Ремонт компьютера. Информация для использования.
Замена микросхемы, устранение короткого замыкания, восстановление разрыва проводника, восстановление испорченной информации в ПЗУ BIOS или на поверхности магнитного диска накопителя являются самой простой частью работы по устранению неисправности компьютера. Главная проблема при ремонте компьютера – это поиск причины и локализация неисправности, так как для этого требуются достаточно глубокие знания и понимание процессов происходящих в процессе работы компьютера.
Компьютерная индустрия и компьютерные сетевые технологии стали крупнейшим бизнесом в мире, но тем не менее рынок персональных компьютеров продолжает постоянно расширяться. Значительно выросла мощность компьютерных систем, появились многоядерные процессоры, значительно расширились функции микросхем чипсетов, возросла надежность компонентов компьютера и всей системы. Несмотря на все достоинства новых компьютеров, их ремонт оказался намного сложнее, чем ремонт компьютеров предыдущих поколений. Появилось много новых типов корпусов микросхем, в том числе рассчитанных на поверхностный монтаж, применяются новые сверхбыстродействующие процессоры. Появилось множество новых чипсетов, с очень высокой степенью интеграции схем в кристалле, повысилась частота синхронизации, возросла емкость и быстродействие памяти. Появилось множество разного назначения и производительности интерфейсов и т. д. Конечно, во многих случаях для ремонта оборудования, будь оно новое или старое, инженеру не обязательно всегда подробно знать, как оно работает. Часто для выполнения ремонта не требуется досконального знания устройства, подробностей его функционирования, программирования и т. д., но несомненно, очень полезно знать о компьютерных системах как можно больше, и не менее важно хорошо разбираться в цифровой и аналоговой электронике. Цифровая электроника совсем не похожа на аналоговую электронику, отказы цифровых схем порождают новый и необычный круг проблем.
Существуют два основных варианта подхода к ремонту компьютера. Один из них требует, чтобы Вы понимали общие принципы работы компьютера, которых обычно достаточно для анализа общих симптомов и нахождения неисправной секции (блока) компьютера. Устранение неисправности на этом уровне обычно происходит заменой неисправного блока или крупного узла компьютера, что приводит к достаточно большим материальным и временным затратам (надо найти нужный для замены блок, оплатить через банк, дождаться когда же его привезут).
Ремонт второго типа предполагает наличие у специалиста глубоких теоретических знаний и практических навыков, специалист должен разбираться в схемотехнике компьютера, знать принципы его построения и работы, владеть методиками анализа и поиска причин неисправности. Нужно уметь грамотно пользоваться контрольно-измерительными приборами, логическими пробниками, вольтметром и осциллографом. Иначе говоря, знаний и умений должно быть достаточно для анализа электронных схем на уровне электрических сигналов, что и позволит локализовать неисправность на уровне элементарных компонентов электронных плат и узлов компьютера. Устранение неисправности на этом уровне ремонта обходится гораздо дешевле (в 5-20 раз) по сравнению с ремонтом первого типа, и занимает значительно меньше времени (найти нужную микросхему, конденсатор, резистор или диод гораздо проще, оплата в виду небольшой цены может быть произведена наличными деньгами в магазине или сервисном центре).
«Объекты» ремонта могут иметь различное функциональное назначение и располагаться в различных конструкциях. Системные платы персональных компьютеров являются наиболее сложным компонентом системного блока компьютера, в них интегрированы: мощный микропроцессор, оперативная память, ПЗУ-BIOS, практически все схемы системной логики (микросхемы чипсета), подавляющее большинство контроллеров внешних устройств, регулируемые блоки питания, схемы мониторинга оборудования и многое другое.
Кроме того, растет объем (и удельная доля стоимости) электронного оборудования в периферийных устройствах компьютеров. Современные лазерные принтеры, цифровые копировальные аппараты, многофункциональные устройства (МФУ) имеют, как правило двухуровневую систему управления состоящую из платы форматера и одной или нескольких плат второго уровня.
