微机原理及故障的维修(BIOS)

整个微机的开机过程分为硬件激活和软件激活﹐硬件激活是指POWER的动作过程﹒而软激活部分是指BIOS的POST过程﹒先是硬件激活而后是软件激活,了解微机的开机过程,对主板功能维修是很重要的,因为很多功能不良板﹐特别是无显示的板﹐可以从DEBUGE CARD上诊断系统运行的地址﹒使分析问题做到有的放失,不至于瞎子摸象﹒
二:硬件激活原理:
      在常态下POWER中的PS-ON是高电平,只有当PS-ON处于低电平时,POWER开始工作.如上图,在常态时,SOUTHBRIDGE的SUSC#应为高电平,因为此信号是低电平有效,此时三极管的基极为低电平,三极管截止,5V-SB直接加到PS-ON,使电源保持OFF,.POWER无法输出各组电压和PG信号,系统无法工作.当POWER  BUTTON  BOARD触发有效时﹐SUSC#为保持低电平,此时三极管的基极为高电平导通,5V-SB直接接地,从而PS-ON被拉低,POWER工作,同时向S/B,N/B及CPU发送PG信号,当S/B接到PG,CLOCKGENERATION送来的CLOCK时开始工作,并输出RESET#到ISA,PCI,AGP总线,N/B收到PG,PCI RESET#及CLOCK后输出CORREST#给CPU,CPU接到CORREST＃信号﹐开始动作并送出FFFFFFF0地址透过S/B,N/B指向BIOS.硬件激活部分到此结束,系统激活权交由BIOS.进入软激活状态.
软激活过程    软件激活过程主要是BIOS(Base Input Output System)的POST(Power On Self Test-上电自检).CPU工作后,系统的高端内存的分布如下:
               A0000…BFFFF:为VIDEO  MEMORY
               C0000…C7FFF:为VGA BIOS
               C8000…CFFFF:为I/O ROM
               E0000…FFFFF:为系统BIOS
      CPU复位时,将CS=FFFF,IP=0000,准备从FFFF0处进行POST自检程序,称为FETCH CODE.CPU在每一个FETCH  CODE周期会连续发出32个20位地址(分8次从PCI总线上取得数据,运行1次所取得的数据以PCI上的TRDY和IRDR信号为标志,而期间SOUTH BRIDGE负责将每个地址传送到ISA总线并从BIOS中获取数据,由于BIOS上仅有8位数据,故SOUTH BRIDGE每读BIOS数据4次(以I/O TRDY#为标志)才发出TRDY和IRDY信号向CPU传送,传送8次后,CPU从FFFF0开始执行数据中的代码,其后,进行下一次的FETCH CODE.CUP正是以这样的方式完成BIOS的整个POST过程 .

