只能考虑花钱修理或者购买新的硬盘了。 刚用了一年多或者两年的硬盘就这样扔掉，当然非常可惜，大部分用户也都希望能花最少的钱使自己的计算机各零部件能够最大限度地发挥用途。出于对这种节省心理的迎合，这两年二手硬盘市场发展很快，也陆续出现了一些以维修硬盘作为卖点的硬盘维修公司，更出现了很多据说能修理硬盘坏道的硬盘维修软件，譬如 HDD Regenerator、MHDD 、PC-3000 和效率源等等，其中有一些更是宣传自己是专业软件，可以修复硬盘的物理坏道而且不影响硬盘容量从而卖到了一万多元的
3、天价。尤其是当俄罗斯的 PC-3000 进入中国后，这方面的信息就更加受到瞩目。编注：PC-3000 是由俄罗斯著名硬盘实验室 ACE Laboratory 研究开发的商用专业修复硬盘综合工具，它能破解各种型号的硬盘专用 CPU 的指令集，解读各种硬盘的Firmware（固件），从而控制硬盘的内部工作，实现硬盘内部参数模块读写和硬盘程序模块的调用，最终达到以软件修复多种硬盘缺陷的目的。另外，它在数据恢复方面也有其特别的功效，大部分 OEM 硬盘厂商也很难全部掌握这些功能。ACE Laboratory 经过十多年的不断研究，PC-3000 V12（最新版本）已能支持大部分新旧型号的 IDE 接口
4、硬盘，容量从 40MB 至 200GB。其强劲的修复硬盘功能已得到世界各国的专业硬盘维修公司所认可，目前在世界各地已有数千个专业级用户，据说每天用 PC-3000 修复好数千到上万个缺陷硬盘。对于普通用户来说，如果真的能把有物理坏道的硬盘修好，那么就可以省下买新硬盘的钱了；对于二手硬盘销售商来说，一个有坏道的硬盘和一个没有坏道的价格差很多，如果能把有坏道的摇身一变成为没有坏道的，可以多挣很多利润；对于专门修理硬盘人的来说，有了这些软件就可以用一台计算机一张桌子开店了，平均每修理好一个硬盘收 40 元那也是非常好的生意；而对于销售这些软件的代理来说，每销售一套就是 70008000 元人民币的利
5、润，更加是肥得漏油的生意。因此，在种种力量的促使下，各种不同的群体怀着不同的目的开始了一系列的宣传，使这些软件变得更加瞩目。由此，在很多以硬盘维修、二手硬盘和硬盘技术为主题的论坛上引发了很大规模的讨论甚至骂战。那么，软件能够修复硬盘吗？要弄清楚这个问题，必须先从硬盘内部的结构谈起，先搞清楚硬盘损坏的原因和机理。硬盘的结构关于硬盘结构的文章已经非常多了，不过真正要说清楚的话，就算专门出一本书也说不完，因此这里就不再从头细细讲述了。只是要讲明白一点，到目前为止，在很多文章、技术资料甚至教科书里面讲述的硬盘结构模式，已经是非常老式的硬盘结构了。对于现在的新硬盘来说，都已经全部不采用这样的结构，而是采
6、用了更为复杂、也更加科学的结构方式。 在老式硬盘中，采用的都是比较古老的 CHS (Cylinder/Head/Sector）结构体系。因为很久以前，在硬盘的容量还非常小的时候，人们采用与软盘类似的结构生产硬盘。也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数，由此产生了所谓的 3D 参数（Disk Geometry），即是磁头数（Heads）、柱面数（ Cylinders）、扇区数（ Sectors）以及相应的 3D 寻址方式。CHS 结构体系其中：磁头数表示硬盘总共有几个磁头，也就是有几面盘片，最大为 255（用 8 个二进制位存储）；柱面数表示硬盘每一面盘片上有几条磁道，最大为 1023（用
7、 10 个二进制位存储）；扇区数表示每一条磁道上有几个扇区，最大为 63（用 6 个二进制位存储）；每个扇区一般是 512 个字节，理论上讲你可以取任何一个你喜欢的数值，但好像至今还没有发现取别的值的。所以磁盘最大容量为：255102363512/10485768024MB（1M1048576Bytes ）或硬盘厂商常用的单位：255102363512/10000008414MB（1M1000000Bytes ）由于在老式硬盘的 CHS 结构体系中，每个磁道的扇区数相等，所以外道的记录密度要远低于内道，因此会浪费很多磁盘空间（软盘也是一样）。为了进一步提高硬盘容量，现在硬盘厂商都改用等密度结构
