Ремонт системных плат

Ремонт системных  плат (начальные сведения)

Основная и самая сложная  плата ПК называется материнской (motherboard), генеральной, системной платой (СП), поскольку она содержит сердце ПК — микропроцессор. На ней также размещены несколько сверхбольших интегральных схем (СБИС), ОЗУ, ПЗУ и ряд других микросхем, переключатели — перемычки режимов работы ПК, разъемы расширения для подключения плат адаптеров и контроллеров.

На рисунке 1 изображена материнская  плата с размещенными на ней интегральными схемами, слотами, разъемами, перемычками.

 

                           

                                                  Рисунок 1

А —   основной разъем к блоку питания/Primary power

connector

В —   разъем для шины VESA/VESA feature connector С —   видеопамять/Video memory и слоты (разъемы) расширения/expansion sockets

D — два разъема интерфейса PCI IDE/ PCI IDE interfaces E — разъем параллельного порта/Parallel port connector F —   разъем для флоппи-дисковода/Floppy drive connector

G —   положение перемычек/Configuration jumpers

H -   National PC87306 I/O controller

I  —   цепи регулировки напряжения/Voltage regulation

circuitry J —  четыре разъема для SIMM-микросхем (два банка)/

SIMM sockets (two banks) L —  разъем  для  вторичного  кэша/CELP  socket  for

secondary cache M—  разъем   для   процессора  типа   Pentium/Pentium

processor socket

P —   системный контроллер/82437РХ system controller (TSC)

R —  три слота расширения ISA/Three ISA expansion

connectors S —   перемычки тактового генератора/Clock Multiplier

Jumper T —   флэш-память для системного BIOS/Flash EEPROM

for system BIOS U —   четыре   слота   расширения   PCI/PCI   expansion

connectors W—   пользовательский вход для видео/Custom video

header for I/O panel

X —   разъем для CD-ROM/CD-ROM connectors Y —   низковольтный разъем для шины PCI/3.3 volt PCI

bus power connector

Z —   графический контроллер/PCI graphics controller AA—   аудиовход/Audio connector for I/O panel BB —  два разъема последовательных портов/Two serial ports CC—   разъем  для  клавиатуры типа AT/AT  Keyboard

Connector

На следующем рисунке (рис. 2) изображена системная плата  с разъемами для ленточных  кабелей, соединяющих встроенные в  системную плату адаптеры с периферийными  устройствами — дисководами (floppy), жестким диском — первичным, или главным, и вторичным, или подчиненным (primary IDE, secondary IDE), разъемом для принтера (parallel port).

Квадратной точкой обозначено место контакта № 1 — ленточный кабель, подключаемый к разъему, со стороны

Рисунок 2

первого контакта окрашен в цвет, отличный от цвета самого ленточного кабеля.

 

         Диагностика неисправностей и  ремонт СП

     Диагностика неисправностей и ремонт СП — это сложное, трудоемкое, но тем не менее вполне посильное и очень интересное дело. Итак, вы пришли на работу, включили ПК и по прошествии некоторого времени убедились в том, что ПК не работает, а все признаки указывают на выход из строя системной платы/motherboard.

Как найти место неисправности?

Неисправность СП может быть обнаружена при первоначальном запуске ПК (самотестировании, загрузке операционной системы), при прогоне программ и в процессе работы (спустя 20-30 мин. после включения).

Прежде всего воспользуйтесь визуальной и звуковой сигнализацией, которая предусмотрена в ПК. Визуальная сигнализация обеспечивается программой самотестирования (Power On Self-Test —POST), записанной в ПЗУ BIOS и при каждом запуске ПК автоматически проверяющей правильность работы его узлов, микросхем СП и блоков ПК (об этом мы говорили выше).

Если, например, на экране дисплея  высвечивается код ошибки 107, то по листингу этой программы можно определить, что не прошел тест NMI, т. е. ПК не сможет выполнить немаскируемое прерывание, вызванное какой-либо аппаратной неисправностью.

Далее сервис-инженер с  помощью измерительной аппаратуры и электрической схемы СП определяет место неисправности. При выходе из строя ПЗУ BIOS выполнение тестовой программыPOST становится проблематичным и ошибки на дисплее не высвечиваются. Звуковая сигнализация (различные сочетания коротких и длинных гудков) также позволяет локализовать неисправность. Например, пять коротких гудков обычно свидетельствуют о выходе из строя микропроцессора, а девять коротких — об ошибке в контрольной сумме ПЗУ BIOS.

Выход из строя ПЗУ BIOS, потеря или искажение информации о конфигурации, хранимой в энергонезависимом ОЗУ (CMOS) на СП — вот примеры часто встречаемых неисправностей СП.

