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  内蔵ハードディスク交換 始末記  


(2010年5月)
古いパソコンの内蔵ハードディスクの状態が要注意でいつ壊れるかもしれないと思い込み、ハードディスクの交換にトライしました。内蔵ハードデスクの交換は今までやったことがなかったのでいろいろ調べておそるおそる行い、なんとかハードディスクのクローンの作成、ハードディスクの交換 ともうまくいったのですが・・・

ハードディスクの仕様調査と購入(PATAとSATA)

1.パソコンの仕様と搭載ハードディスクの仕様を調査した
パソコンの仕様 : Fujitu のFMV-E620 (デスクトップ)で2004年製。 OSはWindowsXP Professional  Sp3 。 外観はスリムタワーで取り付け可能なハードディスクは1個だけで増設できないことが判明。交換するしかない。

搭載ハードディスクの仕様 : 日立のHDS722580VLAT20。サイズは3.5インチ、容量は80GB、バッファサイズは2MB、インターフェースはPATA、転送モードはUltra DMA/100 、回転数は7200rpm。

2.内蔵ハードディスクのインターフェースについて調べた
どのような仕様のハードディスクを購入すべきかをはっきりさすため、内蔵ハードディスクのインターフェースについて詳細に調べてみた。
内蔵ハードディスクのインターフェースは昔はPATA(Parallel ATA)であったが、2004年に高速転送ができるSATA-2(Serial ATA )が出てから次第に入れ換わり、現在はSATAが主流。PATAやSATAの中でも規格が順次進歩していて、規格によって転送速度やサポートする容量などに違いがある。手持ちのパソコンがどの規格までサポートしているか正確に調べないと接続できないことがありそうである。
ちなみにPATAという規格名は無く、SATAが出たとき従来のATA規格とこれを区別するため従来のATAをPATAと呼ぶようになったようだ。

PATA (Parallel ATA)
1.IDE(ATA)
IDE(Integrated Drive Electoronics)は、1986年にコンパック社とコナー・ペリフェラル社が開発したパソコンとハードディスクを接続するインターフェースである。これをもとに1989年にハードディスクメーカが共通仕様であるATA(Advanced Technology Attachment)を制定した。
1994年にANSI(米国規格協会)がこれをATA-1として規格化した。
1993年頃までのパソコンでは、IDEハードディスクとパソコンのBIOSとの関係で 528MBを超える容量は認識されず、504MBの壁と呼ばれた(BIOSの問題)。
2.EIDE(ATA-2)
 EIDE(Enhanced IDE)は、ウェスタン・デジタル社が提唱したIDEの拡張仕様で8.4GBまで使える。1994年にANSIがこれをATA-2として規格化し、さらにコマンドの追加をしてハードディスクク以外の機器(CD-ROMなど)とのインターフェースをATAPI(ATA Packet Interface)として規格化した。
なお、IDE、EIDEがサポートしている転送モードは、PIO(Programmed Input/Output)、Singleword DMA、Multiword DMA である。 
3.Ultra ATA (ATA/ATAPI-4)
Ultra ATA はEIDEの拡張仕様で、初めてUltra DMA 転送モードに対応した。転送速度は33MB/sである。この規格から80芯ケーブルが使われるようになった。
1998年にANSIが別規格であったATAとATAPを統合し、ATA/ATAPI-4 として規格化した。Ultra DMA/33 とか、Ultra ATA/33とも呼ばれる。
4.ATA/ATAPI-5
 2000年にANSIが規格化した。転送速度は66MB/s。Ultra DMA/66 とか、Ultra ATA/66とも呼ばれる。
5.ATA/ATAPI-6
 2002年にANSIが規格化した。転送速度は100MB/s。Ultra DMA/100 とか、Ultra ATA/100とも呼ばれる。
 28ビットLBA(Logical Block Addressing) を48ビットに拡張し、128GBを超える容量に対応した。これはもともとMaxtor社が提唱したATAの拡張規格でBigDriveと呼ばれた。
 2002年頃以前に生産されたパソコンはこの規格に対応していないため、128GBの壁がある。
6.ATA/ATAPI-7
 2005年にANSIが規格化した。転送速度は133MB/s。Ultra DMA/133 とか、Ultra ATA/133とも呼ばれる。

SATA (Serial ATA)
 PATAではマスター/スレーブの設定が必要であったがSATAではこれが無くなった。信号のコネクタ仕様も80芯40ピンから7pinに簡素化された。
1.SATA-2
 2004年にANSIが規格化した。転送速度は300MB/s。SATA300 とも呼ばれる。
2.SATA-3
 2008年にANSIが規格化した。転送速度は600MB/s。SATA600 とも呼ばれる。

