Соединение между устройствами PCI-Express называется линками (link) и состоят из одной (называемой 1x) или нескольких (2x, 4x, 8x, 12x, 16x или 32x) двунаправленных последовательных линий (lane). Пропускная способность современной шины PCI-Express версии 1.1 с разным количеством линий приведена в табл.1:

Таблица 1

Число линий PCI Express	Пропускная способность в одном направлении, Гб/с	Суммарная пропускная способность, Гб/с
1	0,25	0,5
2	0,5	1
4	1	2
8	2	4
16	4	8
32	8	16

Однако в текущем году получит распространение новая спецификация PCI-Express 2.0, в которой пропускная способность каждого линка увеличилась до 0,5 Гб/с в каждую сторону (при сохранении совместимости с PCI-Express 1.1). Кроме того, в PCI-Express 2.0 вдвое увеличена подводимая по шине мощность питания - 150 Вт против 75 в первой версии стандарта; а также, как и HT 3.0, обеспечивается потенциальная возможность "горячей" замены интерфейсных карт (провозглашенная, но не реализованная в версии 1.1).

1.4.14 разновидности интерфейса SATA

Первая версия последовательного интерфейса дисковых накопителей Serial ATA (SATA/150) имела максимальную пропускную способность 150 Мб/с (или 1,2 Гбит/с), что незначительно выше, чем у заменяемых им параллельных интерфейсов АТA100 и ATA133 (100 и 133 Мб/с соответственно).

Второе поколение Serial ATA - SATA/300, работает на частоте 3 ГГц, обеспечивая пропускную способность до 300 Мб/с (2,4 Гбит/с). Также накопители SATA/300 обрели полную поддержку технологии Native Command Queuing (NCQ), оптимизирующей очередность обработки управляющих команд. Другим достаточно любопытным нововведением является то, что к одному SATA/300 каналу через специальные концентраторы можно подключать до 15 жестких дисков (обычный SATA мог работать только в режиме "один разъем - один диск"). Теоретически SATA/150 и SATA/300 устройства должны быть полностью совместимы, однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное переключение между типами интерфейса (например, с помощью специального джампера). [7]

Для подключения внешних устройств служит интерфейс eSATA (External SATA), в котором реализован режим "горячей замены" (англ. Hot-plug). Для подключения устройств eSATA требуется два кабеля: для шины данных (длиной не более 2 м) и питающий. Максимальная скорость передачи данных по интерфейсу eSATA выше, чем у USB или FireWire, и достигает 2,4 Гбит/с (против 480 Мбит/c у USB и 800 Мбит/с у FireWire). При этом существенно меньше нагружается процессор компьютера.

1.4.15 RAID

Массивы RAID позволяют работать с несколькими физическими накопителями как с единым устройством. Для чего? Что бы повысить надежность хранения данных, а также увеличить скорость работы дисковой подсистемы. Обе эти задачи решают RAID-массивы нескольких типов:

RAID 0 (Stripe) - несколько физических дисков (минимум - 2) объединяются в один "виртуальный" диск, обеспечивающий максимальную производительность (за счет рассредоточения данных по всем дискам массива) дисковых операций, но надежность хранения данных при этом не превышает надежности отдельного диска;

RAID 1 (Mirror) несколько физических дисков (минимум - 2) работают синхронно на запись, полностью дублируя содержимое друг друга. Самый надежный способ защиты информации от сбоя одного из дисков, но, при этом, и самый "расточительный" - ровно половина объема массива тратится на резервирование данных;

RAID 0+1 (иногда называется RAID 10) - комбинация двух первых вариантов, объединяющая высокую производительность RAID 0 и надежность RAID 1, сохраняя, впрочем, и их недостатки. Для создания такого массива необходимо минимум 4 диска;

RAID 5 - является своеобразным компромиссом между массивами RAID 0 и RAID 1: использует распределенное хранение данных аналогично RAID 0, но надежность хранения данных повышается за счет включения избыточной информации (коды четности), записываемой на различные диски массива по очереди. Для организации массива RAID 5 необходимо использовать минимум 3 диска;

Matrix RAID - технология, реализованная фирмой Intel в последних моделях своих южных мостов (начиная с ICH6R), позволяющая организовать всего на двух физических дисках несколько массивов RAID 0 и RAID 1.

Кроме того, в массивах RAID 0 часто используется режим "Span" (иначе - JBOD), когда все имеющиеся диски просто объединяются в один, без рассредоточения данных по дискам. Такой режим обеспечивает наибольшую эффективную емкость массива, однако скорость работы системы будет относительно невысокой.

1.4.16 BIOS

BIOS (Basic Input/Output System) - основная система ввода/вывода, зашитая в ПЗУ (отсюда название - ROM BIOS) представляет собой набор программ, необходимых для быстрого тестирования и низкоуровневой настройки компьютерного "железа", а также для организации последующей загрузки операционной системы. [14]

Обычно для каждой модели системной платы разрабатывается своя собственная версия (на компьютерном сленге - прошивка) базового BIOS, разработанного одной из специализированных фирм - Phoenix Technologies (Phoenix Award BIOS) или American Megatrends Inc. (AMI BIOS).

Раньше BIOS зашивался в однократно программируемые ПЗУ (маркировка чипа 27xxxx) либо в ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием (имеется прозрачное окно на корпусе микросхемы), поэтому его перепрошивка пользователем была практически невозможна. В настоящее время в основном выпускаются платы с электрически перепрограммируемыми ПЗУ (Flash ROM, маркировка чипа 28xxxx или 29хххх), которые допускают перепрошивку BIOS средствами самой платы, что позволяет оперативно добавлять в систему поддержку новых устройств (или функций), исправлять мелкие огрехи разработчиков, изменять заводские умолчания и пр. [1]

1.5 Блок Питания для компьютеров. Общие сведения

Рисунок 1.5.1

Мощность и производительность компьютеров постоянно возрастают. Из-за этих характеристик вырастает не только их собственная цена, но также и расходы на их использование. Особенно это относится к энергопотреблению. Хотя AMD и Intel уже начали сокращать расход энергии, в том числе и для "старших" 130-Вт моделей процессоров, с помощью технологий SpeedStep и Cool'n'Quiet, видеокарты от ATI/AMD и nVidia продолжают потреблять огромное количество энергии. Уровень энергопотребления в 200 или более ватт для современных видеокарт отнюдь не является выдающимся. Наборы же из двух карт, связанных с помощью SLI или CrossFire, могут вносить до 500 Вт в общее энергопотребление системы. [11]

Производители блоков питания (Рис.1.5.1) немедленно реагируют на возросшие потребности. В этом году на конференции Computex несколько производителей объявили о поставках блоков питания (сокращённо БП) с заявленной мощностью 2 000 Ватт. Компания Gigabyte, работающая на нескольких международных рынках, более известная своими материнскими платами и видеокартами, объявила о новом семействе блоков питания Odin, названных в честь одноглазого бога скандинавов, с мощностью в 550, 680 и 800 Ватт.

