ГОУ СПО Астраханський коледж обчислювальної техніки
М.В. Васильєв
викладач спеціальних дисциплін
Астраханського коледжу обчислювальної техніки.
ТЕХНІЧНА ДІАГНОСТИКА
ЗАСОБІВ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ
навчальний посібник для викладачів і студентів середніх професійних навчальних закладів за спеціальністю 230101
«Обчислювальні машини, комплекси системи та мережі»
Астрахань 2007
Цей навчальний посібник присвячений питанням діагностики несправностей засобів обчислювальної техніки. Пропонований посібник написаний відповідно до чинної програми курсу «Технічна діагностика СВТ», у відповідності з Державним освітнім стандартом середнього професійної освіти за спеціальністю 2201 "Обчислювальні машини, комплекси, системи та мережі" від 8 лютого 2002 року та Доповненням до Державного освітнього стандарту за спеціалізацією 2201.01 "Технічне обслуговування засобів обчислювальної техніки" від 25 вересня 2003 року. Цей посібник містить основні теоретичні положення, що стосуються організації, архітектури та особливостей технічної діагностики персональних ЕОМ типу IBM PC / AT. У посібнику наведено методики професійного обслуговування апаратно-програмних обчислювальних систем, організованих на базі персональних комп'ютерів та поглибленої діагностики їх несправностей. Велику увагу приділено програмних і апаратних засобів діагностики несправностей компонент апаратно-програмної системи, її периферійних пристроїв і використання сервісних засобів діагностики. У ньому наведено також характеристики вбудованих тест-програм, основні симптоми несправностей СВТ, повідомлення про помилки завантаження операційної системи, прогоні прикладних програм і т. д.
Пропонований навчальний посібник може бути використаний в якості основного матеріалу для лекційної роботи викладачів та навчального посібника для студентів середніх навчальних закладів за спеціальністю 230101 «Обчислювальні машини, комплекси, системи та мережі», під час вивчення ними дисципліни «Технічна діагностика засобів обчислювальної техніки».
Введення
Цей курс лекцій з дисципліни «Технічна діагностика засобів обчислювальної техніки» входить в модуль спеціалізації 230101.51 «Технічне обслуговування засобів обчислювальної техніки» і є, разом з дисциплінами «Технічне обслуговування засобів обчислювальної техніки» та «Системотехнічну обслуговування апаратно-програмних систем і комплексів», профілюючої - для отримання студентами ссузів кваліфікації Технік базового рівня підготовки за спеціальністю 230101.
Завдання курсу:
1. Вивчити структуру і архітектуру АПС типу РС.
2. Вивчити основні засоби функціонального контролю і методи діагностики АПС.
3. Навчитися проводити класифікацію несправностей за ступенем їх жорсткості і зв'язку з компонентами НД
4. Вивчити основні симптоми несправностей АПС, що виникають при включенні РС, завантаження ОС і прогоні прикладних програм.
5. Вивчити симптоми апаратних несправностей системної плати, консолі і деяких інших периферійних пристроїв РС.
Зміст курсу:
1. Для зв'язку симптомів несправностей з вузлами і компонентами ПЕОМ слід добре розбиратися в архітектурі, структурі ПЕОМ, для чого призначений перший розділ курсу, в якому розглядається узагальнена блок-схема РС, архітектура мікропроцесора, різновиди мікропроцесорів, їх структурна схема та функціональні сигнали управління. Для прикладу докладно розглядається мікропроцесор i386, як типовий представник мікропроцесорів четвертого покоління, що використовуються в РС / АТ, починаючи з IBM РС 386, і до сучасних моделей типу Pentium.
2. Для проведення поглибленої діагностики несправностей РС потрібні досить глибокі знання про особливості архітектури як самого CPU, так і засобів її системної підтримки. Тому тут розглянуто взаємодію CPU з контролером його системної підтримки, підтримки системної шини, а також з контролерами і адаптерами ОЗУ, кеш-пам'яті, системної шини, пристроїв зовнішньої пам'яті і введення-виведення оперативної інформації.
3. Далі розглядаються основні методи діагностики основних периферійних пристроїв ПК - пристроїв консолі, зовнішньої пам'яті, засобів комунікації комп'ютера, виведення аудіоінформації.
4. У другому розділі цього посібника вивчаються прийоми розбирання та складання РС, апаратний і програмний аспекти діагностики АПС, стандартна і спеціальна КІА, використовувана при апаратному способі локалізації несправностей в РС, а також програмні засоби діагностики несправностей РС.
5. Третій розділ посібника містить досить докладні відомості про прийоми автономного та комплексного методів функціонального контролю АПС, АПК і їх периферійного обладнання.
Розділ 1 Архітектура та структура ПЕОМ IBM PC і їх клонів
Особливості контролю та діагностики мікроЕОМ.
Персональний комп'ютер, як відомо, належить до типу мікро-ЕОМ, тобто ЕОМ, використовуваних мікропроцесорні структури. Мікро-ЕОМ, на відміну від інших типів обчислювальних пристроїв, має свої переваги і недоліки в плані діагностики їх несправностей.