Диагностика неисправностей осуществляется двумя способами: программно и с помощью приборов (осциллографа, логического пробника и анализатора).

Программный способ реализуется  с помощью встроенной программы POST, специальных диагностических программ (Checklt, Norton Disk Doctor, QAPlus и др.), а также с использованием диагностических плат, например типа ДП-1 фирмы «РОСК».

Диагностическая плата устанавливается  в свободный разъем СП, и после  включения ПК на ее индикаторе отображается код ошибки. Применение диагностической платы существенно повышает вероятность верной локализации неисправности. Большинство зашитых в платы диагностических программ написаны в расчете на то, что микропроцессор работает правильно.

Такой подход вполне оправдан, поскольку микропроцессор выходит из строя очень редко.

Необходимо отметить, что  наличие листинга с исходным текстом BIOS на ассемблере намного увеличивает шансы самостоятельно разобраться со своими проблемами. Для диагностики вторым способом требуются определенные знания в области электроники и вычислительной техники и навыки работы с тестовым оборудованием.

Методика  поиска неисправностей этим способом состоит в последовательной проверке:

•   правильности установки всех переключателей режимов работы СП;

•   напряжений питания СП ±5 В и ±12 В;

•   всех кварцевых генераторов, тактовых генераторов и линий задержки (кстати, линии задержки часто выходят из строя);

•   работы микропроцессора (наличие штатных сигналов на выводах);

•   функционирования шин адресов, данных и управления;

•   сигналов на контактах микросхем ПЗУ и ОЗУ;

•   сигналов на контактах разъемов расширения СП;

•   временной диаграммы работы набора СБИС и схем малой степени интеграции.

Если вы хорошо знакомы  с аппаратной частью ПК, имеете достаточный опыт диагностики и ремонта и располагаете электрическими схемами СП, то найти неисправную компоненту не составит для вас особого труда. Далее нужно будет лишь позаботиться о том где приобрести исправную и как ее заменить без особого ущерба для электронной схемы системной платы.

В альтернативном случае,е ели неисправная компонента не поддается определению или нет возможности для ее замены, вам просто придется поменять системную плату на исправную.

Статистика  неисправностей сверхбольших интегральных схем (СБИС)

Чаще всего причинами  неисправности СП являются некачественная разводка платы, низкий уровень технологии производства и плохая сборка. Если в 1989—1990 гг. выходили из строя в основном буферные микросхемы и периферийные БИС, то сейчас наиболее слабое звено — микросхемы из набора СБИС.

Темпы разработки и внедрения  новых наборов СБИС для СП возросли настолько, что в производство иногда идут технологически необработанные изделия, которые характеризуются низкой надежностью.

Модификации СБИС на СП некоторых  поставщиков меняются каждые два месяца. При таком коротком цикле разработки полноценное тестирование микросхем провести невозможно. Известны случаи, например, когда микросхемы из набора СБИС даже не поддерживали работу двух 32-разрядных каналов прямого доступа.

В начале 90-х годов цены на большинство ввозимых в страну компьютеров существенно снизились. Ухудшилось, правда, и качество сборки их системных плат. Создается впечатление, чтоснижение цен связано не с автоматизацией производства, а с применением более дешевого ручного труда. СБИС начали запаивать вручную, а это отнюдь не лучший вариант. С повышением степени интеграции элементов размеры СП уменьшаются.

Локальные перегревы СП стали  сегодня довольно частым явлением, хотя качество сборки становилось лучше.

Центральный процессор, платформы, чипсеты (наборы микросхем)

Центральный процессор. В таблице 7 показано хронологическое усложнение центрального процессора и улучшение его характеристик.

Например, шина процессора Pentium Pro отличается от шины процессора Pentium, так что он несовместим с его разъемом. Компонентная шина процессора Pentium разработана для взаимодействия с внешней шиной.

При изготовлении процессора Pentium Pro используются те же самые технологические этапы изготовления и корпу-сирования, что и при изготовлении процессора Pentium. Корпус имеет две полости, что делает его размеры на 40% больше, чем корпус процессора Pentium.

Оба кристалла укреплены  в соответствующих полостях корпуса, и сигналы передаются между ними при помощи стандартной техники корпусирования PGA.

Рассеиваемая мощность пропорциональна  тактовой частоте процессора и квадрату напряжения питания. Первый процессор Pentium Pro работал на частоте 150-200 мгц с напряжением 2.9 вольт и имел пиковую мощность рассеяния 20 ватт. Рассеиваемая мощность для всех процессоров зависит и от выполняемого программного обеспечения. Для обычных кодов на процессоре PentiumPro она составляет в среднем около 14 ватт.