Опытные пользователи и моддеры озадачены поиском идеального блока питания, руководствуясь, в основном, желанием иметь лучшие и самые дорогие комплектующие. Но благодаря широкому обсуждению грядущего глобального потепления и экологических проблем, OEM-сборщики и обычные пользователи начинают задумываться над тем, насколько необходимы такие невероятные мощности.

1.5.1 Необходимый компонент

Ранее блоки питания редко упоминались в разговорах о компьютерных технологиях. Обсуждали, в первую очередь, материнские платы, процессоры, жёсткие диски и память. Блоки питания обычно воспринимались как необходимый, но не слишком интересный компонент системы. О нём обычно вспоминали лишь тогда, когда он не входил в стоимость корпуса для ПК. Однако сегодня блок питания превратился в одну из важнейших частей компьютера, которая должна соответствовать не менее строгим требованиям, чем, например, материнская плата.

Ознакомиться со специализациями БП можно на сайте formfactors.org в статье "ATX12V Power Supply Design Guide". С течением времени этот документ пополняется последними разработками проблем экономии и обеспечения питанием. Документ был последний раз серьёзно обновлён в марте 2005, с версией 2.2 Последние спецификации стали довольно объёмными, так как включают не только описание форм-фактора и габаритов типичного 12-В блока питания, но и рабочие напряжения и отклонения, а также расположение вентиляторов, при котором достигается наилучшее охлаждение блока питания и системы. Они же требуют, чтобы выдаваемые напряжения могли быть сконфигурированы отдельно, независимо друг от друга. Такие индивидуальные источники называются линиями (rails) в терминологии блоков питания.

Сейчас спецификации ATX12V настолько исчерпывающи и строги, что производители БП могут только выбирать, какой версии спецификаций они будут придерживаться. Однако спецификации не должны восприниматься как система оценки качества. Как и всегда, качество БП зависит от технических наработок производителя и от компонентов, которые они используют для их реализации.

1.5.2 Блоки питания без вентиляторов

Расход энергии компьютера во многом зависит от сценариев его использования. Чтобы БП соответствовали требуемому энергопотреблению различных сценариев, производители выпускают модели разной мощности. Это область, в которой у производителей развязаны руки, и они могут предугадывать пожелания пользователей и идти им навстречу. Большинство модельных рядов БП начинаются с отметки в 300 ватт. На протяжении долгого времени разница между соседними моделями составляла 50 Ватт. Но с ростом мощности до 500 ватт выросла и разница в мощности между соседними моделями.

Другая техническая область, в которой что-то можно придумать, - это разработка активных и пассивных систем охлаждения. Выбор здесь зависит от того, как данный компьютер будет использоваться. БП с активным охлаждением, включающие, по меньшей мере, один вентилятор, служат также и для охлаждения всего корпуса, а не только цепей питания. Так сложилось из-за стандартов ATX, которые требуют от БП вентиляции, в том числе, и корпуса ПК. Старые блоки питания обычно включали в себя вентиляторы диаметром не более 80 мм и всасывали тёплый воздух из корпуса и выдували его наружу. Сегодня всё больше БП оснащаются большими 120-миллиметровыми вентиляторами. Из-за выросшего диаметра при том же количестве оборотов перекачивается больше воздуха. Кроме того, большие вентиляторы БП могут работать с меньшей угловой скоростью, создавая тем самым меньше шума. Большинство 120-миллиметровых вентиляторов располагаются на нижней стороне БП, тогда как модели диаметром 80 мм приделывались к задней стенке, то есть находились прямо на задней панели корпуса. Более длинный путь от вентилятора до отверстия выброса воздуха также означает более низкий уровень шума.

Рисунок 1.5.2.1

В серии Odin (Рис.1.5.1) от Gigabyte используются 120-миллиметровые вентиляторы.

Забавно, но те, кто выбирают пассивное охлаждение для своего БП, обычно бывают вынуждены устанавливать где-нибудь в корпусе ещё один вентилятор. В противном случае можно повредить важные компоненты системы.

Уровень шума, создаваемого компьютером, в некоторых случаях, очень важен. Например, в медиацентрах или компьютерах для домашнего кинотеатра (HTPC), которые обычно находятся в гостиной и используются, в основном, для развлечений. Эти типы компьютеров часто комплектуются блоками питания с пассивным охлаждением, чтобы свести уровень шума к минимуму. В идеальном случае в таких ПК вообще не должно быть активного охлаждения. Поэтому остальные комплектующие тщательно подбираются так, чтобы тепла выделялось меньше, чем в обычном настольном компьютере, - это позволяет предотвратить возможный перегрев деталей.

1.5.3 Подбор комплектующих

Компоненты, подбираемые для особых ПК, должны соответствовать стандартным интерфейсам, которые эволюционируют с течением времени. Так, в феврале 2003 года основной разъём питания для материнских плат стал больше на 4 контакта: раньше было 20, а теперь 24. Это требовалось для поддержки видеокарт PCIe, которые могут потреблять до 75 ватт от интерфейса материнской платы. Кроме того, наиболее производительные PCIe-видеокарты получали дополнительное питание через дополнительный шестиконтактный кабель напрямую от блока питания. Сегодня так же работают карты из серий nVidia 8800 и ATi/AMD 2900.