Пошук несправностей в мікроЕОМ ускладнений цілим рядом причин, найбільш важливими з яких видаються такі:
1) висока складність НВІС. Звичайний однокристальний мікропроцесор має близько 200 внутрішніх запам'ятовуючих елементів (інформаційних, управляючих регістрів і тригерів) і, відповідно, 2 200 можливих станів, тому повний контроль мікропроцесорних НВІС практично неможливий і окремі несправності, викликані взаємним впливом окремих елементів НВІС, можуть проявлятися у вигляді рідкісних нерегулярних збоїв;
2) мале число контрольних точок схеми (висновків ІМС) призводить до того, що подача тестуючих впливів на потрібні точки схеми і контроль їх стану носить непрямий характер. Доступ до внутрішніх елементів НВІС можливий тільки під мікропрограмним управлінням, тобто генерація тестових послідовностей можлива, в основному, тільки засобами мікропрограмного управління самого мікропроцесора або мікроконтролера;
3) неподільність апаратних і програмних засобів управління мікропроцесорної системи. Часто провести чітку межу між апаратними та програмними засобами мікропроцесорної системи не можна, тому що в більшості мікропроцесорів ПЗУ мікропрограм виконано на самому кристалі НВІС мікропроцесора;
4) складність і неподільність апаратних засобів мікроЕОМ. Мікропроцесорну систему часто неможливо розділити на окремі функціональні вузли (ТЕЗ, як у великих ЕОМ), тому що часто вся мікро-ЕОМ, або, принаймні, її системна плата, виконуються у вигляді одного конструктивно закінченого вузла. По-друге, часто в одній НВІС, наприклад, контролері системної підтримки мікропроцесора, поєднані різні функції: управління і виконання арифметичних процедур, запрограмована конфігурація, виконання функцій вводу-виводу і т. д., і навпаки - одна функція може реалізовуватися по частинах в різних НВІС і т. п. Так що діагностика несправностей мікро-ЕОМ вимагає високої кваліфікації обслуговуючого персоналу;
5) необхідність одночасного контролю стану шин. Мікропрограмних характер генерації тестових впливів вимагає спостереження та реєстрації всіх сигналів шин на великих часових інтервалах, щоб можна було зафіксувати рідкісні та одноразові події. Ці події ідентифікуються заданими комбінаціями сигналів на шинах адреси, управління, даних, і навіть заданої послідовністю таких комбінацій. Наприклад, реєстрація первинної помилки лише в n-му такті операції множення з плаваючою точкою, тільки з певними операндами, та ще й на тлі обміну даними з принтером. Подібну реєстрацію можна провести тільки на спеціальній нестандартної КІА - аналізаторі логічних станів;
6) висока швидкодія. Тактова частота сучасних мікропроцесорів досягає сотень МГц і навіть ГГц, так що роздільна здатність стандартної і нестандартної КІА повинна бути не нижче тисяч МГц, але така апаратура дуже складна, дорога і рідкісна;
7) шинна організація мікропроцесорної системи часто вимагає використання трістабільних елементів (з Z-станом) з підключенням в одну точку багатьох передавачів та джерел сигналів, що призводить до труднощів визначення джерела спотворення інформації в магістралі;
8) мультіплексірумость шин мікропроцесорної системи, що викликається необхідністю скорочення числа висновків НВІС, призводить до тимчасового поділу однієї і тієї ж шини між молодшою і старшою частинами адреси, адресою та даними, даними і сигналами управління і т. п. Це вимагає додаткової ідентифікації характеру інформації на шині і сильно ускладнює діагностику магістралей.
Але, поряд з вищевказаними труднощами, мікропроцесорні системи мають і ряд переваг при діагностиці несправностей в них:
1) стандартна форма електричних сигналів. Важливою особливістю всіх цифрових, дискретних пристроїв, реалізованих на стандартних наборах БІС, є стандартна подання інформації електричними сигналами однаковою амплітуди (логічні нуль і одиниця представляються сигналами нульового рівня і / або сигналами рівня амплітудою порядку +5 вольт). У цьому випадку, вдаватися до вимірювань аналогових величин (амплітуди, тривалості фронтів), доводиться тільки в блоках ЦАП і АЦП, або при підозрі на вихід з ладу однієї з компонент схеми. Ця стандартність дає можливість розробляти КІА із засобами стандартного підключення до контрольованих точках системи, що знижує вартість такої КІА і, у великій мірі, скорочує вірогідність помилок оператора. Прикладом такої КІА можуть бути логічні пробники та вимірювальні кліпси, що одягаються прямо на висновки досліджуваних ІМС;
2) здатність до самоконтролю. Як тільки налагоджена схема синхронізації мікропроцесорної системи і почав працювати контур мікропрограмного управління, з'являється можливість використати сам мікропроцесор системи для збору та обробки інформації про стан елементів самої мікропроцесорної системи. Виконання таких тестових програм, як циклічні пересилання унітарних кодів, підрахунок контрольних сум вмісту ROM BIOS, CMOS-пам'яті, контроль ОЗУ, запис-читання тестуючої інформації в порти введення-виведення і т. п., дозволяє визначити характер несправності, а іноді й точно вказати її місце. Потужним засобом у цьому відношенні є мікропрограмні тести, які складаються з використанням так званого "способу розкрутки", коли, спираючись на вже перевірене ядро тестованої системи, можна поступово й дуже докладно протестувати все більш далекі від ядра вузли схеми і, за словниками несправностей, досить точно визначити місце виникнення несправності. При цьому основний тягар діагностики переноситься з "винаходи" діагностує персоналом контрольних процедур з використанням КІА, на розробку діагностичних мікропрограм. Ця робота вимагає доскональних знань апаратної реалізації ЕОМ і під силу тільки її розробникам, які і складають ці перевірочні і діагностують мікропрограми та набори мікропрограмних тестів.