Скорость работы принтера и его производительность во многом зависят от блока обработки изображения (форматера данных). Платы форматеров (главные платы) как правило, по своему составу и сложности, являются аналогами системных плат персональных компьютеров. На плате форматера обычно находится достаточно мощный быстродействующий универсальный микропроцессор с тактовой частотой 200-800 МГц, значительного объема оперативная динамическая память и ПЗУ с управляющей программой. Микросхема процессора, используемая на форматере, обычно является заказной, в качестве ее ядра используется, например, кристалл аналогичный Intel 960, Pentium, Power PC 405CR и др., кроме того, в ней имеется ряд специализированных портов ввода/вывода и других компонентов характерных для системных плат персональных компьютеров. Стоимость плат форматера для достаточно производительных принтеров (особенно для цветной и качественной печати) может составлять от 500 до 1000 долларов, а это значит, что успешный ремонт этих плат может сэкономить крупные суммы денег.
Плата форматера предназначена для сложной обработки изображения страницы (представленной на языке описания страниц PCL6 или PostScript), и принятой в его локальную оперативную память. Обработка принятого из компьютера изображения может быть сложной (используются очень сложные алгоритмы обработки, обеспечивающие повышенное качество печати, выполняется интеллектуальный анализ типа линий, автоматически различаются фотографии, текст и рисунки, осуществляется управление размером точки и т. д. Особенно все усложняется (и увеличивается количественно) в цветных лазерных принтерах и МФУ.
Платы второго уровня схем управления принтеров - проще и реализуют функции управления исполнительными механизмами и узлами аппаратов, занимаются считыванием состояний с цифровых, аналоговых датчиков, обслуживают клавиатуру и индикаторы пульта управления, т.е. реализуют циклы работы аппаратов по печати страниц.
Современная видеокарта использующая интерфейс PCI Express (PCI-E) тоже может быть сложнее и значительно дороже материнской платы персонального компьютера, она представляет собой очень сложное устройство(аналог системной платы), но меньших размеров и с небольшим количеством разъёмов. Размеры, сложность и цена видеокарт (есть варианты профессиональных видеокарт стоимостью от 30 до 120 тыс. руб.) зависят от того класса, к которому они относятся, так как имеют схематические решения различной сложности:
- карты начального – Low-End,
- Middle-End,
- High-End.
Мощные контроллеры требуют более сложного набора сопутствующих компонентов. Печатная плата видеоадаптера тоже состоит из нескольких слоев, каждый из которых содержит тонкие токопроводящие дорожки, компоненты видеокарты устанавливаются только на верхних слоях: лицевой и обратной. С каждой стороны плата покрыта диэлектрическим лаком и усеяна множеством мелких элементов (резисторы, конденсаторы), так что обращаться с видеоадаптером необходимо аккуратно, чтобы не повредить эти элементы. Дорожки на плате объединяют между собой графическое ядро (GPU – графический процессор, видеоядро), видеопамять, раздельные подсистемы питания ядра и памяти (иногда и разъём для дополнительного питания – в случае мощной видеокарты), интерфейсный разъём для подключения к материнской плате, а также разъёмы для подключения мониторов и телевизора.
В итоге можно отметить, что все электронные схемы управления периферийных устройств и их контроллеры построены на тех же принципах, что и системная плата компьютера, разница лишь в количественных и качественных характеристиках компонентов.
Простые и сложные ремонты электронных плат на практике встречаются примерно одинаково часто. К простым вида ремонта обычно относят такие виды ремонтных работ, которые можно выполнить, не зная, как работает компьютер. Некоторые неисправности требуют простой регулировки или профилактического обслуживания и устраняются довольно быстро. Но иногда неисправность скрыта в микроэлектронике; примерами могут служить замыкание или разрыв внутри транзисторов, или их сильный нагрев. Такие неисправности возникают в закрытых, герметизированных компонентах и обычно совершенно невидимы.