Рисунок 1.5.3.1 - Такой 24-контактый разъём питает современные платы.

Рисунок 1.5.3.2 - Через этот шестиконтактный коннектор PCIe-видеокарты получают дополнительное питание.

Рисунок 1.5.3.3 - Разъёмы справа подключаются к проводам, идущим напрямую от БП.

Из-за быстрого распространения жёстких дисков стандарта SATA, число разъёмов типа Molex в современных БП уменьшилось. Эти коннекторы обычно обозначаются шифром 0015244048, но также возможен код 8981-04P, использующийся в ATX12V Power Design Guide ("Руководство для разработок в области питания стандарта ATX12V"). Но четырёхконтактные Molex-разъёмы до сих пор используются для обеспечения питания жёстких дисков UltraATA и других устройств (в основном, CD/DVD-приводов).

Рисунок 1.5.3.4 - Разъёмы питания таких ATA-устройств, как CD-приводы и жёсткие диски.

Рисунок 1.5.3.5 - Разъём питания SATA.

Рисунок 1.5.3.6 - Старый добрый флоппи-дисковод не меняет своего разъёма питания с 1980 года.

1.5.4 Модульные кабели и разъёмы

Другая тенденция развития БП - упрощение использования кабелей, попытка распутать тот узёл, который можно сейчас увидеть почти в любом компьютере. К дешёвым БП основные кабели подключены заранее. Это приводит к нежелательным последствиям, так как все неиспользуемые кабели всё равно находятся внутри корпуса. А это ухудшает циркуляцию воздуха.

Если вы добавите несколько долларов, то сможете приобрести блок питания с меньшим набором заранее подключённых кабелей, включающим только наиболее важные. Остальные, если потребуется, могут быть подключены через модульные разъёмы. Это не только улучшает обмен воздуха, но и делает содержимое компьютера более приятным на вид (конечно, если у вас в корпусе есть окно).

Рисунок 1.5.4.1 - Решения с модульным подключением кабелей есть у многих производителей, в том числе и у БП Gigabyte Odin.

Рисунок 1.5.4.2 - В комплект поставки входит небольшая сумочка для ненужных кабелей.

Рисунок 1.5.4.3 - Комплект поставки.

1.5.5 Когда ломается блок питания

Иногда заявленные производителем спецификации расходятся с реальными техническими характеристиками. Из-за этого и случается, что многие дешёвые БП, при изготовлении которых производители больше заботятся о количестве, чем о качестве, не отличаются высоким КПД или часто подводят в некоторых конфигурациях. А высококачественные блоки питания, по нашему опыту, работают без сбоев. Это подтверждается и проводимыми нашей лабораторией тестами на стабильность, в которых пять из девяти моделей с мощностью менее 550 Ватт не выдержали 24-часовой проверки.

Некоторые производители склонны немного преувеличивать выходную мощность своих БП. Это приводит к тому, что многие официальные характеристики просто недостижимы на самом деле. К сожалению, это также может приводить к недостаточному питанию компонентов системы и вызывать периодические сбои. Кроме того, детали БП сами нуждаются в энергии, а это может приводить к увеличению или уменьшению общего энергопотребления и тепловыделения, в зависимости от качества этих деталей. Как и в случае с материнскими платами, неисправные конденсаторы блоков питания могут становиться причиной крушения всей системы

1.5.6 Мифы о маркировке блоков питания

Теоретически, энергия, доставляемая блоком питания, не может быть больше той, которую он потребляет. На самом деле это означает 100% КПД, недостижимый уровень производительности. Преобразование переменного 220 В-тока в постоянный с разными напряжениями приводит к определённым потерям энергии, которая выделяется в виде тепла внутри корпуса. То есть мощность, которую блок питания выдаёт, всегда меньше мощности, которую он потребляет из электрической сети.

Найдя отношение выходной и входной мощности, мы получим число от 0 до 1. Например, максимальная выработка 450 ватт, делённая на энергопотребление 550 ватт от сети, даёт значение 0,818. Это значение и является КПД или эффективностью блока питания. Часто это значение представляется в виде процентов, которое получается умножением упомянутого значения на 100 (81,8% в нашем случае).

Маркировка производителя на БП всегда отражает максимальную выходную мощность, выдаваемую устройством. Так 350-ваттный БП с КПД 70% должен потреблять от сети питания, максимум, 500 Ватт. Причём это должно случаться лишь тогда, когда устройства, запитываемые от блока питания, потребляют ровно 350 Ватт. Реальная эффективность БП не постоянна; она меняется вместе с количеством потребляемой в данный момент энергии. Документ "ATX12V Power Supply Design Guide" требует, чтобы БП обеспечивали минимальный КПД 65% при небольшой, 72% при нормальной и 70% при пиковой нагрузке. Есть и рекомендованный уровень КПД, который составляет до 75% для небольшой нагрузки, 80% - для нормальной и 77% - для пиковой. Термин "нагрузка" здесь нужно понимать как ток при указанном энергопотреблении системы, измеряемый в амперах.

1.5.7 Правильные характеристики блоков питания

Общая мощность, которую должен выдавать блок питания, зависит от компонентов, входящих в конкретный компьютер. Если учесть, что каждый слот PCIe x16 потребляет максимум 75 ватт, а затем учесть наличие двух или четырёх видеокарт PCI Express, то, очевидно, система просто не заработает при большой нагрузке с 300-ваттным блоком питания. Несложно также представить, что high-end процессоры требуют больше энергии, чем бюджетные модели.

Многие не хотят вычислять реальное энергопотребление ПК, так как это требует довольно сложных расчётов. В этом случае подходящий блок питания нужно выбирать, учитывая худший расклад. Большинство компонентов ПК работает при напряжении в 12 В, поэтому можно считать, что весь компьютер работает от линии 12 В, и, исходя из этого, рассчитывать силу тока в блоке питания.

При потреблении нашим тестовым стендом 263 Ватт и принимая во внимание наше предположение, что всё питание берётся из одной 12-вольтовой линии, получаем силу тока около 22 А (263 Вт / 12 В = 21,916 мА). Поскольку ни в одной системе блок питания не питает все компоненты по одной 12-вольтовой линии, то получается, что БП, способный дать 22 А на одну 12-вольтовую линию, вполне подойдёт для нашей тестовой системы.