3.内蔵ハードディスクを購入した
  パソコンの製造年である2004年はSATAが出始めた年であるが、パソコンについていたハードディスクは旧規格のATA/ATA-6 であり、同じ型名の新品ハードディスクはもう売っていない(日立のHDS722580VLAT20)。パソコンとの相性の問題などが不安だったので同じメーカ(日立)の同一タイプの中古品をネットで探した。その結果、容量は違うが同一タイプのHDS722512VLAT80(1980円)が見つかったのでこれを購入した。容量は120GB、バッファサイズは8MB、インターフェース等は同一である。中古品なのですぐ壊れるかもしれないと思ったが、ハードディスク交換のトライそのものものも目的なのでそれでよい。


ハードディスクの交換(クローンの作成)


1.内蔵ハードディスクの交換に必要なツール
ハードディスクケース
ハードディスクの増設ができないので、新しいハードディスクはハードディスクケースに入れて外付け(USB接続)にする必要がある。
ハードディスクケースには、デスクトップパソコン用(3.5”サイズ)とノートパソコン用(2.5”サイズ)がある。またインターフェースによっても違い、IDE用とSATA用がある。IDE用は今後使う機会が少なくなり、SATA用が必要なのは明らかだ。そこでIDE/ATA共用タイプを購入することにした。アマゾンで玄人志向のGW3.5US-PSU/SWを安く売っていて(\2590)、なんとか使えそうだったのでこれを購入した。
実際に使って見てわかったことだが、このハードディスクケースには冷却ファンがついていないためか、Low Level Format などハードディスクを酷使するときは、ハードディスクをファンで冷却する必要があった。(後述)

データ移行ツール
既存のハードディスクのクローンを作成し、丸ごと新しいハードディスクに移すためには専用のツールが必要である。いろいろある中でAcronis True harddisc-replace が最も評価がよさそうで体験版もあるのでこれを使うことにし、Acronis True harddisc-replace Home 2009 体験版 をダウンロードした。

2.ハードディスクケースの接続とデータの移行
新しハードディスクはPATAなので、まずハードディスクのジャンパーピン設定を「マスター」に設定する。設定方法はハードディスク本体に図示されている。「マスター」に設定するのは、新しいハードディスクでOSが起動できるようにするためで(ブータブルディスクにする)、SATAのハードディスクではこのような設定はない。新しハードディスクをハードディスクケースに実装し、USBでパソコンに接続してAcronis True harddisc-replace Home 2009 を起動する。ユーティリティメニューの中に「ディスクのクローンの作成」というのがあるので、これをクリックすると「ディスクのクローン作製ウィザード」が出る(図1)。
自動(推奨)と手動が選択できるが、自動(推奨)を選び「次へ」をクリックする。

図1 ディスクのクローン作製ウィザード

パソコンに接続されているハードディスクが全て表示されるので、その中からソースディスク(移行する元のディスク)を選択し、「次へ」をクリックする(図2)。

図2 ソースディスクの指定
次の画面で、ターゲットハードディスク(移行先のハードディスク)を選択する。(図3)
「次へ」をクリックし、指示に従って進めていくと、いったんパソコンが再起動し、再度Acronis True harddisc-replace Home 2009が立ちあがってクローン作成画面が出る。ソースディスクとターゲットディスクの選択に間違いがないか確認してから(間違ったら大変)、クローン作成を開始する。作成完了のメッセージが出ると、any key を押してパソコンをシャットダウンする。


図3 ターゲットディスクの指定

あとはパソコンから元のハードディスクを取り外して、クローンを書き込んだディスクを取り付ける。なんなく作業は完了し、パソコンを立ち上げると無事に前と同じ画面が出た。ハードディスクの交換成功!

