IT自救術─硬碟機的基本維護原理

對個人電腦而言，硬碟是裡面最重要的零組件，而且其重要性會隨著這臺電腦的使用時間而「與日俱增」。因為，當你存在硬碟裡的重要的資料越來越多，這硬碟就會越來越重要，「不可替代性」也就越來越高。

可是，不幸的是：硬碟卻是現代電腦裡面，少數的「非固態」裝置。

所謂的「非固態」，倒不是說這東西和終結者一樣的成份（我還液態金屬人哩），只是因為硬碟裡面有磁碟臂，有磁頭，碟片，密封的硬碟外殼裡面，確實是有會移動的零件，所以我們說這是「非固態」裝置。至於一般的晶片，裡面的電路被密封了，因此只有電子的流進流出而已，這類晶片就是所謂的「固態裝置」。

而且呢，「固態裝置」比較穩固，比較安全，比較不容易壞，而「非固態裝置」則反之。

可是，存放資料的最重要裝置──卻是個非固態裝置。

一切都是成本的考量啊！
既然硬碟這麼「危險」，那我們幹麼還用它？這自然有其不得以的苦衷。

現代的電腦，小至個人電腦，大至大型主機，大多仍以一種「階層式儲存架構」儲存資料。這概念簡單得不得了，「越靠近核心的，速度越快；離核心越遠的，速度越慢」。

階層式儲存架構的第一個重要觀念就是：一切都是成本的考量，越快的設備容量雖小，但越貴，越慢的設備容量雖大，但越便宜。

暫存器
容量很小，速度超快，整個處理器就是用來提供暫存器「作用」的機構，所以這小小的暫存器「容量雖小」，成本卻很高。目前的市場零售價，處理器從二、三千元到數萬元不等，但處理器的暫存器……容量就只有數十個byte而已哩！

有人會說，「處理器裡面還有所謂的『快取記憶體』啊！這也算是儲存媒體！」是的，快取記憶體（cache memory）是「用來提升記憶體到暫存器之間的資料傳輸速度」的一種機構，但就算把這容量算進去，處理器的資料儲存容量也不過是若干MB而已，還是很小。

記憶體
作為電腦執行程式的一個重要的單元，雖然速度較慢，但記憶體的容量大多了（相對於處理器而言），且價格便宜多了。目前的市價，DDR2的記憶體模組，2GB容量的模組大約是賣2,000元左右。

此外，記憶體是「揮發性（volatile）」裝置，電腦關機了資料就不見了。

硬碟機
硬碟機雖然更慢，但可以儲存的容量更大，且價格更便宜。硬碟儲存的資料在關機後都還是存在（稱為「非揮發性媒體」，non-volatile media），所以反而成為最重要的資料儲存裝置（因為，資料的價值往往是無價的）。

目前的市價，容量為250GB的內接式SATA硬碟機大約是2,500元左右。

這簡單的描述，只是要說，當然我們希望所有的資料儲存裝置都能很快，「爆快」，但是目前的工業技術尚未能夠「以夠低的成本做出夠大容量的儲存媒體」。舉例來說，最近很紅的「SSD（Solid-State Drive，固態磁碟）」，就企圖使用記憶晶片來代替非固態的硬式磁碟，就因為價格問題和容量問題，目前還無法普及。

硬碟機的「脆弱性」來自於結構的「複雜性」
不過，且讓我們把研究的目標先鎖定在「硬碟機」吧！因為幾乎每臺電腦都用得到硬碟機，但它的重要性卻又如此之高，卻又可能是最脆弱的電腦重要零組件。因此，要「正確的了解硬碟的問題可能出在哪裡」，老實說並不是件容易的事，你得很清楚知道硬碟的架構才行。

硬碟的架構主要分為「軟體架構」和「硬體架構」。硬碟的軟體架構主要就是「檔案系統」；而硬體部份則主要由「磁盤」、「磁臂」、「磁頭」、「電路板」等機構組成。

所以，請特別特別注意，如果有人說「他的電腦壞了」，問題雖然很麻煩（因為範圍太大了），但如果確定是「硬碟壞了」卻也還是沒辦法開心，因為，一般人是無法判斷到底是「檔案系統」出問題，還是「硬體架構（磁盤、磁臂、磁頭、電路板）」壞掉。

不是開玩笑的，如果硬碟壞掉，上述結構的任何一個「小」問題都可能變成「大」問題。所以你若誤以為「硬碟壞掉是小事」，那就錯了，也許只是硬碟的電路板上零件鬆脫、損壞，也許只是檔案系統的一些部份出了問題，這些都可能造成你的電腦無法開機，甚至是檔案的損毀。

我在這裡要給另一個重要的觀點：硬碟系統的脆弱主要正是來自於「結構的複雜」。各位請想想：檔案系統就已經是個複雜的系統了，硬碟又由這麼多部份組合而成，所謂的「組合」或是「系統」本來就是精巧但脆弱的，一個環節出事就會可能造成整個系統的崩壞。

硬碟機的硬體架構簡介
好，想像一下硬碟的基本結構，剛講過的，主要就是只能左右擺動（注意，不會伸縮，只會擺動）的「磁碟臂」，臂端有極端微小的「磁頭」，負責資料的讀寫。資料儲存在金屬製成的「碟片」（或稱「磁盤」）上，這碟片經過特殊的加工處理，可以用磁性的方式儲存資料。整個硬碟的主結構被密封在外殼裡面，裡面的空氣絕對得十分純淨，幾乎沒有灰塵，因為灰塵會造成磁頭和碟片的「crash」。