1.5.8 Комбинированная мощность

Те, кто внимательно читает спецификации на блоке питания, наверняка заметили множество разных значений. Среди них несколько раз употребляется значение 12 В, хотя оценка мощности даётся только применительно к 3,3 - и 5-вольтовым линиям. Блок питания выдаёт несколько линий с разным напряжением, поэтому мы можем найти мощность, которая обеспечивается по этим линиям как часть общей выдаваемой мощности. Более того, часто значения мощности для 3,3 - и 5-вольтовых линий бывают представлены одним значением, которое называется комбинированной мощностью (combined power). Если вы отслеживаете характеристики блоков питания на протяжении последних лет, то наверняка заметили тенденцию в сторону увеличения мощности линий 12 В. Если для старых 300-ваттных БП комбинированная мощность обычна была заявлена от 180 до 190 Ватт, то современные 300-ваттные модели чаще всего имеют 120 Ватт.

Одни из самых важных характеристик на наклейке блока питания - сила тока для каждой линии. [3]

Выводы

Общеизвестная рыночная формула "быстрее, лучше, дешевле" применима и к блокам питания, за исключением того, что новые модели часто не позволяют сэкономить, обеспечивая большую мощность и набор функций. Небольшие, но производительные блоки питания способны сегодня выдавать до 2 кВт энергии. Кроме того, уровень КПД у блоков питания продолжает улучшаться, поэтому сегодня мы можем использовать большую долю потребляемой энергии.

Блок питания лучше всего покупать уже после того, как вы точно рассчитаете энергопотребление ПК, - это надёжнее, чем доверяться не всегда правдивой маркировке производителей. Это можно сделать, суммировав энергопотребление всех компонентов. Процессор обычно потребляет от 35 до 130 ватт материнская плата с памятью - 25-50 ватт, для дисковых накопителей обычно нужно 15-20 Ватт на каждый, а видеокартам - 30-200 ватт в зависимости от чипа и конкретной карты. После этого нужно добавить ещё 30% как запас прочности. Если планируется добавление ещё каких-либо компонентов, следует увеличить бюджет мощности, не забывая при этом, что эффективность блока питания уменьшается с ростом нагрузки.

Сверхмощные блоки питания слишком дороги, а с учётом грядущих четырёхъядерных процессоров, чьё энергопотребление будет сильно меняться в зависимости от технологии энергосбережения (вроде SpeedStep и Cool'n'Quiet), которые также смогут включать/выключать отдельные ядра, мы рекомендуем покупку таких мощных блоков питания только при реальной необходимости.

Для производителей блоков питания главной целью должно являться не создание самых мощных моделей, а увеличение эффективности. Конечно, есть пользователи, кому действительно нужны 600-ваттные блоки питания, но их доля очень мала. В общем, если знать кое-что о блоках питания и уметь выполнять несложные подсчёты, то можно сэкономить деньги как при покупке, так и при дальнейшем использовании.

2. Сборка стенда, принцип работы и сервис

2.1 Описание стенда

Рисунок 2.1

Наш стенд для диагностики материнских плат (Рисунок 2.1) представляет собой двухуровневое сооружение из двух прямоугольных листов фанеры, покрытых лаком и скрепленных с помощью 4 стержней с резьбой и гаек. На нижнем уровне размещается блок питания, привод для чтения DVD/СD дисков и место для крепления IDE/SATA винчестера. На верхнем уровне находится отверстие, через которое от блока питанию тянутся наверх все основные шлейфы для подсоединения к материнской плате. Так же там имеется достаточно свободного места на самой поверхности для самой материнской платы плюс есть возможность поместить мультиметр. В комплекте со стендом прилагается POST карта. (Рисунок 2.2)

Рисунок 2.2 - POST карта

2.2 Принцип работы стенда для диагностики материнских плат

С помощью POST карты мы определяем неисправный элемент в компьютере (смотрите подраздел 2.3). Зачастую проблема совершенно в других комплектующих, нежели материнская плата. Если же все-таки проблема в материнской плате, то действуем согласно рекомендациям, описанным в подразделе 2.4

2.3 POST карта и приницп ее работы

2.3.1 Общие сведения

POST Card для шины PCI - это плата расширения, вставляемая (при выключенном питании) в любой свободный PCI слот (33 МГц) и имеющая два семи сегментных индикатора для отображения POST кодов.

Главным достоинством POST Card является то, что она не требует для своей работы монитор. Тестирование компьютера при помощи POST Card возможно на ранних этапах процедуры POST, когда еще не доступна звуковая диагностика, да и на стадии звуковой диагностики POST коды значительно удобнее для восприятия, чем подсчет длительности и числа гудков компьютера.

Это простое, надежное устройство найдет широкое применение в любых электронных системах, работающих на основе компьютеров типа IBM PC (или совместимых с ними). Устройство для ремонта и тестирования компьютеров (далее - ПК) POST Card PCI применяется для диагностики неисправностей при ремонте и модернизации компьютеров, а также периферийных систем.

POST Card PCI представляет собой плату расширения ПК, которая может быть установлена в любой свободный PCI слот (33 МГц) и предназначена для отображения POST кодов, генерируемых системой BIOS ПК, в удобном для пользователя виде.

Благодаря применению ПЛИС (Программируемая логическая интегральная схема) фирмы Altera стало возможным создание простого и доступного для повторения устройства радиолюбителями со средней квалификацией.

Кроме того, устройство можно использовать как тестер микросхем. Для этого в наборе предусмотрена 44-выводная панель для микросхемы. Экономичность устройства (ток потребления не превышает 200 мА) позволяет осуществлять его питание от блока питания ПК, что обеспечивает длительную и стабильную эксплуатацию устройства.

Простота сборки и наглядность результата доставит удовольствие Вам и поможет привить Вашим детям захватывающий интерес к радиотехнике и персональным компьютерам.