ハードディスクの診断(SMART情報)

ハードディスク本体には、SMART(Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology)情報というデータが書き込んであり、SMART情報をみることによりその時のハードディスクの状態が把握でき、障害や故障の予測ができる。今回購入した日立のHDS722512VLAT80はどの程度のものか、SMART情報を見て診断したいと思ったが、見方がよくわからない。調べてみると、ハードディスク 番町 や ウィキペディアのSMART に詳しい説明があった。ハードディスクの寿命評価は、どうも代替処理済みのセクタ数、代替処理保留中のセクタ数がどのくらい発生しているかが最も重要なようだ。代替処理領域を使ってしまって回復不能セクタが発生している場合は危篤状態にあり、即ハードディスクの交換が必要という状態のようだ。
SMART情報を見るためには、ハードディスク診断ソフトを利用する必要があるが、いろいろあるソフトの中でよさそうな次のソフトを使って今回購入した日立のHDS722512VLAT80のSMART情報を見てみた。

1.HD Tune
定番のフリーのハードディスク診断ツールで、SMARTによるヘルス情報、エラースキャン(破損クラスタのチェック)、ハードディスクの基本情報の表示、ベンチマークテスト、ハードディスクの現在温度の表示 ができる。なお外部接続したハードディスクに対しては、SMART情報は見えなかったが、エラースキャンはできた。
(1)SMARTによるヘルス情報
 Reallocated Sector Count(代替処理済みのセクタ数)が38個あり、しきい値の5を大幅に越していて黄色に塗られ、要注意になっている。また黄色になってはいないが、Current Pending Sector(代替処理保留中のセクタ数)も2個ある。ただOffline Uncorrectable(回復不可能セクタ数)は0なので、どのくらいかはわからないが、まだ代替処理領域が残っているのが救いだ。
ハードディスクの使用時間が51956Hもあり、1日24時間連続した使ったとして5年と11ヶ月使っていたことになる。サーバーなど連続通電のパソコンに使っていたのだろう。51956時間使って代替処理済みのセクタ数が38個というのは多いのか少ないのかよくわからないが、今後この数がすぐに増えていくようだと非常に危ない。
中古ハードディスク販売ショップでは、不良セクタなしとは書いてあっても使用時間や、代替処理済みセクター数までは書いていない。代替処理してあれば当然不良セクターはなくなる。正直に書いたら売れないからだろう。


図4 HD Tune によるハードディスク診断結果
(2)破損クラスタのチェック
   HD Tune では、図5のようにエラースキャンで破損クラスタの診断ができる。交換したハードディスクには破損部分はなかった。代替処理しているのだから無くて当たり前で、これであったら売れない。なお、クイックスキャンでは破損クラスタを見逃すことがあるそうで、正確にはノーマルスキャンを行う必要があるが時間がかかる。このハードディスクではノーマルスキャンに50分かかった。

【参考】 セクタとクラスタの違い
セクタ(アロケーション ユニット) はディスク上のデータを読み書きする物理的な最小単位で、クラスタはOSがデータを扱う最小単位である。セクタはOSがプログラムやデータを管理する単位としては小さ過ぎるので、セクタを数個まとめたクラスタを管理の最小単位としている。いくら小さなデータでも最低1クラスタの領域を占有することになる。セクタが小さいほどディスク領域の使用効率は良くなるが、アクセスに時間がかかるようになる。NTFSファイルシステムの規定値では、セクタサイズは4KB、クラスタサイズは8セクタ(32KB)であるが、フォーマット時の設定で変えることができる。


図5 HD Tune のクラスタ破損チェック


2.Crystal Disc Info
これも定番のフリーのハードディスク診断ツールだが、何よりも外部接続ハードディスクのSMART情報をみることができるのがよい。中には認識しないハードディスクもあるようだが、サポートしているハードディスクがリストで明記されている。なんと今回購入したハードディスクケース(玄人志向のGW3.5US-PSU/SW)もサポートされていて、正常に認識できた。図6で、ドライブC:が内蔵ハードディスク、ドライブE:がハードディスクケースに入れた外付けハードディスクである。図はドライブC:を選択した時の図である。
このツールでも、代替処理のセクタ数と代替処理保留中のセクタ数が要注意になっている。

図6 Cristal Disc Info によるハードディスク診断結果

2.ファイナルハードディスク診断2007
推定寿命の予測ができるというので、今までこのハードディスク診断ツールを使っていた。もとのハードディスクを診断したときスピンアップ時間が50%を切り、状態確認が必要というレベルになったため交換してみようかと思ったのがきっかけである。
ところが購入した中古のハードディスクを診断してみると、やはりスピンアップ時間が状態確認が必要というレベルになっていて(図7、図9)、予想寿命まで表示されている(図9)。

図7 ファイナルハードディスク診断2007 によるハードディスク診断結果
スピンアップ時間の変化をグラフ表示したものが図8で、この図からスピンアップ時間がしきい値24に到達する日を推定し、それを予測寿命としているようだ。これを信用すると寿命は2010年8月5日で(図9)、あと3カ月ということになる。しかしネットでこのツールのユーザー口コミ情報を調べてみると、監視を始めた当初は推定寿命が短く出るが、だんだん長くなっていったとの報告も散見できる。
それよりも肝心の代替処理に注意喚起がないのは問題だ。このツールは使い方に注意しないといけない。