Основний або, у всякому разі, функціональною складовою більшості обчислювальних систем і обчислювальних комплексів часто є комп'ютер, спочатку, при розробці, орієнтований на персонального користувача і, в силу добре продуманої організації, здатний вирішувати і інші, системні завдання. Слід тільки мати на увазі, що це все-таки персональна машина (ПЕОМ), що володіє рядом недоліків:
- Погано розвинена комунікативність: малі можливості розвитку підсистем вводу-виводу, дуже важко і неефективно підключати до РС кілька десятків зовнішніх пристроїв;
- Не завжди достатні швидкості передачі даних, без участі центрального мікропроцесора;
- Недостатній обсяг спеціальної високошвидкісний мультиплексного пам'яті;
- Складно, а часом і неможливо, забезпечити паралельну роботу периферійного обладнання в режимі суміщення;
- Важко вирішується проблема роботи багатьох користувачів (багатозадачність), в силу слабо розвиненої системи переривань і обслуговування каналів введення-виведення;
- Неефективне використання власне обчислювальних можливостей центрального процесора. При роботах по вводу-висновку він практично простоює, що веде до поганого використанню ресурсів НД Так, введення-виведення реалізує всього 5-10% закладених в РС можливостей за швидкостями його роботи, а в CPU і того менше - 2-5%.
Хорошим виходом з цього становища може бути особлива RISC-структура CPU і застосування спеціальної каналообразующей апаратури (процесорів каналів зв'язку). Але це буде вже зовсім не персональний комп'ютер, а, швидше, система типу IBM-370, 380, 390, ЄС ЕОМ, PDP і т. п. Проте, в силу ряду не цілком об'єктивних причин, їх застосування у нас в країні сильно обмежено . Зарубіжні фірми подібні системи нам поставляють вельми неохоче, немає і літератури щодо їх застосування. Так що нам доводиться використовувати, для систем не дуже високого класу, саме РС. Так що ми змушені вивчати експлуатацію, технічне обслуговування та ремонт саме РС.
Вивчати ми будемо комп'ютер саме типу IBM PC / AT тому, що всі сучасні моделі РС, аж до найостанніших, у великій мірі інтерпретують структуру і архітектуру РС / АТ. З іншого боку, всі пізні моделі РС, починаючи з 386 і до "Pentium-4" - це технологічні удосконалення РС / АТ: збільшення розрядності, обсягів ОЗУ, обсягів ВЗП, підвищення швидкодії компонент, в першу чергу, CPU і системної шини, і архітектура останніх моделей РС практично не відрізняється від РС / АТ. Плюс до того, швидко розвивається технологія НВІС дозволяє поєднати в одному кристалі багато функцій різних вузлів обрамлення CPU - об'єднати CPU і FPU в одній ІМС (486, "Pentium"), і власне структура центрального обчислювача при цьому не видно. Нам же потрібно добре уявляти собі всі вузли, як обчислювача, так і його обрамлення, а це найкраще видно на прикладі РС / АТ.
1.1 Блок-схема ЕОМ по фон-Нейманом і її реалізація в ПК
Блок схема будь-якого комп'ютера складається з п'яти частин (рисунок 1.1):
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
ЦПУ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ УУ │ │
└ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ┘
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┐ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ УВВ ├ ─ ─ ─> │ АЛУ │ ─ ─ ─ ─> │ Увив │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ └ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┘ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
└ ─ ─ ─ ─ │ ─ ─ ─ ┘
┌ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┐
│ ЗУ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Малюнок 1.1. Узагальнена блок-схема ЕОМ.
Дві частини: АЛУ і УУ складають центральне процесорний пристрій (в РС - CPU - мікропроцесор).
АЛУ (арифметико = дігіческое устройствр) призначено для виконання арифметичних і логічних процедур програми обчислень.
УУ (пристрій управління) виконує функції управління пристроєм АЛУ, оперативною пам'яттю і синхронізує роботу всіх складових частин обчислювальної системи (в РС УУ вбудовується в CPU). Пристрій управління обчислювальною системою може бути виконано на жорсткій логіці, або використовувати мікропрограмних спосіб управління.
Як відомо, керування обчислювальним пристроєм здійснюється апаратно за допомогою фіксованих для кожної обчислювальної системи спеціальних сигналів, називаються елементарними операціями.
При виконанні УУ з жорсткою логікою, вироблення потрібних послідовностей елементарних операцій проводиться за допомогою дешифратора коду операцій і розподільника синхронизирующих імпульсів (РСІ). При цьому апаратна реалізація такого УУ виходить дуже складною і громіздкою. Це пов'язано з тим, що дешифратор коду операцій повинен мати стільки виходів, скільки різних команд є в системі машинних (ассемблерних) команд даної обчислювальної системи, і кожен з виходів такого дешифратора повинен мати свій власний РСІ. Крім того, таке УУ абсолютно негнучке в частині внесення будь-яких змін у систему команд (тому-то вона і називається жорсткої), т. оскільки в цьому випадку будуть потрібні апаратні зміни, як в дешифратор команд, так і в системі РСІ. Але, тим не менш, реалізоване на жорсткій логіці управління є дуже швидкодіючим і знаходить застосування у спеціалізованих обчислювальних системах.