8、生产硬盘。这也就是说，每个扇区的磁道长度相等，外圈磁道的扇区比内圈磁道多。采用这种结构后，硬盘不再具有实际的 3D 参数，寻址方式也改为线性寻址，即以扇区为单位进行寻址。而为了与使用 3D 寻址的老软件兼容（如使用BIOSInt13H 接口的软件），厂商通常在硬盘控制器内部安装了一个地址翻译器，由它负责将老式 3D 参数翻译成新的线性参数。这也是为什么现在硬盘的 3D 参数可以有多种选择的原因（不同的工作模式可以对应不同的 3D 参数，如 LBA、LARGE 、NORMAL ）。而随着磁盘密度的增加、机构的进一步复杂、功能和速度上的提高，如今的硬盘都会在磁盘里面划分出一个容量比较大的，称为“系
9、统保留区”的区域，用来储存硬盘的各种信息、参数和控制程序，有的甚至把硬盘的 Fireware 也做到了系统保留区里面（原来这些信息都是储存在硬盘控制电路板的芯片上的）。这样虽然可以进一步简化生产的流程，加快生产速度和降低生产成本，但是从另一方面，却又大大增加了硬盘出现致命性损坏的几率和缩短了硬盘的使用寿命。我十几年前的 200MB 硬盘和 8 年前的 1.2GB 硬盘到现在还用得非常好，别说是坏道，连运行时的声音都是没有的，但是到后来的 4.3GB、6.4GB、10GB、20GB硬盘，都没有能用超过 4 年的，全部坏掉了。硬盘损坏的种类一般来说，硬盘的损坏按大类可以分为硬损坏和软损坏。 硬损坏
10、包括磁头组件损坏、控制电路损坏、综合性损坏和扇区物理性损坏（一般人称之为物理坏道）四种。 磁头组件损坏：主要指硬盘中磁头组件的某部分被损坏，造成部分或全部磁头无法正常读写的情况。磁头组件损坏的方式和可能性非常多，主要包括磁头脏、磁头磨损、磁头悬臂变形、磁线圈受损、移位等。 控制电路损坏：是指硬盘的电子线路板中的某一部分线路断路或短路，或者某些电气元件或 IC 芯片损坏等等，导致硬盘在通电后盘片不能正常起转，或者起转后磁头不能正确寻道等。 综合性损坏：主要是指因为一些微小的变化使硬盘产生的种种问题。有些是硬盘在使用过程中因为发热或者其他关系导致部分芯片老化；有些是硬盘在受到震动后，外壳或盘面或马
11、达主轴产生了微小的变化或位移；有些是硬盘本身在设计方面就在散热、摩擦或结构上存在缺陷。种种的原因导致硬盘不稳定，经常丢数据或者出现逻辑错误，工作噪音大，读写速度慢，有时能正常工作但有时又不能正常工作等。 扇区物理性损坏：是指因为碰撞、磁头摩擦或其他原因导致磁盘盘面出现的物理性损坏，譬如划伤、掉磁等。 软损坏包括磁道伺服信息出错、系统信息区出错和扇区逻辑错误（一般又被称为逻辑坏道）。 磁道伺服信息出错：是指因为某个物理磁道的伺服信息受损或失效，导致该物理磁道无法被访问。 系统信息区出错：是指硬盘的系统信息区（硬盘内部的一个系统保留区，里面又分成若干模块，保存了许多硬盘出厂的参数、设置信息和内部控
12、制程序）在通电自检时读不出某些模块的信息或者校验不正常，导致硬盘无法进入准备状态。 扇区逻辑错误：是指因为校验错误（ECC 错误和 CRC 错误）、扇区标志错误（IDNF 错误）、地址信息错误（AMNF 错误）、坏块标记错误（ BBM）等原因导致该扇区失效。 一般来说，修复硬盘的软损坏是可能的，很多硬盘厂商发布的硬盘管理和维护软件（DM）都具备修复硬盘软损坏的能力。像扇区逻辑错误这样的问题，即使是一般的低级格式化软件，也是完全可以胜任的。不过在所有的软损坏当中，系统信息区出错属于比较难以修复的种类，因为即使是同一个厂商同一种型号的硬盘，系统信息区也不一定相同；而且硬盘厂商对于自己产品的系统信息