Система кэширования процесора Pentium Pro не только упрощает разработку системы, но также и экономит место. Ядро процессора может связываться с этим кэшем на максимальной скорости. К тому же эта кэш не блокируемая, что означает, что обработка запроса на шине процессора Pentium Pro не останавливает процессор и не блокирует последующие запросы на шине. Например, когда необходимые данные отсутствуют в кэш, процессор Pentium Pro продолжает обрабатывать другие инструкции одновременно с инициированием транзакции (пересылки) на шине для получения необходимых данных. Эти исполняемые инструкции могут вызвать очистку кэш, что вызовет дальнейшие транзакции на шине. Процессор Pentium Pro может обслуживать до четырех таких незапланированных транзакций.

Что касается мультипроцессорной конфигурации с Pentium Pro, то здесь можно сказать следующее. Шина процессора Pentium Pro была разработана для поддержки нескольких процессоров PentiumPro, связанных параллельно. Компонентная шина процессора Pentium Pro — это симметричная мультипроцессорная шина, и полностью поддерживает протокол MESI. Поддерживается естественная многопроцессорность при проектировании систем на процессоре Pentium Pro; это означает отсутствие необходимости в дополнительной системной логике, т. к. процессор PentiumPro уже включает всю логику, необходимую для поддержки до четырех процессоров Pentium Pro. Это является легким и рентабельным для проектировщиков систем, нужно только установить разъемы для дополнительных процессоров Pentium Pro.

Процессор Pentium Pro не является 64-битным. Подобно всем процессорам фирмы Intel начиная с процессора Intel386 (TM), Pentium Pro — 32-битный процессор. Регистры общего назначения — те же самые, что у предыдущих поколений процессоров архитектуры Intel с тем же набором инструкций, лишь только с одной новой инструкцией.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7

Микропроцессор	Когда разработан	Такт, частота/Clock Speed	Ширина шины/Bus Width	Число транзисторов (технология)	Адресуемая память/Addressable Memory	Общая память/Virtual Memory	Краткое описание
	1971	108 КГц	4 bits	2,300 (10 микрон)	640 байт		Первыймикрокомпьютерн. кристалл (чип), арифметические операции
8008	1972	108 КГц	8 bits	3,500	16Kb		Операции с данными, символами
	1974	2 МГц	8 bits	6,000 (6 микрон)	64Kb		10Х the performance of the 8008
4004	1978	5,8, 10МГц	16 bits	29,000 (3 микрон)	1Mb		Десятикратное улучшение  характеристик 8080-го процессора
8088	1979	5,8 МГц	8 bits	29,000 (3 микрон)			Аналогичен 8086-му, за исключением 8-битовой внешней шины
80286	1982	8,10,12 МГц	16 bits	134,000 (1,5 микрон)	16Mb	1 Гигабайт	3-6-кратное улучшение характеристик  8086-го
Intel386 (TM)DX	1985	16,20, 25,33 МГц	32 bits	275,000 (1 микрон)	4 Gb	64 Терабайт	Первый Х86 чип с 32-битовой  обработкой данных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 7

Микропроцессор	Когда разработан	Такт, частота/Clock Speed	Ширина шины/Bus Width	Число транзисторов (технология)	Адресуемая память/Addressable Memory	Общая память/Virtual Memory	Краткое описание
Intel386 (TM)SX	1988	16,20 МГц	16 bits	275,000 (1 микрон)	4 Gb	64 Терабайт	16-битовая адресная шина  с возможностью 32-битовой обработки  данных
Intel486(TM)DX	1989	25,33, 50 МГц	32 bits	1,200,000 (1 микрон, 0,8 микрон)	4 Gb	64 Терабайт	С кэшем 1-го уровня на чипе
Intel486(TM)SX	1991	16,20, 25,33 МГц	32 bits	1,185,000 (0,8 микрон)	4 Gb	64 Терабайт	Аналогичен 486(ТМ) DXно без мат. сопроцессора
Pentium®	1993	60,66, 75,90, 100,120 133,150 166 МГц	32 bits	3,1 миллион (0,8микрон)	4 Gb	64 Терабайт	Суперскалярнаяархитектура 5Х с характеристиками 33 МГц процессора Intel486 DX
Pentium® Pro	1995	150,180 200 МГц	32 bits	5,5 миллион (0,32 микрон)	4 Gb	64 Терабайт	Дальнейшее развитиесуперскалярнойархитектуры высокопроизводительного процессора
AMD	2000	500-700 МГц	32 bits	10 миллионов (0,16 микрон)	4 Gb	64 Терабайт	Тоже