Останнім часом в РС, особливо конструкцій LapTop, застосовується сенсорна панель, звана також Wersa Glade або Thouch Pad. Вона дуже зручна при роботі з ОС, що використовують піктограми, і не має недоліків "миші" і трекбола. Для роботи з нею потрібно просто водити пальцем по невеликій сенсорної панелі, розташованої на стандартній клавіатурі і курсор на екрані повторює рухи пальця по сенсорній панелі. Ще один вид маніпулятора - Track Point, являє собою невелику кнопку, розташовану на стандартній клавіатурі в районі малої клавіатури управління курсором. По суті ця кнопка працює як джойстик: залежно від напрямку натискання на неї - вліво, вправо, вгору або вниз у тому ж напрямку зміщується і курсор на екрані. Trасk Point натискають середнім пальцем, а вказівним і безіменним можна натискати дві інші, поруч розташовані клавіші, які функціонально ідентичні лівої і правої кнопок "миші". М.В. Васильєв
викладач спеціальних дисциплін
Астраханського коледжу обчислювальної техніки.
ТЕХНІЧНА ДІАГНОСТИКА
ЗАСОБІВ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ
навчальний посібник для викладачів і студентів середніх професійних навчальних закладів за спеціальністю 230101
«Обчислювальні машини, комплекси системи та мережі»
Астрахань 2007
Цей навчальний посібник присвячений питанням діагностики несправностей засобів обчислювальної техніки. Пропонований посібник написаний відповідно до чинної програми курсу «Технічна діагностика СВТ», у відповідності з Державним освітнім стандартом середнього професійної освіти за спеціальністю 2201 "Обчислювальні машини, комплекси, системи та мережі" від 8 лютого 2002 року та Доповненням до Державного освітнього стандарту за спеціалізацією 2201.01 "Технічне обслуговування засобів обчислювальної техніки" від 25 вересня 2003 року. Цей посібник містить основні теоретичні положення, що стосуються організації, архітектури та особливостей технічної діагностики персональних ЕОМ типу IBM PC / AT. У посібнику наведено методики професійного обслуговування апаратно-програмних обчислювальних систем, організованих на базі персональних комп'ютерів та поглибленої діагностики їх несправностей. Велику увагу приділено програмних і апаратних засобів діагностики несправностей компонент апаратно-програмної системи, її периферійних пристроїв і використання сервісних засобів діагностики. У ньому наведено також характеристики вбудованих тест-програм, основні симптоми несправностей СВТ, повідомлення про помилки завантаження операційної системи, прогоні прикладних програм і т. д.
Пропонований навчальний посібник може бути використаний в якості основного матеріалу для лекційної роботи викладачів та навчального посібника для студентів середніх навчальних закладів за спеціальністю 230101 «Обчислювальні машини, комплекси, системи та мережі», під час вивчення ними дисципліни «Технічна діагностика засобів обчислювальної техніки».
Введення
Цей курс лекцій з дисципліни «Технічна діагностика засобів обчислювальної техніки» входить в модуль спеціалізації 230101.51 «Технічне обслуговування засобів обчислювальної техніки» і є, разом з дисциплінами «Технічне обслуговування засобів обчислювальної техніки» та «Системотехнічну обслуговування апаратно-програмних систем і комплексів», профілюючої - для отримання студентами ссузів кваліфікації Технік базового рівня підготовки за спеціальністю 230101.
Завдання курсу:
1. Вивчити структуру і архітектуру АПС типу РС.
2. Вивчити основні засоби функціонального контролю і методи діагностики АПС.
3. Навчитися проводити класифікацію несправностей за ступенем їх жорсткості і зв'язку з компонентами НД
4. Вивчити основні симптоми несправностей АПС, що виникають при включенні РС, завантаження ОС і прогоні прикладних програм.
5. Вивчити симптоми апаратних несправностей системної плати, консолі і деяких інших периферійних пристроїв РС.
Зміст курсу:
1. Для зв'язку симптомів несправностей з вузлами і компонентами ПЕОМ слід добре розбиратися в архітектурі, структурі ПЕОМ, для чого призначений перший розділ курсу, в якому розглядається узагальнена блок-схема РС, архітектура мікропроцесора, різновиди мікропроцесорів, їх структурна схема та функціональні сигнали управління. Для прикладу докладно розглядається мікропроцесор i386, як типовий представник мікропроцесорів четвертого покоління, що використовуються в РС / АТ, починаючи з IBM РС 386, і до сучасних моделей типу Pentium.
2. Для проведення поглибленої діагностики несправностей РС потрібні досить глибокі знання про особливості архітектури як самого CPU, так і засобів її системної підтримки. Тому тут розглянуто взаємодію CPU з контролером його системної підтримки, підтримки системної шини, а також з контролерами і адаптерами ОЗУ, кеш-пам'яті, системної шини, пристроїв зовнішньої пам'яті і введення-виведення оперативної інформації.
3. Далі розглядаються основні методи діагностики основних периферійних пристроїв ПК - пристроїв консолі, зовнішньої пам'яті, засобів комунікації комп'ютера, виведення аудіоінформації.
