Диагностика неисправностей компьютерных систем

Типовые неисправности

Существенным при классификации неисправностей стало разделение старта компьютерной системы на три основных фазы: ранняя (Early), поздняя (Late) и финальная (System) инициализация аппаратного обеспечения. В рамках этой методологии изложим типовые неисправности, которые на практике составляют большую часть всех проблем, возникающих из-за выхода из строя компонентов системных плат, сбоев периферийных устройств, выхода из строя адаптерных плат, частичного или полного повреждения содержимого BIOS, нарушения правил установки дополнительных устройств или нарушения правил сборки.

• Отсутствие основных питающих напряжений

• Отсутствие или нарушение генерации в цепях тактирования

• Различные виды неконтактов в слотах и разъемах системной платы

• Механические повреждения слотов и разъемов

• Отказ кварцевого резонатора опорной частоты

• Неисправность генератора системных частот

• Неправильная установка частоты системной шины

• Несовместимость памяти

• Фатальные ошибки CMOS, контроллеров DMA, IRQ, клавиатуры

• Ошибки системного таймера

• Ошибки формирования и/или приема высокоприоритетных запросов прерывания NMI, SMI

• Сбои и частичное разрушение микропрограмм BIOS

• Пробои или короткие замыкания шины данных SI/O или его компонентов,

• Ошибки инициализации видеоадаптера

• Конфликты и несовместимость BIOS видеоадаптеров, других периферийных устройств и системного BIOS

• Конфликты и несовместимость адаптерных плат на уровне прерываний, адресов, DMA каналов

• Пробои или короткие замыкания в цепях формирователя шины адреса/данных на PCI

• Короткие замыкания шины данных во внешних адаптерах, установленных в ISA или PCI слоты

• Короткие замыкания и обрывы основных системных сигналов

• Нарушение логики работы внешних PCI устройств

• SCSI и других контроллеров, интегрированных на системной плате и подключенных непосредственно к системным шинам ISA или PCI

• Нефатальные проблемы RTC, CMOS

• Проблемы с обслуживанием режима энергосбережения

• Проблемы с устройствами IDE

• нарушение структуры DMI и ESCD блока

Подготовительные этапы до тестирования системы

Предварительная диагностика до подачи питающих напряжений

При диагностике или ремонте компьютера подключать или отключать различные элементы компьютерной системы (интерфейсные кабеля, процессор, карты, клавиатуру, мышь, модем, принтер, внешних накопителей, ZIP drive и др.) допустимо только при отключенном питании, как периферийных устройств, так и системного блока.

При работе с ATX блоками питания, которые не имеют выключателя сетевого напряжения (не путать с кнопкой Soft ON, находящейся на лицевой панели системного блока), следует вынуть сетевой шнур из блока питания.

Диагностика схем питания

После подачи 220В на ATX блок питания на системную плату начинает поступать ряд дежурных питающих напряжений, необходимых для работы схем включения. Такое состояние платы называется Standby, а ток, обеспечивающий перевод платы из этого состояния в режим полноценного функционирования, называется током Standby. После нажатия на лицевой панели кнопки "Power Button" отрабатывают схемы включения, формируется сигнал Power Good и все питающие напряжения. Выполняется операция Soft On.

Только если все уровни напряжений соответствуют спецификации на установленный процессор, можно продолжать дальнейшую диагностику

Поиск неисправностей при помощи POST карты

После подачи питания на материнскую (системную) плату, если исправны такие основные узлы платы, как генератор тактовых частот, системная шина, шина адреса/данных, правильно сформированы все базовые напряжения, центральный процессор начинает выполнение BIOS.

Основная цель стартового блока BIOS – это инициализация необходимых регистров чип сета, определение типа и размера памяти, поиск и инициализация видео подсистемы, последовательных и параллельных портов ввода-вывода, накопителей на гибких и жестких магнитных дисках, поиск дополнительного оборудования, установленного на системную плату. Этот процесс состоит из приблизительно ста промежуточных этапов.

Работа POST карты основана на том факте, что стартовый блок BIOS фирм произво дителей American Megatrends, Award Software, Phoenix, Insyde Software и некоторых других, запрограммированный в микросхемах ROM или Flash ROM, установленных на подавляющем большинстве современных системных плат имеют встроенные процедуры диагностики неисправностей. Начиная с систем на базе процессора 8086, производителями чип сетов был выделен так называемый Manufacturing Test Port 80h в пространстве портов, куда BIOS может выводить диагностические сообщения не нарушая работоспособности каких-либо устройств.

В начале выполнения каждой из процедур инициализации вышеуказанных устройств в порт 80h BIOS выводит код, однозначно определяющий назначение процедуры инициализации и соответственно устройство, которое будет проинициализировано. В случае успеха BIOS начинает инициализацию следующего устройства и записывает в порт 80h следующий код и т.д. В случае если устройство проинициализировать не удается, инициализация последующих устройств не производится, и BIOS либо останавливает свое выполнение, либо пытается проинициализировать устройство снова. В любом случае Post карта отображает код последнего проинициализированного устройства, и по таблице кодов определить какое из устройств предположительно дало сбой.