Технические характеристики устройства:

Напряжение питания, В +5

Ток потребления, мА <200

Частота обращения шины PC, MГц 33

Адрес диагностического порта 0080h

Индикация POST кодов в шестнадцатеричном виде, 1 байт

Индикация сигналов PSI шины: RST (левая точка), СLK (правая точка индикатора)

Индикаторы наличия напряжения источника питания, В +5, +12, - 12, +3,3

Совместимость с материнскими платами на чипсетах Intel, VIA, SIS

Размер печатной платы, мм 112Ч90

Основой POST Card PCI является ПЛИС DD1, на которой реализовано упрощенное PCI Target устройство, поддерживающее запись в порт вывода и автоматическое конфигурирование PnP, достаточные для функционирования устройства. ПЛИС Altera EPM3064ALC44-10 входит в набор и запрограммирована компанией МАСТЕР КИТ специально для работы в POST Card PCI. На микросхеме DD2 собран стабилизатор напряжения +3,3 В для питания ПЛИС. Вывод информации из ПЛИС производится в последовательном виде и данная информация фиксируется в регистрах DD4, DD5. Выходы регистров DD4 и DD5 через ограничительные резисторы подключены к сдвоенному семи - сегментному индикатору HL1, на котором отображаются POST коды. Для того, чтобы процесс индикации POST кодов не нарушался в случае срыва генерации PCI CLK на неисправной материнской плате, в состав POST Card PCI включен отдельный генератор на микросхеме DD3.

Светодиоды, включенные через ограничительные ток резисторы, индицируют наличие напряжений источника питания +3,3 В, +5 В, +12 В, - 12 В на PCI шине.

2.3.2 Принцип работы POST карты

При каждом включении питания ПК, совместимого с IBM PC, и до начала загрузки операционной системы процессор компьютера выполняет процедуру BIOS под названием "Самотест по включению питания" - POST (Power On Self Test). Эта же процедура выполняется также при нажатии на кнопку RESET или при программной перезагрузке компьютера. В некоторых особых случаях с целью сокращения времени загрузки ПК процедура POST может быть несколько урезана по времени, например, в режиме "Quick Boot" или при выходе из режима "сна" Hibernate.

Основной целью процедуры POST является проверка базовых функций и подсистем ПК (таких как память, процессор, материнская плата, видеоконтроллер, клавиатура, гибкий и жесткий диски) перед загрузкой операционной системы. Это застраховывает пользователя от попытки работать на неисправной системе, что могло бы привести, например, к разрушению пользовательских данных на HDD. Перед началом каждого из тестов процедура POST генерирует POST код, который выводится по определенному адресу в пространстве адресов устройств ввода/вывода ПК. В случае обнаружения неисправности в тестируемом устройстве процедура POST просто "зависает", а предварительно выведенный POST код однозначно определяет, на каком из тестов произошло "зависание". Таким образом, глубина и точность диагностики при помощи POST кодов полностью определяется глубиной и точностью тестов соответствующей процедуры POST системы BIOS компьютера. [2]

2.3.3 Прохождение тестов

При прохождении каждого из тестов POST генерирует POST-код, который записывается в специальный диагностический регистр. Информация, содержащаяся в диагностическом регистре, становится доступной для наблюдения при установке в свободный слот компьютера диагностической платы POST Card и отображается на семи сегментном индикаторе в виде двух шестнадцатиричных цифр. Адрес диагностического регистра зависит от типа компьютера, в более старых версиях это: ISA, EISA - 80h, ISA-Compaq - 84h, ISA-PS/2 - 90h, MCA-PS/2 - 680h, 80h, некоторые EISA - 300h. Ноутбуки могут выдавать POST коды через LPT или USB порт.

При изготовлении устройства необходимо обратить внимание на правильную установку панельки PLCC44 под ПЛИС DD1 по ключу, а также во время пайки не допускать затекания флюса внутрь панельки.

Для настройки POST Card и первого включения следует по возможности использовать старую исправную материнскую плату с шиной PCI. Первое включение POST Card производится без установленной в панельку ПЛИС DD1, при этом следует проверить напряжение питания ПЛИС (35, 15, 3, 23 ножки DD1), выдаваемое стабилизатором DD2 - оно должно быть около +3,3 В, а также необходимо убедиться в наличии стабильных импульсов прямоугольной формы на частотах около 100 - 200 кГц на 6 и 10 ножках ИС DD3.

Прежде всего, необходимо определить фирму-производителя BIOS материнской платы. Это можно сделать либо по наклейке на микросхеме BIOS, либо по надписям, которые выводятся на экран аналогичной исправной материнской платой. В России и СНГ наиболее распространенными являются BIOS фирм AMI и AWARD. С приобретением некоторого опыта уже по первым POST кодам можно с уверенностью назвать производителя BIOS.

Компьютер, с установленной POST Card, без ПЛИС должен нормально загружаться, что говорит об отсутствии дефектов монтажа. Если эти предварительные проверки прошли успешно, то можно установить ПЛИС в панельку, подключить к разъему X1 JTAG кабель ByteBlasterMV, подать на POST Card питание +5 В. Этого вполне достаточно, чтобы проверить, стартует ли материнская плата вообще, а также проверить исправность памяти компьютера. Таблицы POST кодов различны для различных производителей BIOS и, в связи с появлением новых тестируемых устройств и чипсетов, отличаются даже для различных версий одного и того же производителя BIOS.

Таблицы POST кодов можно найти на соответствующих сайтах производителей BIOS: для AMI это http://www.ami.com, для AWARD - http://www.award.com, таблицы POST кодов приводятся также в руководствах к некоторым материнским платам.

Исторически сложилось, что значения POST кодов в соответствующих таблицах производителей BIOSов даются в виде шестнадцатиричных чисел в диапазоне 00h - FFh (0 - 255 в десятичной системе счисления), поэтому для удобства использования таких таблиц необходимо обеспечить отображение POST кодов в шестнадцатеричном виде.

Но для того, чтобы полностью удовлетворить читателя, и не затруднять его поиском на сайтах с многоступенчатой навигацией, автор приводит ниже таблицы некоторых кодов ошибок, по которым можно сделать вывод о той или иной неисправности. В табл.1 приведены некоторые коды AMI BIOS, отражающие наиболее часто встречающиеся неисправности ПК.