4. У другому розділі цього посібника вивчаються прийоми розбирання та складання РС, апаратний і програмний аспекти діагностики АПС, стандартна і спеціальна КІА, використовувана при апаратному способі локалізації несправностей в РС, а також програмні засоби діагностики несправностей РС.
5. Третій розділ посібника містить досить докладні відомості про прийоми автономного та комплексного методів функціонального контролю АПС, АПК і їх периферійного обладнання.
Розділ 1 Архітектура та структура ПЕОМ IBM PC і їх клонів
Особливості контролю та діагностики мікроЕОМ.
Персональний комп'ютер, як відомо, належить до типу мікро-ЕОМ, тобто ЕОМ, використовуваних мікропроцесорні структури. Мікро-ЕОМ, на відміну від інших типів обчислювальних пристроїв, має свої переваги і недоліки в плані діагностики їх несправностей.
Пошук несправностей в мікроЕОМ ускладнений цілим рядом причин, найбільш важливими з яких видаються такі:
1) висока складність НВІС. Звичайний однокристальний мікропроцесор має близько 200 внутрішніх запам'ятовуючих елементів (інформаційних, управляючих регістрів і тригерів) і, відповідно, 2 200 можливих станів, тому повний контроль мікропроцесорних НВІС практично неможливий і окремі несправності, викликані взаємним впливом окремих елементів НВІС, можуть проявлятися у вигляді рідкісних нерегулярних збоїв;
2) мале число контрольних точок схеми (висновків ІМС) призводить до того, що подача тестуючих впливів на потрібні точки схеми і контроль їх стану носить непрямий характер. Доступ до внутрішніх елементів НВІС можливий тільки під мікропрограмним управлінням, тобто генерація тестових послідовностей можлива, в основному, тільки засобами мікропрограмного управління самого мікропроцесора або мікроконтролера;
3) неподільність апаратних і програмних засобів управління мікропроцесорної системи. Часто провести чітку межу між апаратними та програмними засобами мікропроцесорної системи не можна, тому що в більшості мікропроцесорів ПЗУ мікропрограм виконано на самому кристалі НВІС мікропроцесора;
4) складність і неподільність апаратних засобів мікроЕОМ. Мікропроцесорну систему часто неможливо розділити на окремі функціональні вузли (ТЕЗ, як у великих ЕОМ), тому що часто вся мікро-ЕОМ, або, принаймні, її системна плата, виконуються у вигляді одного конструктивно закінченого вузла. По-друге, часто в одній НВІС, наприклад, контролері системної підтримки мікропроцесора, поєднані різні функції: управління і виконання арифметичних процедур, запрограмована конфігурація, виконання функцій вводу-виводу і т. д., і навпаки - одна функція може реалізовуватися по частинах в різних НВІС і т. п. Так що діагностика несправностей мікро-ЕОМ вимагає високої кваліфікації обслуговуючого персоналу;
5) необхідність одночасного контролю стану шин. Мікропрограмних характер генерації тестових впливів вимагає спостереження та реєстрації всіх сигналів шин на великих часових інтервалах, щоб можна було зафіксувати рідкісні та одноразові події. Ці події ідентифікуються заданими комбінаціями сигналів на шинах адреси, управління, даних, і навіть заданої послідовністю таких комбінацій. Наприклад, реєстрація первинної помилки лише в n-му такті операції множення з плаваючою точкою, тільки з певними операндами, та ще й на тлі обміну даними з принтером. Подібну реєстрацію можна провести тільки на спеціальній нестандартної КІА - аналізаторі логічних станів;
6) висока швидкодія. Тактова частота сучасних мікропроцесорів досягає сотень МГц і навіть ГГц, так що роздільна здатність стандартної і нестандартної КІА повинна бути не нижче тисяч МГц, але така апаратура дуже складна, дорога і рідкісна;
7) шинна організація мікропроцесорної системи часто вимагає використання трістабільних елементів (з Z-станом) з підключенням в одну точку багатьох передавачів та джерел сигналів, що призводить до труднощів визначення джерела спотворення інформації в магістралі;
8) мультіплексірумость шин мікропроцесорної системи, що викликається необхідністю скорочення числа висновків НВІС, призводить до тимчасового поділу однієї і тієї ж шини між молодшою і старшою частинами адреси, адресою та даними, даними і сигналами управління і т. п. Це вимагає додаткової ідентифікації характеру інформації на шині і сильно ускладнює діагностику магістралей.
