硬盤固件概念，什么是硬盤固件，固件的位置，硬盤固件結構
硬盤固件概念，什么是硬盤固件，固件的位置，硬盤固件結構
1.3.1硬盤固件概念
固件是硬盤內部各部件之間相互作用、相互配合的一個協調者，用于控制硬盤正常啟動和運行，是硬盤不可或缺的重要組成部分。
1.3.1.1 什么是固件
固件通俗地理解就是“固化在硬件中的軟件”，英文稱FIRMWARE，它擔負著一個硬盤系統最基礎、最底層的工作。如果把硬盤比做一臺計算機主機，同件就相當于主機中的BIOS和操作系統程序。它由一些匯編語言編寫的引導命令、控制語句和執行語句構成。
在硬盤中，固件負責驅動、控制、解碼、傳送、檢測等工作，如管理數據的存放位置，記錄已經損壞的缺陷扇區，記錄硬盤在工作中的溫度或出現的錯誤等。所以說固件是硬盤的靈魂，它決定著硬件設備的功能及性能，少了固件的硬盤就只是一堆機械和電子元件，就像是一個沒有靈魂的尸體。
1.3.1.2 固件的位置
由于硬盤的品牌不同，固件存放位置也有所不同：其大致可分為兩種形式：
第一種形式是，一部分固件數據保存在硬盤電路板的芯片中，另一部分保存在硬盤盤片的負磁道上，即零磁道前面的磁道。
第二種形式是，所有固件信息全部保存在硬盤的負磁道上。
如果要訪問固件區，只有通過專業工具，在工廠技術狀態下，才能對硬盤固件區進行讀／寫操作，從而獲取固件區的相關信息，并可進行LBA：邏輯地址CHS（物理地址）互換等操作。在硬盤的正常工作狀態下，固件區是無法訪問的。
1.3.2硬盤固件結構
硬盤固件區由幾個不同的工作區構成，而工作區數量，以及組成工作區的模塊，不是一個固定數值，硬盤的品牌、型號不同，其數值也有所不是：多數硬盤只有A、B兩個工作區，而有些硬盤有A、B、C三個工作區。例如，邁拓硬盤左6E系列之前只有A區（主固件區）和B區（次固件區），兩個工作區只要其中一個是完好的，硬盤都可以正常工作。在6Y系列之后，廠家加入了自修復工作區C區，其作用就是對固件區進行修復。而日立硬盤包括A區（主固件區）、B區（次固件區）和C區（備份固件區），當A區出故障時，可以通過B區讀寫硬盤；當A、B區都出現故障時，可通過專門的工具調用C區模塊對A、B區進行回寫，從而修復A、B區。
工作區中的固件信息是用模塊的形式來表示的。一個模塊可能只記錄一個信息，也有可能一個模塊記錄多個信息，所以其大小并不一致，在固件區中每個模塊都有其固定的位置，它們并不是連續存放的：
硬盤固件的信息模塊包括以下幾類：管理模塊、配置和設置表、缺陷列表以及工作記錄表等。
● 固件管理模塊
硬盤固件的管理模塊由初始診斷模塊、伺服電機旋轉控制模塊、磁頭定位模塊、硬盤控制器和緩沖存儲器的信息交換模塊等構成。從管理模塊所包含的內容來看，不同的管理模塊出現損壞，雖然其故障的表現形式各不相同，但大致可分為兩種：一是硬盤不能準備就緒；二是硬盤的相關參數不能被正確識別，如硬盤的型號、容量等。
● 配置和設置表
硬盤的配置和設置表包含關于磁盤空間的邏輯和物理信息。如果配置和設置表發生故障，硬盤的相關參數同樣不能被正確識別，因為這些表格包含了硬盤的型號名稱、最大LBA值等信息，涉及物理磁頭的定位，Zone分配表確定等內容。
● 缺陷列表
隨著硬盤盤片數據存儲密度的不斷提高，雖然盤片的生產過程極其精密，但也不可避免地會產生缺陷扇區，這些缺陷扇區會威脅到硬盤數據的安全，為此，廠家會在硬盤出廠前，對其進行全面校準，將校準過程中找出的缺陷磁道和扇區記錄在P-Iist中，并且在對所有的磁道和扇區的編號過程中，跳過這些缺陷扇區，也就是不給這些缺陷扇區進行地址編號，從而使用戶不能發現和用到它們。
(1) P-Iist
P-Iist又稱為永久缺陷列表，用于記錄硬盤生產過程中產生的缺陷。是廠家使用專門的測試工具發現的缺陷，通常情況下，用戶不要對它進行任何操作。