Любой поиск неисправности (в любого рода устройствах) предполагает, что специалист уже знает, как должно правильно функционировать это устройство. Путем изучения функционирования неисправного устройства, и сравнения, он определяет отличия от нормальной работы и, таким образом, получает проявление неисправности. Далее, как детектив или доктор, специалист проводит тщательный анализ проявления неисправности, логически осмысливает ситуацию, выполняя для уточнения дополнительные исследования (электронные, программные тесты и т. п.) и точно идентифицирует причину (и место) неисправности. Далее ремонт заключается в устранении обнаруженной неисправности. Если, например, требуется регулировка, чистка или другая операция, pa6oтa выполняется с привлечением необходимых материалов и приборов. Если оказался неисправным элемент, вы должны либо заменить его, либо отремонтировать.
При появлении неисправности компьютер в любом случае, так или иначе, сообщает ее симптомы, которые являются ценной диагностической информацией. Если вы умеете правильно разбираться в симптомах, они покажут хотя бы ту общую область, где скрыта проблема. Например, компьютер, как правило, имеет дисплей, и часто «симптом» отчетливо наблюдается на его экране (необычное изображение и определение его отличий от правильного, служат вполне достоверным симптомом). Естественно этот симптом является лишь первичным проявлением неисправности, которая может находиться и в мониторе, и в видеокарте, а может быть причина в «вирусе», который испортил прикладную программу или драйвер устройства (можно предположить еще целое множество достаточно реальных причин). Поэтому поиск неисправности, по существу, является процессом исключения предполагаемых вероятных причин.
Прежде всего, проанализировав все полученные симптомы, исключают те из них, которые явно являются вторичными, и сосредотачиваются на тех симптомах, которые для данного случая являются первичными. Например, на дисплее внезапно появляется «мешанина» из разнообразных символов и знаков, черных и белых областей которую обычно называют «мусором». Конечно, прежде всего, необходимо убедиться в работоспособности видеосистемы и пока другие симптомы вам не нужны. Но иногда на экране появляется несколько симптомов. В таких случаях необходимо классифицировать их на первичные и вторичные. Разумеется, нужно проводить классификацию очень внимательно, так как можно принять первичный симптом за вторичный и наоборот. Если какой-то симптом не применим, то его и связанные с ним схемы следует исключить из сферы поиска неисправности, и только после этого можно переходить к анализу следующего симптома. После анализа симптома и изучения технической документации, справочного материала о работе подозрительной схемы вы можете приступить к исследованию самой схемы. Для этого потребуются приборы, документация и диагностические программы. Целесообразно заранее подготовить необходимые средства и всегда иметь под руками.
Следующий этап в процессе исключения состоит в тщательном тестировании схемы, и здесь могут возникнуть две ситуации. Во-первых, схема может оказаться исправной, т. е. независимо от вашего анализа симптомов, показавшего на схему как на основную причину неисправности, она работает правильно и ее приходится исключать и числа предполагаемых причин неисправности. Иногда приходится вернуться назад и вновь проанализировать симптомы. Нужно всегда помнить, что есть вероятность ложного прохождения контроля схемы, которая все же является причиной неисправности. При этом на схему придется посмотреть с другой более сложной стороны, такое тестирование может обнаружить дефект в микросхеме, и вы выявите реальную причину неисправности. После того как причина и место неисправности стали очевидными, вы готовы к заключительной стадии ремонта – замене неисправной микросхемы.
С точки зрения поиска неисправности и ремонта все персональные компьютеры похожи друг на друга. Они содержат дисплей, процессор, операционную систему, статическую и динамическую память с произвольной выборкой разной емкости, микросхемы чипсета, реализующие системную логику и систему ввода-вывода, разнообразные схемы адаптеров ввода-вывода. Среди оборудования периферийных устройств имеются модемы, сетевые адаптеры, дисковые накопители, клавиатура, различные блоки питания и т. д. Огромное число потенциальных приложений и доступных программ приводит к тому, что компьютеры кажутся различными. Однако автомобиль есть автомобиль, телевизор есть телевизор, а компьютер есть компьютер. Автомобиль предназначен для транспортировки, телевизор - для просмотра телепрограмм, а любой компьютер для выполнения программ.