Але, поряд з вищевказаними труднощами, мікропроцесорні системи мають і ряд переваг при діагностиці несправностей в них:
1) стандартна форма електричних сигналів. Важливою особливістю всіх цифрових, дискретних пристроїв, реалізованих на стандартних наборах БІС, є стандартна подання інформації електричними сигналами однаковою амплітуди (логічні нуль і одиниця представляються сигналами нульового рівня і / або сигналами рівня амплітудою порядку +5 вольт). У цьому випадку, вдаватися до вимірювань аналогових величин (амплітуди, тривалості фронтів), доводиться тільки в блоках ЦАП і АЦП, або при підозрі на вихід з ладу однієї з компонент схеми. Ця стандартність дає можливість розробляти КІА із засобами стандартного підключення до контрольованих точках системи, що знижує вартість такої КІА і, у великій мірі, скорочує вірогідність помилок оператора. Прикладом такої КІА можуть бути логічні пробники та вимірювальні кліпси, що одягаються прямо на висновки досліджуваних ІМС;
2) здатність до самоконтролю. Як тільки налагоджена схема синхронізації мікропроцесорної системи і почав працювати контур мікропрограмного управління, з'являється можливість використати сам мікропроцесор системи для збору та обробки інформації про стан елементів самої мікропроцесорної системи. Виконання таких тестових програм, як циклічні пересилання унітарних кодів, підрахунок контрольних сум вмісту ROM BIOS, CMOS-пам'яті, контроль ОЗУ, запис-читання тестуючої інформації в порти введення-виведення і т. п., дозволяє визначити характер несправності, а іноді й точно вказати її місце. Потужним засобом у цьому відношенні є мікропрограмні тести, які складаються з використанням так званого "способу розкрутки", коли, спираючись на вже перевірене ядро тестованої системи, можна поступово й дуже докладно протестувати все більш далекі від ядра вузли схеми і, за словниками несправностей, досить точно визначити місце виникнення несправності. При цьому основний тягар діагностики переноситься з "винаходи" діагностує персоналом контрольних процедур з використанням КІА, на розробку діагностичних мікропрограм. Ця робота вимагає доскональних знань апаратної реалізації ЕОМ і під силу тільки її розробникам, які і складають ці перевірочні і діагностують мікропрограми та набори мікропрограмних тестів.
Основний або, у всякому разі, функціональною складовою більшості обчислювальних систем і обчислювальних комплексів часто є комп'ютер, спочатку, при розробці, орієнтований на персонального користувача і, в силу добре продуманої організації, здатний вирішувати і інші, системні завдання. Слід тільки мати на увазі, що це все-таки персональна машина (ПЕОМ), що володіє рядом недоліків:
- Погано розвинена комунікативність: малі можливості розвитку підсистем вводу-виводу, дуже важко і неефективно підключати до РС кілька десятків зовнішніх пристроїв;
- Не завжди достатні швидкості передачі даних, без участі центрального мікропроцесора;
- Недостатній обсяг спеціальної високошвидкісний мультиплексного пам'яті;
- Складно, а часом і неможливо, забезпечити паралельну роботу периферійного обладнання в режимі суміщення;
- Важко вирішується проблема роботи багатьох користувачів (багатозадачність), в силу слабо розвиненої системи переривань і обслуговування каналів введення-виведення;
- Неефективне використання власне обчислювальних можливостей центрального процесора. При роботах по вводу-висновку він практично простоює, що веде до поганого використанню ресурсів НД Так, введення-виведення реалізує всього 5-10% закладених в РС можливостей за швидкостями його роботи, а в CPU і того менше - 2-5%.
Хорошим виходом з цього становища може бути особлива RISC-структура CPU і застосування спеціальної каналообразующей апаратури (процесорів каналів зв'язку). Але це буде вже зовсім не персональний комп'ютер, а, швидше, система типу IBM-370, 380, 390, ЄС ЕОМ, PDP і т. п. Проте, в силу ряду не цілком об'єктивних причин, їх застосування у нас в країні сильно обмежено . Зарубіжні фірми подібні системи нам поставляють вельми неохоче, немає і літератури щодо їх застосування. Так що нам доводиться використовувати, для систем не дуже високого класу, саме РС. Так що ми змушені вивчати експлуатацію, технічне обслуговування та ремонт саме РС.
Вивчати ми будемо комп'ютер саме типу IBM PC / AT тому, що всі сучасні моделі РС, аж до найостанніших, у великій мірі інтерпретують структуру і архітектуру РС / АТ. З іншого боку, всі пізні моделі РС, починаючи з 386 і до "Pentium-4" - це технологічні удосконалення РС / АТ: збільшення розрядності, обсягів ОЗУ, обсягів ВЗП, підвищення швидкодії компонент, в першу чергу, CPU і системної шини, і архітектура останніх моделей РС практично не відрізняється від РС / АТ. Плюс до того, швидко розвивається технологія НВІС дозволяє поєднати в одному кристалі багато функцій різних вузлів обрамлення CPU - об'єднати CPU і FPU в одній ІМС (486, "Pentium"), і власне структура центрального обчислювача при цьому не видно. Нам же потрібно добре уявляти собі всі вузли, як обчислювача, так і його обрамлення, а це найкраще видно на прикладі РС / АТ.
1.1 Блок-схема ЕОМ по фон-Нейманом і її реалізація в ПК
Блок схема будь-якого комп'ютера складається з п'яти частин (рисунок 1.1):
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
ЦПУ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ УУ │ │
└ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ┘
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┐ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ УВВ ├ ─ ─ ─> │ АЛУ │ ─ ─ ─ ─> │ Увив │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ └ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┘ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
└ ─ ─ ─ ─ │ ─ ─ ─ ┘
┌ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┐
│ ЗУ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Малюнок 1.1. Узагальнена блок-схема ЕОМ.
Дві частини: АЛУ і УУ складають центральне процесорний пристрій (в РС - CPU - мікропроцесор).
АЛУ (арифметико = дігіческое устройствр) призначено для виконання арифметичних і логічних процедур програми обчислень.