13、区内容和读取的指令代码，一般是不公开的。但是对于 IBM 和日立的硬盘用户来说就比较幸运了，日立的 DFT 和 IBM 的 DDD-SI 软件对系统信息区出错还是有比较高的修复成功率的。这两个软件可是真真正正由硬盘的生产厂商发布的硬盘维修软件啊（DFT 还是免费的），有非常强大的功能，效率和可靠性比起那些要价过万的第三方编写的软件都要高很多，可惜只对 IBM 和日立的产品有效。当然，如果仅仅是为了修复软损坏，一个原厂的 DM 软件就可以完成 90以上的任务了，根本不需要购买上万元的所谓专业软件，而现在 HDD Regenerator、MHDD 、PC-3000和效率源等等这些软件，在宣传上就说
14、明了他们所针对的不仅仅是软损坏，而且连硬损坏里面的物理坏道甚至是一些 IC 的损坏都可以修复！HDD Regenerator 软件 PC-3000 硬盘维修套装不能说他们这样的宣传很夸张，因为理论上这确实是可能的。我们的硬盘如果在质保期内坏了，交给厂家的话，他们同样要对这个硬盘进行维修。那么，我们现在就很有必要了解一下厂家对硬盘的维修方法和过程，看看厂家是怎么样维修的，跟纯粹的软件维修有没有什么不同。厂家维修硬盘的方法这里其实可以向大家先说明一点，即使是从厂家出来的全新硬盘，它们的盘片也不是一点瑕疵也没有的。由于磁盘的盘片比较精密，对于生产环境和移动都有非常高的要求，即使是一粒灰尘、一次很轻微
15、的碰撞，都会产生从几个到数以百计的坏扇区。所以，一般地，按照现在硬盘 120GB 的容量，全新的盘片即使有几千个坏扇区也不是不可能的。只不过硬盘厂商会使用专门的设备去扫描盘片，把那些坏的扇区和磁介质不稳定的扇区都记录下来，做成一个硬盘缺陷列表，写进系统保留区，通过控制程序把这些扇区封闭起来，而硬盘的控制程序在读取硬盘的时候是不会读取这些区域的。现今的硬盘由于功能和参数复杂，写进系统保留区的信息非常多。这样，由于在底层控制的层面就已经把有问题的扇区封闭掉了，所以用户无论用什么格式化和分区软件都不会看到这部分的信息，看起来就像真的完全没有坏道一样。同时，硬盘里面还有另外一种封闭区域，又称为保留容量
16、，它们其实是完全没有问题的好的盘面，但是因为某种原因被封闭起来了。譬如说一个硬盘是60GB，而磁碟的单碟容量为 40GB，那么由两片磁碟构成的硬盘就必须封闭掉 20GB 的容量（磁碟的生产线都是一定的，厂商为了降低成本，都只会生产一种容量的磁碟，通过封闭不同容量的区域来获得不同的实际硬盘容量）。 硬盘厂商用于扫描和测试盘片的机器，每小时可以处理 600 个盘片 日立生产的用于重写伺服信息的小型伺服机，可以同时处理 8 个硬盘 IBM DDD-SI 硬盘维修工具弄清楚了硬盘的生产原理，那么厂商如何维修硬盘就很好理解了。对于控制电路、磁头等的损坏，就是应用最简单的替换法，换上新的零件就可以了。对于
17、 IC 芯片的损坏，可以通过重写 IC 芯片的信息或者干脆替换 IC 芯片来修理。对于磁盘盘片的问题，情况就比较复杂。首先，厂商会用专门的仪器设备对硬盘的磁碟表面按照实际的物理地址重新进行全面的扫描，检查出所有坏的、不稳定的扇区，形成一个新的硬盘缺陷列表，然后把它写进硬盘的系统信息区，替换掉原来旧的硬盘缺陷列表。然后调用内部低级格式化程序，对硬盘进行内部格式化。程序会根据新的系统信息区信息，重新对所有的磁道和扇区进行编号、清零，重写磁道伺服信息和扇区信息。经过这样的处理，返修的硬盘就又可以像新的硬盘一样了。有人可能会有疑问既然有新的坏扇区加进系统保留区去了，那么硬盘的容量应该减少才对啊。其实这
18、是不必担心的，我们上面提到过有另外一种被封闭区域，它们其实是完全没有问题的好的盘面。厂商的设备既然可以封闭新出现的坏扇区，当然也可以从被封闭的完好盘面上提取出相应的扇区容量来替代被封闭的坏扇区。现今的硬盘一般都有非常可观的保留容量，最少的也有好几个 GB，大的可以达到 2030GB 甚至更多。那么，是不是返修过的硬盘跟新的硬盘是完全没有差别的呢？这里牵涉到一个工艺学的问题损伤的内敛性和发散性的区别，我打算留到后面说，这里先说说那些第三方软件修复硬盘的原理。编注：拥有比其他同类软件更强大功能的 PC-3000 引发了国内论坛的强烈争论，其中一部分人认为：不但普通的电脑用户可以修硬盘，而且业务稍与