2.3.4 Некоторые коды неисправностей BIOS

DE - Ошибка конфигурации системной памяти. Фатальная ошибка

DF - Ошибка конфигурации системной памяти. Звуковой сигнал

10 - Ранняя инициализация контроллера клавиатуры

2B - Инициализации VGA BIOS, проверка его контрольной суммы

2F - Тест видеопамяти адаптера CGA

30 - Тест схем формирования разверток адаптера CGA

31 - Ошибка видеопамяти или схем формирования разверток. Поиск альтернативного видеоадаптера

42 - Отключение IRQ12 если PS/2 mouse отсутствует.

4E - Индикация сообщений об ошибках

C1 - Определение типа памяти, суммарного объем и размещение по строкам

A2 - Сообщений об ошибках на предыдущих этапах инициализации

Кроме выше указанных POST кодов, в диагностический порт выводятся сообщения о событиях в процессе выполнения Device Initialization Manager (DIM). Существует несколько контрольных точек, в которых отображается состояние инициализации системных или локальных шин.

DE, DF Ошибка конфигурации системной памяти

В случае если обнаружена ошибка конфигурации системной памяти, в порт 80h выводится последовательно в бесконечном цикле код DE, код DF, код ошибки конфигурации, который может принимать следующие значения:

00 Оперативная память не обнаружена

01 Установлены модули DIMM различных типов (пример, EDO и SDRAM)

02 Чтение содержимого SPD закончилась неудачей

03 Модуль не соответствует требованиям для работы на заданной частоте

04 Модуль не может быть использован в данной системе

05 Информация в SPD не позволяет использовать установленные модули

06 Обнаружена ошибка в младшей странице памяти

2.3.5 Варианты неисправности ПК, определяемые с помощью POST Card

Прежде всего, при включении питания перед началом работы процедуры POST должен произойти сброс системы сигналом RST (RESET), что индицируется на POST Card кратковременным зажиганием левой точки на индикаторе. Рассмотрим несколько наиболее популярных вводных неисправностей ПК и способы их локализации.

Вводная

При неисправности компьютера в самом сложном случае сброс либо совсем не проходит, либо проходит, но никакие POST коды на индикаторе не отображаются.

Рекомендации

Рекомендуется немедленно выключить компьютер, вытащить все дополнительные платы и кабеля, а также память ОЗУ из слотов материнской платы, оставив подключенной к блоку питания только собственно материнскую плату с установленными процессором и POST Card. Если при последующем включении компьютера нормально проходит сброс системы и появляются первые POST коды, то, очевидно, проблема заключается во временно извлеченных компонентах компьютера; возможно также, в неправильно подключенных шлейфах. Вставляя последовательно память, видеоадаптер, а затем и другие карты, и наблюдая за POST кодами на индикаторе, обнаруживают неисправный модуль.

Вводная

Не проходит даже начальный сброс системы (на индикаторе POST Card в самом начале теста кратковременно не загорается левая точка индикатора).

Рекомендации

В этом случае либо неисправен блок питания компьютера, либо сама материнская плата (неисправны цепи формирования сигнала RESET). Точную причину можно установить, подсоединив к материнской плате заведомо исправный блок питания.

Вводная

Сигнал сброса проходит, но никакие POST коды на индикатор не выводятся; при этом, как было описано ранее, тестируется система, состоящая только из материнской платы, процессора, POST Card и блока питания.

Рекомендации

Если материнская плата (заведомо) совершенно новая, то причина может быть заключена в неправильно установленных джамперах материнской платы. Если все джамперы и процессор установлены правильно, а материнская плата все же не запускается, следует заменить процессор заведомо исправным. Если же это не помогает, то можно сделать вывод о неисправности материнской платы либо ее компонентов (например, причиной неисправности может являться повреждение информация в FLASH BIOS).

После включения питания компьютера (или нажатия на кнопку RESET) и до появления первого POST кода на индикатор POST Card выводится специальный символ (см. рис 3), который свидетельствует об отсутствии вывода ПК каких-либо POST кодов. Эта особенность работы данной POST Card облегчает диагностику и позволяет наглядно определить, стартует ли компьютер вообще. Кроме того, этот же символ выводится при программном сбросе PCI шины для фиксации прохождения короткого сигнала RST (RESET). Точки семи сегментного индикатора POST Card отображают состояния сигналов RST и CLK шины PCI. Зажигание правой точки соответствует наличию активного сигнала синхронизации CLK шины PCI, зажигание левой точки - наличию активного сигнала RST шины PCI.

При исправном компьютере при включении питания вначале должен произойти сброс системы сигналом RESET (что индицируется на POST Card специальными символами), затем - запуск компьютера с последовательным прохождением всех POST кодов. При неисправности компьютера в самом сложном случае сброс либо совсем не проходит, либо проходит, но никакие другие POST коды на индикаторе не отображаются.

Рисунок 2.3.5.1 - После включения питания компьютера (или нажатия на кнопку RESET) и до появления первого POST кода на индикатор POST Card выводится специальный символ, который свидетельствует об отсутствии вывода ПК каких-либо POST кодов

Рисунок 2.3.5.2 - Код, отражающий ошибку видеопамяти (во время тестирования карта видеопамяти была извлечена из системного блока)

Рисунок 2.3.5.3 - Код, отражающий ошибку мышки (при тестировании мышка была отключена)

Рисунок 2.3.5.4 - Код, отражающий ошибку оперативной памяти (при тестировании модуль памяти был удален из материнской платы)

В этом случае рекомендуется немедленно выключить компьютер, и вытащить все дополнительные платы и кабели, а также память из материнской платы, оставив подключенной к блоку питания только материнскую плату с установленными процессором и платой POST Card.

Если при последующем включении компьютера нормально проходит сброс системы, и появляются первые POST коды, то, очевидно, проблема заключается во временно извлеченных компонентах компьютера; возможно также, в неправильно подключенных шлейфах (особенно часто вставляют "вверх ногами" шлейф IDE).

Вставляя последовательно память, видеокарту (видеоадаптер), а затем и другие карты, и наблюдая за POST кодами на индикаторе, обнаруживают неисправный модуль.