Из-за неисправности компьютер либо не может выполнять программу, либо выполняет ее с искажениями. Поиск неисправности и ремонт компьютеров разных типов, в принципе, проводятся одинаково. Конструкция многих компьютеров аналогична. Внутренние компоненты часто одинаковы и тестируются одними и теми же способами. Общие ежедневные проблемы одинаковы во всех компьютерах. Несмотря на то, что схемы размещения и характеристики компонентов в компьютерах различны, применение их остается одним и тем же. Способы замены компонентов идентичны во всех компьютерах. Любые персональные компьютеры одного и того же класса можно отремонтировать, применяя одни и те же способы и приборы. В целом, существует около десятка общих симптомов, показывающих на неисправность в схемах компьютера, есть множество других симптомов, появляющихся при неправильной работе программы.
Помимо общих аппаратных симптомов в конкретных компьютерах есть множество «специальных» симптомов. Их используют техники, ежедневно работающие в сервисных центрах фирм с конкретными компьютерами. По своему богатому опыту они знают, какие симптомы вызываются конкретными неисправными компонентами. Предположим, что техник работает с персональным компьютером. Он проверяет с помощью тестов монитор и обнаруживает, что графика выводится хорошо, но текст не выводится. По опыту работы с сотнями таких же компьютеров техник знает, что неисправна микросхема 74LS178 на видеокарте. He раздумывая, техник заменяет эту микросхему, на такую же исправную микросхему, и компьютер начинает нормально выводить и текст. Но такой быстрый ремонт могут провести только опытные техники на конкретных типах компьютеров.
Типичный персональный компьютер с блоком питания состоит из пяти основных частей. В центре внимания находится микропроцессор (МП). МП работает на определенной тактовой частоте, выбирает из памяти и выполняет последовательность команд (т. е. программу), реагирует на ряд аппаратных сигналов (или команд) прерыванием, за счет которого переходит на выполнение программы обслуживания события, вызвавшего этот запрос на прерывание. Главной внешней функцией аппаратуры процессора (при выполнении команд и аппаратных функций) является инициирование операций обмена на системном интерфейсе, который служит общей информационной магистралью компьютера, и объединяет все компоненты в единую систему (операции обмена на системном интерфейсе: чтение-запись в память или порты ввода/вывода).
Процессор считывает из памяти команды программы и данные, необходимые для выполнения команд, записывает в память результаты выполнения команд. Процессор управляет внешними устройствами, инициируя на системном интерфейсе (по командам IN и OUT) операции чтения или записи данных по отношению к программно-доступным регистрам (портам) контроллеров внешних устройств. Процессор, контроллер, внешнее устройство – каждый из этих компонентов имеет свой набор команд, который он должен отрабатывать, но из них только процессор, сам после включения электропитания, начинает выбирать из памяти и выполнять команды программы (сначала из ПЗУ, а затем из ОЗУ). Процессор управляет внешними устройствами, выполняя программу ввода-вывода. Управление происходит через контроллеры внешних устройств. Процессор пересылает (выполняя команду OUT) в соответствующий программно-доступный регистр контроллера команду и данные, а контроллер, получив команду, начинает ее отрабатывать и, в свою очередь, посылает (через «малый интерфейс) свои команды и данные во внешнее устройство.
Оперативная память и процессор обычно подключены к одной и той же (самой быстродействующей) шине компьютера, и обмен между ними осуществляется за счет операций обмена, инициируемых процессором при выполнении команд, или при выполнении им аппаратных функций. Оперативная память и процессор находятся на одном «уровне» компьютера.