19、硬盘相关的公司都可能打出硬盘修理的招牌，从而令硬盘修理行业重新大洗牌，最难过的是那些依靠修理硬盘为生的专业人士，他们数年的经验优势在 PC-3000 面前所剩无几！有人甚至认为“一款软件不可能支持整个产业，但 PC-3000 绝对可以”。第三方软件的修复原理我们这里说的第三方软件修复硬盘，主要讨论的都是修理硬盘扇区的物理性损坏逻辑坏道没有什么好讨论的，修复并不难。目前，第三方软件修复硬盘扇区的物理性损坏一般有两个主要方式：反向磁化和修改硬盘缺陷列表。 反向磁化是最先被应用的一种修复硬盘扇区物理性损坏的方式。一般地，硬盘的磁头只能负责读取和写入信号，而读取、写入数据信号所需要的电平信号跟磁盘表面
20、的磁介质本身是不一样的。而反向磁化就是通过用软件指令迫使磁头产生于磁介质本身相应的高低电平信号，通过多次的往复运动对损坏或者失去磁性的扇区进行反复加磁，使这些扇区的磁介质重新获得磁能力。HDD Regenerator 就是最先采用这种方式的软件，后来有一些软件通过分析它的算法和指令，也掌握了反向磁化的信号，采用跟它相同或者相似的引擎进行反向磁化。要注意的是，现在市面上有不少所谓的专业硬盘维修公司发布了一些自称可以维修硬盘坏道的软件，一般也要 300 元左右，其实他们只是通过 Ultra Edit、Pctools 等二进制编辑工具对 HDD Regenerator 的界面信息进行改写；或者对 H
21、DD Regenerator 进行脱壳，换上自己编写的外壳界面摇身一变而成的。说白了就是盗版的 HDD Regenerator，这请大家务必区分清楚。进行反向磁化最大的缺点是速度慢，对一个磁介质不稳定或者失去磁能力的扇区进行磁化，磁头很可能要往复成百上千次，如果硬盘只有几十个或者几百个坏扇区的话，慢慢熬也是可以的。但是现今硬盘动辄上百 GB 的容量，有上万个坏扇区也是很平常的事情，这时候如果用这种方法去修，大概还没有修到 10，磁头就会因为疲劳过度变形了，本来通过隐藏分区后还可以用的硬盘就会彻底报废。而且这些扇区的磁介质本身就是不稳定的，即使磁化了，在一段时间内可以使用，但随时有重新失去磁能力
22、的危险，硬盘其实并不稳定。同时，这种方法并不能修复物理划伤这种硬损坏。修改硬盘缺陷列表的方式就是对反向磁化的改进，这种方法和上面说的硬盘厂商的维修方式非常相似。前面说过了，硬盘厂商对于自己硬盘产品的系统信息区的信息内容和读取的指令代码，一般是不公开的，但是一些技术人员通过分析和逆向工程，破解了厂商的指令代码甚至 Fireware，使得他们可以编制出程序软件，自由地读取、修改和写入硬盘系统信息区的信息。这样，他们同样可以像硬盘厂商一样，编写程序对磁盘盘面按照物理地址进行扫描，重新构造出新的缺陷扇区列表写进系统保留区来替换原有的列表。经过这样的软件维修的硬盘，理论上说是跟硬盘厂商维修的硬盘是没有差
23、别的。这种软件因为有了这个功能，所以价格非常昂贵，PC-3000 要上万元，效率源专业版（零售版只能修复 ECC错误和 CRC 错误，其实什么也干不了）也要六百多，而且他们是不包括以后的升级技术支持的，因为这些软件有着一个非常致命的弱点毕竟他们是通过破解获得的数据，在一定程度上说是非法的。不同的硬盘厂商、甚至同一厂商不同型号的硬盘，对于系统保留区的控制代码都是不一样的，Fireware 也不同，为了让软件有通用性，他们必须通过不断地破解新的硬盘型号才能使软件支持更多的硬盘。而如果因为你购买了一套软件他们就要不断给予升级支持的话他们是绝对不干的，为了要修更多的新的硬盘型号，你就必须不断地支付升级费用。在另一方面，对硬盘的系统信息区信息，如果破解得好还可以，如果破解得不好，把信息修改写进去以后，轻的会让硬盘在读写时频频出现错误，不稳定；重的就会报销掉这个硬盘了。