Например, при неисправной памяти для компьютеров с AMI BIOS последовательность POST кодов обычно останавливается на коде d4 (для старых плат 386/486 - на коде 13); с AWARD BIOS - на кодах C1 или С6. Бывает, что при этом неисправна не сама память, а, например, материнская плата - причина заключается в плохом контакте в разъемах SIMM/DIMM (согнуты/замкнуты между собой контакты), либо плохо, не до конца вставлена сама память в разъеме.

При неисправном видеоадаптере для компьютеров с AMI BIOS последовательность POST кодов останавливается на кодах 2C, 40 или 2A в зависимости от модификации BIOS, либо проскакивает эти коды без появления на мониторе соответствующих строк инициализации видеокарты (с указанием типа, объема памяти и фирмы-производителя видеоадаптера).

Аналогично, для компьютеров с AWARD BIOS при неисправности видеоадаптера последовательность POST кодов либо останавливается на коде 0d, либо проскакивает этот код. Если инициализация памяти и видеоадаптера прошла нормально, то, устанавливая по одной остальные карты и подключая шлейфы, на основании показаний индикатора POST Card определяют, какой из компонентов подсаживает системную шину, и не дает загрузится компьютеру.

2.3.6 Конструкция устройства

Конструктивно POST Card PCI выполнен на двусторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита с размерами 112Ч90 мм. В целях улучшения электропроводности контактов устройства, ламели покрыты никелем.

При использовании прибора в качестве тестера печатная плата должна монтироваться в корпус таким образом, чтобы панель для микросхемы оставалась доступной. Это следует производить при отключенном напряжении питания, уделяя особое внимание правильной установке в панель тестируемого ПК (первый вывод IC1 должен строго соответствовать первому выводу панели). Микросхема при работе устройства может незначительно нагреваться до +30…+40°С.

При первом включении ПЛИС в панельку не устанавливают.

После первого включения без ПЛИС следует проверить напряжение питания, выдаваемое стабилизатором DD2 - оно должно быть примерно +3,3 В, а также необходимо убедиться в наличии стабильных импульсов прямоугольной формы с частотой 100 - 200 кГц на 6 и 10 ножках (выводах) микросхемы DD3.

Компьютер с установленной POST Card без ПЛИС должен нормально загружаться, что говорит об отсутствии дефектов монтажа (в особенности перемычек из припоя в районе панельки под ПЛИС). Если эти предварительные проверки прошли успешно, то можно устанавливать ПЛИС (при отключенном питании) и проверять POST Card в работе.

Последовательность действий по реанимации ПК с помощью устройства тестирования POST Card PCI

1) Выключите питание неисправного компьютера.

2) Установите POST Card в любой свободный слот материнской платы.

3) Включите питание ПК и считывайте с индикатора POST Card соответствующий POST код, на котором прерывается ("зависает") загрузка компьютера.

4) По таблицам POST кодов при необходимости (см руководство к материнской плате и ссылки на сайты выше) определите, на каком из тестов возникли проблемы и их вероятные причины.

5) При выключенном питании перестановите шлейфы, модули памяти ОЗУ и другие компоненты, имеющие разъемы, с целью устранить неисправность.

6) Повторите пункты 3,4,5, для устойчивого прохождения процедуры POST и нормальной загрузки операционной системы.

7) При помощи программных утилит осуществите окончательное тестирование аппаратных компонентов, а в случае плавающих (нестабильных раз от раза) ошибок - осуществляем длительный прогон соответствующих программных тестов.

8) При ремонте ПК без использования POST Сard пункты 2 - 4 этой последовательности опускают и тогда ремонт компьютера выглядит как "лихорадочная перестановка" памяти ОЗУ, процессора, карт расширения, блока питания, и в довершение всего - материнской платы.

2.4 Причины поломки материнской платы, решения и способы ремонта

В наше время, к сожалению, нередка ситуация, когда умершую через пару месяцев после покупки материнскую плату не удается поменять по гарантии. В этом можно легко убедиться, полазив по форумам в Интернете. Причиной зачастую является недобросовестность многих мелких (впрочем, иногда и крупных) компьютерных фирм.

Фишка в том, что при сдаче своего железа в сервис никто (ни юзер, ни сотрудник сервис-центра, принимающий оборудование по гарантии) обычно не обращает внимание на отсутствие - присутствие механических повреждений. Если со стороны фирмы это часто делается намеренно, то со стороны "пострадавшего", скорее, с испугу и по неопытности. В сервис-центре недобросовестного продавца как правило тихо отрывается какой-нибудь кондер, и мать возвращается хозяину со справкой о механическом повреждении и, как следствие, лишении гарантии. Сделать нечто подобное с материнкой очень просто в силу большого количества элементов на ней. Нередко поломка случается по закону подлости на следующий день после окончания гарантии. В таком случае рассчитывать можно только на себя. [9]

2.4.1 Причины поломок

Прежде всего, стоит разделить все причины поломок на две категории: по вине пользователя и по вине "внешних" обстоятельств. Дело в том, что чаще всего встречаются вполне характерные и ожидаемые неисправности, главное - четко знать причину, повлекшую поломку.

Чаще всего по вине юзеров возникают те или иные механические повреждения. К таковым можно отнести поломки разъемов, подранные соскочившей отверткой дорожки, простая неаккуратность, ставшая причиной короткого замыкания, например попавшая на контакты скрепка. Также возможно выгорание порта клавиатуры или LPT при ненадлежащем обращении с последними. Автор был свидетелем того, как при замыкании шины PCI произошел небольшой, но очень натуральный взрыв микросхемы, сопровождавшийся пиротехническими эффектами в виде искр и дыма, а висящий на стене постер был пробит ее куском. [10]

Действие "внешних" обстоятельств чаще всего заключается в некачественном питании и перегреве, впрочем, виной полной или частичной неисправности платы может стать и некачественный девайс, установленный в компьютер. Стоит напомнить, что нередки поломки, происходящие по вине разработчиков из-за просчетов при проектировании устройства или из-за использования некачественных радиоэлементов, поэтому в первую очередь нужно облазить как можно большее количество форумов и конференций, посвященных неисправностям данной матплаты. Если виноваты разработчики, то наверняка причина и точная методика ремонта найдется там же. [12]

2.4.2 Инструмент

Независимо от типа неисправности, для ее устранения понадобится ряд материалов и инструментов:

1. Паяльная жидкость и припой.