УУ (пристрій управління) виконує функції управління пристроєм АЛУ, оперативною пам'яттю і синхронізує роботу всіх складових частин обчислювальної системи (в РС УУ вбудовується в CPU). Пристрій управління обчислювальною системою може бути виконано на жорсткій логіці, або використовувати мікропрограмних спосіб управління.
Як відомо, керування обчислювальним пристроєм здійснюється апаратно за допомогою фіксованих для кожної обчислювальної системи спеціальних сигналів, називаються елементарними операціями.
При виконанні УУ з жорсткою логікою, вироблення потрібних послідовностей елементарних операцій проводиться за допомогою дешифратора коду операцій і розподільника синхронизирующих імпульсів (РСІ). При цьому апаратна реалізація такого УУ виходить дуже складною і громіздкою. Це пов'язано з тим, що дешифратор коду операцій повинен мати стільки виходів, скільки різних команд є в системі машинних (ассемблерних) команд даної обчислювальної системи, і кожен з виходів такого дешифратора повинен мати свій власний РСІ. Крім того, таке УУ абсолютно негнучке в частині внесення будь-яких змін у систему команд (тому-то вона і називається жорсткої), т. оскільки в цьому випадку будуть потрібні апаратні зміни, як в дешифратор команд, так і в системі РСІ. Але, тим не менш, реалізоване на жорсткій логіці управління є дуже швидкодіючим і знаходить застосування у спеціалізованих обчислювальних системах.
Маніпулятори типу джойстик призначені виключно для ігор, авто-флай-і їм подібних симуляторов. Джойстики випускаються в двох модифікаціях:
- Кемпстон-джойстик, і
- Пропорційний джойстик.
Перший тільки фіксує положення рукоятки подібно клавіш керування курсором на стандартній клавіатурі, а пропорційний працює як "миша", зміщуючи курсор на екрані монітора пропорційно куті відхилення рукоятки джойстика від вертикального положення. Обидва джойстика використовуються виключно з ігровими програмами і симуляторами (імітатори управління автомобілем, літаком і т. п.).
Всі перераховані вище пристрої введення вимагають саме своїх, спеціалізованих засобів програмної підтримки (Firm Ware), тобто відповідних програм і драйверів.
До пристроїв для масового або спеціального введення інформації в РС відносяться сканери, дигітайзери (сколці) і т. д.
Контрольні питання.
1.Які пристрою входять у підсистему введення-виведення оперативної інформації РС?
2. Які типи клавіатур використовуються в ПЕОМ?
3. У чому переваги і недоліки KBD шілдовой системи?
4. Які типи клавіатур найбільш надійні в роботі?
5. Які заходи антідребезговой захисту застосовуються в РС?
6. Які типи маніпуляторів використовуються в РС?
7. Як підключається до PC serial mouse? system mouse?
8. Що за маніпулятор Wersa Glade?
9. Які різновиди джойстиків використовуються в РС, їх особливості і області застосування.
1.5.1.2) Засоби виведення оперативної інформації
Для виведення оперативної інформації з РС використовуються дисплей і реєструючі пристрої - принтери. Дисплей може бути виконано:
- На вакуумному кінескопі телевізійного типу,
- На рідкокристалічної панелі,
- На газорозрядної панелі,
- На світлодіодним матричної панелі.
Відеомонітор на вакуумному кінескопі д ля звичайного домашнього, офісного, управлінського використання часто підходить найкраще. Він використовує давно відпрацьований в телебаченні спосіб формування кольорового зображення, має цілком хорошими швидкісними характеристиками, високою роздільною здатністю, яскравістю і контрастністю, але важкий по вазі, громіздкий, боїться ударів і вимагає для свого харчування високих напруг (до 25 кіловольт), у зв'язку з чим , має підвищений фон м'якого рентгенівського випромінювання. Але останнє помітно знижується застосуванням спеціальних світлофільтрів або особливою технологією виготовлення скла екрану, а інші недоліки для стаціонарних умов експлуатації не настільки істотні.
Рідкокристалічна панель (РКІ) має малий вага, конструктивно плоска, дуже економічна, не вимагає для живлення високовольтних джерел живлення, мало чутлива до ударів і пилу. У порівнянні з відеодисплеєм телевізійного типу, РКІ-панель має майже таку ж роздільну здатність, але дещо поступається TV-дисплеям за швидкісними характеристиками. Відеокарта підтримує смугу частот відеосигналу в 35 МГц, що відповідає мінімальному часу релаксації пікселів дисплея близько 30 мксек. Дисплей на ЕПТ практично забезпечує час релаксації близько 100 мксек, тоді як час релаксації сучасних РКІ-панелей перевищує 8 мсек. Крім того, якість зображення на РКІ-панелі залежить від напрямку погляду: при огляді РКІ-панелі з кутів більше 30 0 від перпендикуляра до площини екрану, зображення втрачає чіткість і колірну яскравість. Так що ЖКИ-дисплеї для роботи зі швидкісними мультимедійними додатками, можуть бути рекомендовані тільки з відомими обмеженнями.
В останніх моделях РКІ-дисплеїв багато хто з їхніх недоліків вже усунуто використанням сучасних високих технологій, тому зараз комп'ютери все більше комплектуються саме РКІ-моніторами.