硬碟轉速（RPM）
磁頭非常的微小，以類似「低空飛行」的方式在碟片上方以高速旋轉。碟片旋轉的速度相當快，一般我們以rpm（revolution-per-minute；每分鐘旋轉次數）作為單位。一般常見的市售SATA硬碟，轉速是7200-rpm，高階的產品甚至有高達10000-rpm的（俗稱「萬轉」硬碟）。企業級的SCSI硬碟，10000-rpm還算常見規格，更高速的15000-rpm硬碟則相當昂貴，主要用在伺服器高階應用上。

尺寸規範（form factor）
古早時代，硬碟機的大小和軟碟機的大小相仿，所以可以放進5.25吋軟碟機的空間的，就稱為5.25吋硬碟機。此外，還有所謂的「全高（full height）」和「半高（half height）」兩種規格。不過呢，這種恐龍產品應該很罕見了（不過我旁邊書架上就還擺著一隻這種恐龍就是，全高的5.25吋硬碟，容量應該是120MB？），就不多說了。

現代桌上型電腦所用的常見硬碟，以所謂的3.5吋硬碟為主流。至於一般的筆記型電腦，則使用所謂的2.5吋硬碟，更小型的筆記型電腦，甚至有所謂的1.8吋硬碟。這類硬碟的特色就是：尺寸越小的硬碟，容量也無法太大，價格還特別貴。前面講過，一切都是成本的問題。

連接介面（interface）
以前的硬碟使用所謂的「排線」連接到電腦，比較知名的排線規格稱為所謂的「IDE」、「ATA」或是「UltraATA」，目前使用這類介面的硬碟機，還活躍於稍微有點年紀的舊型電腦裡面。

目前一般的主流電腦（無論是桌上型還是筆記型電腦），都使用所謂的「SATA」介面，SATA介面的好處是連接線的製造成本較低，較窄的設計有助於散熱，且不容易斷裂，連接手續也較為簡便，不容易出錯。由於有眾多優點，目前SATA介面已經成為主流電腦市場中的主流硬碟規格。

企業用的伺服器還有使用所謂的SCSI、SAS介面硬碟，主要用於高階伺服器應用。前述的15000-rpm硬碟，大多就只有SCSI介面的產品而已。

本期結語：「運作中」的硬碟千萬別震它，摔它更是不行
了解硬碟的大致硬體結構後，請牢記底下的結論。這結論很基本，但一般人根本就「從來不知道有這種事」。

硬碟有一定的防震能力，是的，所以硬碟不小心掉到地上，撿起來擦一擦，接上電腦可能還是沒事。但是，工作中的硬碟就很少會這麼幸運。

我有一個在「某周刊」工作的朋友（你可別猜「某周刊」是「壹周刊」，並不是），有次打電話來跟我泣訴他的隨身硬碟上有重要資料，但壞了。我問他：「沒關係，你的電腦上還有備份的資料吧？」有，但電腦上的硬碟也壞了，因為他是「不小心用腳踢到電腦導致隨身硬碟掉到地上，壞了，且電腦裡的內接硬碟也跟著壞了。」Ok，我同意，一般人的腳可能沒那麼粗，但是這種事情還是有可能發生在任何人身上。

此外，筆記型電腦的用戶，也常常會拿著開機中的電腦晃來晃去。這種情形，我看到時也都捏把冷汗，「大家的電腦，硬碟的命都很『硬』啊？！」

有人告訴我，「我常這樣幹，我的電腦／硬碟也沒事啊？」好，我只能說「你行兒！」我個人認為：倒不是這樣「一定會有事」，但我「絕對不建議」就對了。運作中的硬碟，磁頭懸浮在碟片上方，只要磁頭撞到碟片，這就稱為「crash」。各位想想，7200-rpm的轉速，碟片撞到磁頭會發生多大的損害？我看這種毀滅性的規模連恐龍都滅絕兩百次不只了。

所以，運作中的硬碟，無論它在桌上型電腦裡面（通常比較安全，畢竟你的腳沒大象那麼粗），還是筆記型電腦的硬碟（這要多注意了），還是隨身硬碟（這要很注意），甚至是硬碟型的iPod，都應該要記住：運作中就是不要移動較好。真要移動，也不可以大力碰撞。iPod這類「非得運作中移動」的裝置，老實說，一定有特別設計（大量的緩衝記憶體，以及特殊的防震效果），而且還是它還是頗容易「出事」，別以為這種東西永遠不會死的，不可能的。

現代的高階商務筆記型電腦還有一種新技術，我姑且泛稱為「主動式防震系統」好了，這類技術會偵測突然的、力道較大的振動，並把硬碟磁頭歸位至安全的地方（避免crash），通常這功能得搭配軟體來做，已知有Lenovo、Apple和Toshiba的筆記型電腦有此配置。

另外，要注意，大多數硬碟本來就沒設計給你「當隨身碟用」，買隨身硬碟最好多注意，我個人建議買大廠的產品，自行組裝的隨身硬碟你就最好自己小心點吧！

這期簡介了硬碟的硬體結構和重要的「注意事項」，接下來幾期我會簡介硬碟的「檔案系統」，以及一些常見硬碟問題的「Q&A」。不過，要看懂這些Q&A，請各位一定要牢記前面的原則和硬碟的結構，不然你就看不懂後面的介紹了。