Некоторые значения порта 80h дублируются в виде звуковых сигналов. Зачастую с помощью звуковых сигналов невозможно определить неисправность. В частности по причине того, что таких сигналов всегда значительно меньше, чем диагностических кодов. Наличие POST карты позволяет более детально изучить проблему и сделать правильный вывод при диагностике компьютерной системы.

Индикация кодов возможна только в том случае, когда плата POST диагностики установлена в слот, подключенный к первичной шине LegacyPCI. Трансляция POST кодов на все прочие PCI шины, имеющиеся в системе, не выполняется, если иное прямо не указано разработчиком чипсета. Причина в том, что PCI-to-PCI Bridge, который формирует дополнительные PCI шины, не транслирует порты с адресами от 0 до 03FFh. Такая ситуация встречается в системах, где шины PCI реализованы на мостах DEC(Intel), чипсетах Grand Champion (Brodcom ServerWorks), i850…i875 (Intel) и т.п.

Существует также ряд аппаратных реализаций, где вывод данных в диагностический порт ограничен системным BIOS. Как правило, на таких платформах имеется встроенный POST индикатор, обслуживание которого выполняется подключенным к LPC (Low Pin Count) шине контроллером типа Attansic ATX или Akom AK2001/2002.

Тестирование при помощи LiteBIOS™

LiteBIOS™ - это программное обеспечение, носителем которого является запоминающее устройство в виде микросхемы ROM (Read Only Memory) или Flash ROM. Микросхема с записанным в нее программным обеспечением LiteBIOS™ может быть использована на системной плате вместо микросхемы с базовой системой ввода-вывода (BIOS) для диагностики и поиска неисправностей.

Принцип работы

Принцип работы тестового LiteBIOS™ основан на том факте, что после подачи питающего напряжения первая выполняемая процессором инструкция находится в адресном пространстве BIOS. (См. «Hardware Developer’s Manual. P6 Family of Processors». Intel Corp., глава «Power-On Reset Vector»). Если на материнской плате установлена микросхема ROM/Flash ROM с системным BIOS, выполняется программа запуска системы. Если в микросхеме записана тестовая программа, будет выполнено тестирование программно доступных компонентов системной платы по разработанному алгоритму.

Примечание

BIOS, как базовая система ввода и вывода, представляет собой программу в машинных кодах, предназначенную для выполнения определенных функций и размещенную в запоминающем устройстве компьютера. С этой точки зрения предлагаемое тестовое программное обеспечение не является BIOS в первоначальном смысле этого слова. В виду того, что произошел перенос некоторых понятий, и даже сама микросхема, предназначенная для хранения программ базовой системы ввода-вывода, получила название BIOS, считаем возможным придерживаться той же терминологии.

Назначение LiteBIOS™

Возможности программного продукта LiteBIOS™ направлены на тестирование системных ресурсов материнской платы. Визуализация контрольных точек выполняется на индикаторе диагностической платы IC80+PCI V3.0 и при необходимости сопровождается звуковыми сигналами в системном динамике. Основным преимуществом использования LiteBIOS™ совместно с диагностической платой является расширение числа определяемых неисправностей на раннем этапе старта, более точная их локализация, универсальность относительно применяемых чип сетов.

Алгоритмы LiteBIOS™ разрабатывались, исходя из необходимости тестировать только те неисправности, которые могут привести к невозможности старта системного BIOS и вывода стандартных POST кодов.

LiteBIOS™ предназначен для работы с персональными компьютерами на процессорах семейства Intel Pentium/P-II/P-III/P4 и AMD K5/K6/Athlon/Duron/Opteron и не учитывает особенности процессоров выходящие за рамки программной модели APX i86.

Неисправности шин данных и адреса

Выполняется проверка шины данных с помощью уникального двухпроходного алгоритма тестирования. Диагностика позволяет определить на ранних этапах старта системы повреждения SI/O, контроллера клавиатуры, входящих или не входящих в состав основного чип сета буферов.

Неисправности системного BIOS

Определение типа чип сета и его инициализация в соответствии с рекомендациями производителей. Успешное выполнение подобной операции позволяет сделать вывод о возможности старта системного BIOS.

Если в персональном компьютере выполняются все этапы инициализации BIOS и загружается операционная система, то дальнейшую работу по поиску неисправностей следует вести при помощи тестовых программ в среде операционной системы.

Разъем блока питания ATX

Примечание

Допустимое отклонение выходных питающих напряжений составляет ±5 %.

Внимание!

Цветовая маркировка проводов конкретного блока питания в формате ATX может не соответствовать указанной. Во избежание ошибок, следует ориентироваться по координатам контакта в разъеме.