2. Паяльник обычный, желательно мощностью не более 40 ватт и работающий от низкого напряжения, через трансформатор.

3. Паяльник газовый, либо монтажный фен, последний хоть и дороже, но гораздо предпочтительней, и пригодится еще не раз.

4. Скальпель, ножницы, спирт.

5. Мультиметр, желательно в комплекте с умением им пользоваться.

6. Очень неплохо иметь индикатор POST карту.

2.4.3 Неисправность портов ввода-вывода

Начнем с самых простых механических поломок. Одной из самых частых неисправностей такого рода является выход и строя выводов портов (LPT,COM,PS/2 и др.). Чаще всего она заключается в том что, к примеру, периодически отходит контакт в разъеме клавиатуры или мыши. Такая проблема встречается на компьютерах, к которым часто подключаются и отключаются устройства. Разъемы эти не вечные, имеют весьма ограниченный ресурс подключений/отключений кабелей и при интенсивном использовании разваливаются или разрабатываются настолько, что штекер в них просто не держится. То же самое касается слотов PCI и AGP: при неаккуратном обращении они могут быть повреждены, после чего не будут обеспечивать нормальный контакт с устройством. [17]

Ремонт

Поменять разъем на плате в принципе несложно, но тут есть несколько "но". Во-первых, нужно найти такой же разъем, во-вторых, снять его, не повредив, и в-третьих, снять неисправный разъем, не испортив печатную плату, и установить на его место новый. Хочу предупредить, что выпаять разъем обычным паяльником, не повредив печатную плату или сам разъем, практически невозможно. Подобное можно осуществить только с газовым паяльником, либо с монтажным феном. В противном случае легко получить не подлежащую ремонту плату с облезшими от продолжительного нагрева дорожками. Суть в том, что при помощи газового паяльника легко достаточно быстро и равномерно прогреть все ножки разом, и если разъем не выпадет сам, просто вытащить его из платы, в то время как с обычным паяльником придется прогревать каждую ножку отдельно, либо искать специальные переходники для каждого типа разъемов.

После извлечения целого разъема, предназначенного для пересадки, с ножек разъема следует снять припой и выровнять их пинцетом. Демонтировав неисправный разъем, нужно почистить место пайки спиртом и с помощью обычного паяльника и иголки восстановить залитые припоем отверстия на месте контактов. После этого, предварительно нанеся на место пайки паяльную жидкость, можно просто вставить новый разъем на место старого и путем прогрева все тем же газовым паяльником припаять его обратно.

2.4.4 Механические неисправности

Нередка ситуация, когда новая материнская плата из-за кривых рук сборщика становится нерабочей и не гарантийной. Речь идет о повреждении отверткой дорожек печатной платы. В большинстве случаев, если поврежден только верхний слой, последствия подобной неаккуратности можно легко устранить. Если же отвертка была буквально воткнута в мать, то однозначно - в морг. Печатные платы современных материнских плат имеют по 5-6 слоев, и если верхний и нижний доступны, то с внутренними повреждениями уже ничего не поделаешь. Чаще всего подобные "царапины" возникают в тех местах, где находятся отверстия под винты, и около процессорного сокета. Обычно нормальные производители специально не ставят никаких элементов в непосредственной близости от этих мест, дабы снизить вероятность повреждения при сборке, но бывает и по-другому. [7]

Ремонт

Рассмотрим несколько вариантов такого повреждения и методы их устранения:

Соскочившая отвертка просто прорезала несколько дорожек.

Это самый простой случай. Для восстановления дорожек проще всего использовать медные волоски из обычных низковольтных проводов. Для этого следует снять лак с восстанавливаемых каналов примерно на 1 мм, после чего залудить дорожки и медные волоски и аккуратно припаять их к местам разрывов.

Отвертка кроме дорожек на печатной плате попала по ножкам чипа, в результате ножки были деформированы, но от чипа не отвалились, только отошли в некоторых местах от печатной платы.

При таком повреждении ни в коем случае нельзя стараться вернуть ножки в исходное положение! Это закончится тем, что они отвалятся совсем, и придется менять микросхему. Нужно с помощью увеличительного стекла и скальпеля поправить ножки ровно настолько, чтобы ликвидировать между ними замыкания, и осторожно припаять оторвавшиеся от печатной платы обратно.

Кроме всего прочего были повреждены детали печатной платы, на поврежденных деталях нет маркировки, или ее невозможно прочитать (элемент рассыпался от удара).

Это самая сложная ситуация. В этом случае придется искать точно такую же материнскую плату и определять разновидность поврежденного элемента, либо искать точно такую же сгоревшую плату и снимать элемент с нее.

Пожалуй, одним из самых мерзких механических повреждений является поломка пластиковых лепестков процессорного сокета.

Из-за такой неисправности полностью рабочая материнская плата становится негодной в силу невозможности установить на процессор систему охлаждения. В этом случае остается только менять сокет целиком. Но это достаточно сложная операция, и, не имея большого опыта пайки, наверняка сделаешь еще хуже, поэтому мать с такой неисправностью лучше всего отнести в сервис-центр, чтобы сокет поменяли там, благо стоит это совсем недорого.

Теперь перейдем к более серьезным неисправностям, связанным с электроникой. Мы не будем рассматривать случаи, когда материнская плата не включается вообще, так как в этой ситуации не обойтись без дополнительного, достаточно специфичного и дорогого оборудования. Однако мы все же рассмотрим один самый простой случай "оживления" не запускающейся платы.

2.4.5 Неисправности питания

Нередки случаи выгорания материнской платы из-за некачественного питания. Чего стоят душераздирающие истории про блоки питания JNC, которые жгут компьютеры направо и налево. Все дело в некачественных, дешевых комплектующих, из которых собраны такие блоки. В лучшем случае, проработав до окончания гарантии, они сгорают из-за быстрого изменения характеристик низкосортных деталей, "утаскивая" за собой половину компьютера. [18]