図8 ファイナルハードディスク診断2007 によるスピンアップ時間のグラフ

図9 ファイナルハードディスク診断2007 による寿命予測

結果として購入した中古のハードディスクの状態はよくない。
元のハードディスクの代替処理のセクタ数と代替え処理保留中のセクタ数を改めて調べてみると、いずれも全く発生しておらず0個であった。元のハードディスクの方がよっぽどよかった。スピンアップ時間もそんなに問題になるようなレベルではなさそうだ。
というわけで、元のハードディスクに戻すことにした。がっくり!


ディスクを元に戻す(Low Level Format)

パソコンに付いていた元のハードディスクは、あろうことか捨てようと思ってハードディスクケースに入れ、Acronis True harddisc-replace Home 2009 にあるクリーンアップユーティリティでデータを完全に消去してしまっていた。
そのため、仕方なくパソコンの管理ユーティリティを使って、ハードディスクを再フォーマットした。

WindowsXPの場合のフォーマット方法
マイコンピュータを右クリック → 管理(G) → ディスクの管理 を選び、 表示されるダイアログに従って、パーテーションの作成(拡張パーテーション)、論理ドライブの作成(NTFS) を行う。

下図はディスク1のフォーマットが完了した時の図で、フォーマットする前は「未割り当て」だった表示がフォーマット後は「正常」に変わる。

図10 ハードディスクのフォーマット(パーテーションの作成と論理ドライブの作成)
ファーマットした元のハードディスク(ディスク1)を、HD Tune でエラースキャンした。すると一か所破損したクラスタが現れたので Check Disc を使って、不良セクタの修復を試みた。

WindowsXPの場合のCheck Disc の方法
対象のディスク(図10のディスク1)を右クリック → プロパティ → ツール → エラーチェック を選択し、「チェックする」ボタンをクリックすると図11の画面が出る。ここで「不良セクタをスキャンし、回復する」にチェックを入れておくと、データのない部分も含めて全エリアをチェックしてくれる。
今回はハードディスク内にデータを何も入れてないので、「ファイルシステムエラーを自動的に修復する」にはチェックを入れなかった。

図11 ハードディスクの不良セクタのチェック
ところがチェックの途中でハードディスクケースの電源が落ち(電源ランプが消える)、チェックが中断する症状が出た。もう一回やっても同じ。どうもハードディスクの温度が上がりすぎてハードディスクケースの電源が落ちるようだ。ACアダプターはハードディスクケースの外にあるし、加熱保護回路が付いているとは思えないし、理由はよくわからない。ハードディスクケースのカバーを外して扇風機でハードディッスク冷やしながら再度行ったところ、今度は最後まで正常にチェックできた。
ところが何回やっても修復完了のメッセージがでず、破損個所の修復もできていない。

Low Level Format の方法
ネットで情報を調べてみると、Low Level Format(物理フォーマット)を行うと、ハード゙ディスクの修復できることが多いということがわかった。
Low Level Format では、ハードディスクの全セクターを調べ、不良なセクターはあらかじめ用意されている代替えセクター部分に割り当てし、全セクタを配置し直すらしい。
Low Level Format ツールはハードディスクメーカー各社から出ているが、OS上からは動作できず、通常はブータブルCDやFDDから起動する。
各種ツールを調べていると、WindowsXPから起動できるフリーのLow Level Format ツール、HDDGURUのHDD Low Level Format Tool が見つかった。
このツールは多くのメーカのハードディスクに対応していて、図12はこのツールを使った時の図である。USB接続のハードディスクが認識できているのがわかる。これを使ってハードディスクケースにいれたハードディスクのLow Level Format を行うことができた。
Low Level Format を行う場合も、ハードディスクを扇風機で冷却する必要があった。そうしないとハードディスクケースの電源が落ちた。

図12 HDDGURUのLow Level Format Tool
Low Level Format は1時間ぐらいかかったが、無事終了した。Low Level Format をしたハードディスクをHD Tune でエラースキャンすると、今度はエラーセクタが出なくなった。 
そのあと、再度ハードディスクの交換を行って元の状態に戻った。HD Tune や Crystal Disc Info で診断すると全て正常だ。 万歳!

(おわり)


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