加入P表不會影響硬盤的容量和讀寫性能，因為硬盤的全部扇區可以劃分為固件區、工作區和保留扇區，而保留扇區用戶是無法直接操作的，它也不包含在硬盤標稱的容量中，所以缺陷扇區被加入P表后，由此而損失的扇區數，將會從保留扇區取出數量相等的扇區來補充。
( 2) G-Iist
G表又稱為增長缺陷列表，用于記錄硬盤在使用過程中產生的缺陷扇區。隨著大容量硬盤的不斷出現，使用中產生缺陷扇區的概率不斷增大，廠商為了避免因此而與用戶產生經濟糾紛和頻繁保修帶來的麻煩。于是，廠商在硬盤中設計了一個自動修復機制，叫做Automatic Reallocation，其功能是：在硬盤的讀寫過程中，如果發現一個缺陷扇區，則自動使用保留扇區中一個備用扇區來替換該扇區，并將缺陷扇區及其替換情況記錄在G-Iist中。
G-Iist包括兩種內容：①在介質校驗過程中格式化命令產生的缺陷；②在格式化命令之前，由硬盤內部功能和自動重新分配功能產生的缺陷。
由于保留扇區在硬盤的內道，讀寫速度慢，同時由于該扇區會導致硬盤的數據存儲在物理上不連續，磁頭讀取該扇區的數據時需要移動較遠的距離，所以缺陷扇區加入G表后會影響硬盤的讀寫速度。
(3)U表
U表即固件區缺陷列表，用于記錄硬盤固件區產生的缺陷，存在于邁拓硬盤和西部數據硬盤中。
(4)道表
道表就是壓縮后的P表。因為固件的存儲空間有限，當向其中加入的缺陷信息達到一定程度時，將無法繼續寫入，這時就可將P表進行壓縮，增加P表容量，繼續寫入缺陷信息。
(5)工作記錄表
硬盤工作記錄表包括硬盤生產和運行過程中的一些輔助信息，如檢測結果、檢測程序動作記錄等。它只有在對硬盤執行“Self Scan”自檢和“Calibrator”校準或進行維修等操作時才需要。在一般用戶的工作狀態下，它們的損壞不會對硬盤的工作產生影響。
1.3.3 S.M.A.R.T．技術簡介
S．M．A．R．T．技術的全稱是Self-Monitoring，Analysis and Reporting Technology，即“自監測、分析及報告技術”。
1.3.3.1 S．M．A。R．T．技術的功能
S．M．A．R．T．技術是一種預警技術，由硬盤的監測電路和相應的監測軟件構成，其監測的對象包括磁頭、磁盤、馬達、電路等。對被監測對象的運行情況與歷史記錄及預設的安全值進行分析、比較，當出現安全值范圍以外的情況時，會自動向用戶發出警告。一些新版本的S.M.A．R．T．技術不但可以提醒網絡管理員注意，自動降低硬盤的運行速度，而且可以將重要數據文件轉存到其他安全扇區，甚至把文件備份到其他硬盤或存儲設備。通過采用s．M．A．R-T．技術，可以有效預測硬盤潛在的故障，提高數據的安全性。
硬盤的故障可以分為兩種：一種是漸發性，另一種是偶發性。S.M.A.R.T．技術只能對漸發性的故障進行監測，如硬盤的主軸馬達逐漸磨損，一些硬盤部件性能的逐漸弱化等故障。而對于一些偶發性的故障，如由于一些人為原因而造成的電路板芯片燒毀，突發的撞擊導致磁頭、介質損壞等，s．M．A．R．T．技術是無能為力的。
S.M.A.RT．技術信息保存在硬盤的固件區內，監測軟件通過一個名“SMARTRETURNSTATUS，的命令對S.M.A.R.T信息進行讀取，且不允許用戶對s．M.A．R.T信息進行修改。若需要對S.M.A.R.T項進行復位，必須使用專門的工具。
1.3.3.2 S-M．A．R．T．技術的參數
S.M.A.R.T．技術規定有專門的檢測參數，由于硬盤結構、性能和定位上的不同，除了ATA-3標準規定的參數外，廠家可以根據自己產品的特性提供不同的S.M.A.R.T檢測參數，用戶可以通過查看這些參數來了解自己硬盤的健康狀況。
由于ATA標準不斷更新，不同型號產品也會有所不同。其中S.M.A.R.T．技術規定的幾個主要檢測屬性如表1-1所示。