: 一般性故障和关键性故障:    主板上的CPU chip ,ROM BIOS,chip-set ,timer circuit,power ,CLK generator ﹑ DMA Controller 及RAM UNIT以及DRAM刷新等线路有故障﹐将会引起整个主机板无显示﹐在POST（POWER  ON  SELF  TEST）过程中﹐一般以初始化显示接口为界线﹐之前出现之故障称为关键性故障﹐之后出现故障称为一般性故障﹐在一般性故障时屏幕有错误之提示信息出现﹐可供我们来查找／区分故障,一般较易维修﹒关键性故障时﹐屏幕无任何显示即无任何FAIL信息可供参考﹒因此,必须借助某些工具来诊断,常用的如DEBUG CARD,分PCI与ISA之分,其工作原理大致相同,只是使用之接口有异.二: DEBUG CARD检修故障M/B之操作过程
   A.  DEBUG CARD原理,通过接入ISA BUS或PCI BUS,在MB执行POST过程时,用来显示和读取该BUS运行时的状态,或通过ERROR CODE LED来显示故障代码,若某部分检测PASS,则拋个代码到80H/84H PORT,便继续执行下一条POST指令,如果FAIL,便HOLD此代码,此时维修人员便可根据相关代码及资料来判断故障范围,加以维修.
   B.  用DEBUG CARD侦测故障之方法
   众所周知,微机在激活时,都会执行一个POST过程,此POST之软体存在MB之ROM中,开机时系统会调用此程序来对主机板上之硬件部分进行详细检测,当发现问题时便会当下来,利用这一过程,借助于万用表﹑示波器﹑DEBUG  CARD等一些检测项可以方便地定位和发现问题之所在﹒充分利用POST资源来判断故障:首先要考虑开机CPU执行的第一个CPU周期是选中ROM芯片﹐在主机板上称作BIOS（BASIC  I／O  SYSTEM)反复利用开机瞬间测试BIOS芯片的CS (CHIP SELECT)信号﹐若发现有L电平出现﹐说明开机后BIOS被选中﹐否则不被选中﹒这里必须强调一点,一定要在开机瞬间测试CS引脚,因为刚开机CPU复位后,工作于实模式,复位后执行的第一条指令永远存在于存储器物理地址FFFFFFF0H处开始的存储单元中.为了执行第一条指令,
   CPU必须先执行一个读指周期,从FFFFFFF0H处开始的存储单元中读取DATA,因此CPU复位后执行的第一个周期为读指周期.CPU输出的第一个地址信息为FFFFFFF0H.由该地址选定的芯片一定是BIOS芯片.这就是我们一再声明要反复利用开机瞬间测试BIOS芯片CS的原因,如果开机时CPU不能选中BIOS芯片自然就不能进入POST,也就无任何显示了.若开机后,BIOS被CPU选中了,这时紧接着应测试BIOS芯片的OE信号,只有此信号有效时,BIOS内的DATA才能输出到总线上,否则便会无输出,这也是造成无显示之另一重要的原因.
            当CS /OE信号都正常时,说明CPU访问BIOS与BIOS送出DATA动作基本正常,接下来检修的部分应该考虑是否为BUS问题,当然包括各BUS CONTRALLER之正常工作条件及良好的物理传输CHANNL .即BUS 之COMMAND/ DATA/ ADDRESS LINE正常.利用ISA/PCI DEBUG CARD可以清楚地观察BUS的动作状态和资料交易情况,可以首先记录下OK MB在正常之STEP BY STEP运行时地址/数据信号之状态,用来和故障M/B RUN       之RESULT做比较,不难发现问题之所在.
三: DEBUG CARD检修实务
   1.以下是PCI DEBUG CARD与ISA DEBUG CARD 之使用原理
   ISA DEBUG CARD是插在ISA总线上的,介于BIOS和SOUTH BRIDGE之间,而PCI DEBUG CARD是插在PCI BUS 上的,对于传统的S/N BRIDGE架构之MB而言,是介于SOUTH BRIDGE 与NORTH BRIDGE之间,对于HUB 架构之M/B,其作为一个DEVICE挂接在PCI SLOT上,因此相比之下,有一定的局限性.
PCI DEBUG CARD在S/N BRIDGE架构中的示意图
B:  上面讲过系统的硬件激活先于软件激活,因此在硬件激活完成后,CPU将发出第一条物理地址FFFFFFF0H给N/B或GMCH当FRAM#有效时,NB(GMCH)通过PCI(LPC)BUS传输此地址信息给S/B(ICH),由于各种BUS位数之不同,因此在相互传输时将会有一个等待周期,此时,经译码后的资料将被寄存于CHIPSET内的寄存器中,当FRAM#为H电平时,SB(ICH)向N/B(GMCH)发送DATA. C: M01检修思路及维修实例
M01为无显示MB,即为接上OK显示器无任何画面出现,引起M01的原因很多,以下加以归类/区分,供参考
v
有代码: 根据代码提示寻找根源
无代码可单步执行:根据执行结果找出出错位置并分析/维修之
不可单步执行:说明系统要本没有RUN可检查MAIN CHIP之基本信号如:供电,CLK﹑RESET﹑DEVSEL＃﹑I／O CHRDY﹑OWS .对于LPC BUS还应检查BUS之每条LINE是否正常﹐若具有OPEN﹐SHORT将会导致导致孤灯现象﹒

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