Персональный компьютер начинает работать следующим образом. После включения электропитания и окончания сигнала начального сброса (RESET), процессор самостоятельно формирует адрес начала программы, расположенной в ПЗУ, и инициирует по этому адресу на системном интерфейсе операцию «Чтение команды из памяти», начиная таким образом выполнение программы, которую называют POST-тест (тест самодиагностики после включения электропитания). При успешном завершении POST-теста (ошибок не обнаружено) процессор переходит на выполнение программы начального загрузчика операционной системы. Эта программа, как и POST-тест находится в ПЗУ, выполняя ее процессор загружает с диска в память более сложную «программу-загрузчик», выполняя которую и загружает с диска в память программы операционной системы. После этого процессор переходит на выполнение программ операционной системы и ждет команд от оператора (с клавиатуры или «мышки»). С точки зрения пользователя операционная система представляет собой комплекс программ, предназначенный для выполнения команд, предусмотренных для данной операционной системы. Операционная система обеспечивает простой интерфейс между человеком и аппаратными средствами персонального компьютера. С помощью простых команд, задаваемых операционной системе, например, через графическое меню, оператор запускает на выполнение последовательность программ операционной системы, и процессор, выполняя эти программы, выполняет сложнейшие действия по управлению компонентами компьютера. В программах операционной системы, и в прикладных программах, которые исполняет процессор, обычно предусмотрена выдача на экран монитора различного рода сообщений (сообщения могут являться реакцией на ввод с клавиатуры или «мышки», или могут содержать информацию о запуске соответствующей программы, сообщения об ошибках, сбоях и т. д.). На экран монитора выводится только то, что предусмотрено в программах. Некорректные сообщения, сообщения об ошибках, появляющиеся на экране монитора, или отсутствие реакции на нажатия клавиш клавиатуры или «мышки», тоже можно рассматривать как симптомы ошибок.
При вводе информации с внешнего устройства (например, нажата кнопка клавиатуры), процессор (по запросу на прерывание) переходит на выполнение «программы ввода» с данного устройства, которая обеспечивает чтение данных из программно-доступного регистра контроллера (регистра данных, в котором появился скан-код, нажатой оператором, клавиши) и пересылает считанные данные в буфер, расположенный в оперативной памяти. Программа, запросившая ввод данных, использует принятые в буфер данные, обрабатывает их, записывает результат обработки в другой буфер, расположенный в ОЗУ, и запрашивает вывод этих данных из буфера на устройство вывода. Процессор переходит на выполнение «программы вывода» на конкретное устройство вывода. Выполняя эту программу, он читает данные из буфера и пересылает их в программно-доступный регистр (регистр данных) контроллера устройства вывода. Контроллер, получив от процессора в свой регистр команду «вывода», отрабатывает ее, и организует пересылку данных дальше (через «малый интерфейс») в устройство вывода, например в принтер или монитор.
Таким образом, подводя итоги можно сказать, что любой микропроцессор предназначен для выполнения набора команд, определенных для него разработчиками данного микропроцессора, и ряда аппаратных функций, обеспечивающих эффективное выполнение этих команд. Командами программист указывает микропроцессору последовательность действий, реализующих задачу, решаемую программистом на персональном компьютере. Процессору для исполнения доступны программы, находящиеся в оперативной памяти (динамической или ПЗУ) и состоящие из команд этого процессора. Но основной объем программ хранится на жестких дисках в виде файлов, там они не доступны процессору для чтения. Процессор для выполнения служебных или прикладных программ, находящихся на дисках, осуществляет (с помощью других программ) сначала загрузку этих программ с диска в динамическую память, и только после этого "программы с дисков" становятся доступными для выполнения микропроцессором.
Для эффективного выполнения команд МП выполняет ряд важных вспомогательных функций: управляет операциями обмена на системном интерфейсе; выполняет процедуры прерывания; выполняет арбитраж запросов на захват интерфейса; реализует выполнение холостых циклов шины; реализует функции энергосбережения; автоматически формирует адрес первой выбираемой команды; автоматически формирует адрес следующей выбираемой команды; выполняет автоматическое отключение при повышении температуры кристалла выше заданного уровня и многое другое.
По включению электропитания, (сразу после окончания системного сброса по сигналу RESET#) микропроцессор самостоятельно формирует начальный адрес и читает из ПЗУ первую команду, выполняет ее, автоматически формирует адрес следующей команды, читает ее, выполняет ее и т. д. Во время выполнения команд, или аппаратных функций, в компьютере идет обмен по шине данных системного интерфейса между одним из регистров микропроцессора и другим программно-доступным элементом компьютера, расположенным вне микропроцессора.
Версия сайта для слабовидящих