Газорозрядні панелі використовують світіння розрідженого газу в електричному полі. Плоскі, легкі, але тільки монохромні, з відносно невисокою роздільною здатністю і вимагають для свого харчування підвищеної напруги (100-120 вольт). Використовуються в РС спеціального призначення.
Світлодіодні панелі (СДП) - плоскі, яскраві, управляються низькою напругою, кольорові, ударостійке, швидкі, але їх роздільна здатність поступається телевізійних кінескопів і ЖКИ-панелям, так як кожен кольоровий піксель утворений трьома світловипромінювальними кристалами напівпровідника, та й потужність споживання СДП досить значна (близько 500 Вт).
Інтерфейс відеопідсистеми.
Відеосигнали управління монітором виробляються не системною платою, а на адаптерах-контролерах монітора, що вставляються в слот розширення системної шини, або інтегрованих безпосередньо на системну плату комп'ютера.
Плата (карта) відеомонітора, звана також відео-картою, містить схему підтримки алфавітно-цифрової інформації, вона ж може підтримувати режим побітової графіки, на відміну від векторної графіки, коли зображення формується не з точок, пікселів, а з відрізків ліній.
Відеокарта, в залежності від її призначення, може виробляти такі сигнали:
- Повний відеосигнал (виведений на роз'єм RCA),
- Набір RGB-сигналів і сигналів малої й кадрової синхронізації (виведений на 9 - або 12-контактний роз'єм, розташований під роз'ємом RCA).
RCA працює з відеовходом монітора подібно відеоплеєри з телевізором. У цьому випадку, дисплей повинен вміти працювати з повним відеосигналом, характеристики зображення при цьому виходять трохи гірше, а монітор - складніше.
RGB-монітор обробляє:
- Три колірні складові: R, G і В (червона, зелена, синя),
- Сигнал яскравості (інтенсивності),
- Сигнали синхронізації растра.
Відеокарта містить вбудовану RAM, в яку програмно записуються сторінки інформації, що підлягають виведенню на дисплей. Відеопам'ять (VDRAM) відео-карти має об'єм 256 Кбайт і більше, починається з адреси, що визначається типом відеосистеми (MDA, CGA, VGA, SVGA) і містить в алфавітно-цифровому режимі по два байти на символ - код символу ASCII і код атрибуту символу . Код атрибута визначає колір символу, колір фону, яскравість символу, негативність висветкі символу, режим мерехтіння.
У чисто графічному режимі, не роботі псевдографікою, при якій кожен елемент ділової графіки - теж деякий символ, відео-RAM містить повну бінарну копію екрану з атрибутами кожного пікселя. Контролер відеокарти для цього повинен бути відповідно перепрограмований.
Для виведення на екран алфавітно-цифровий (АЦ) інформації, код символу ASCII повинен бути перероблений на точковий зразок символу, який згодом і буде відтворено на екрані. Це перетворення відбувається в ПЗУ (або ОЗУ) знакогенератора відеоконтролера. Опитування знакогенератора відбувається за адресами, відповідним ASCII-кодами символу, з яких зчитується вже матриця 8х8 або більше точок, складова власне образ символу на екрані.
Спрощена блок-схема відеоадаптера VGA наведена на малюнку 1.9.
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐
канал в / в │ ШнФ │ │ відео-│ │ ПЗУ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ ЦАП │ сигнал
─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ │ ─ ─ ┬ ─ ─> │ пам'ять │ ─ ─ ─ ─> │ │ ─ ─> │ Рг СДВ │ ─ ─> │ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─>
│ │ │ │ │ │ │ ┌> └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ яскравості
└ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ └ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ┬ ─ ─ ┘ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ │
│ │ ряд у рядку │ │ │ гаш.курс │ │
│ ┌ ─ ─ ┴ ─ ─ ┐ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ СДВ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─> └ ─ ─ ─ ─ ┘
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ └ ─ ─> │ контр │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ аттр.
│ ген. ТІ │ ─ ─ ─ ─> │ ЕПТ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ RGB
│ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─>
│ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ КСІ
│ │ ─ ─ ─ ─ ─> │ секвенсор │ ─ ─ ─ ─> │ ФКІ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─>
│ │ │ │ ─ ┐ └ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
└ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ССІ
└ ─ ─> │ ФСІ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─>
└ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Малюнок 1.9 .. Блок-схема відеоадаптера VGA.
На приведеній схемі:
Контролер ЕПТ - основна компонента адаптера - НВІС VGA IC.
Генератор точок символів - ПЗУ МК3600 від 8х8 до 9х16 точок в матриці символу.
Відеопам'ять - 4 секції по 64 Кбайт.
Рг СДВ - регістр зсуву, що перетворить паралельний код рядка матриці символу в послідовність яскравості точок у рядку екрана.
ЦАП - додає до них бланкірующіе сигнали і сигнали гасіння зворотного ходу променя, а також визначає режим виводу символу (яскравий, миготливий і т. д.) і формує амплітудно-модульований сигнал яскравості для ЕЛТ.
Контролер ЕПТ, в залежності від атрибутів символу, формує сигнали кольорів символу і фону, мерехтіння, негативності, яскравості.
Секвенсор формує сигнали кадрової (КД) і малої (СІ) синхронізації генераторів розгорток дисплея.
ФКІ і ФСІ - формувачі кадрових і рядкових імпульсів синхронізації відповідно.
Генератор ТІ синхронізує роботу відеоадаптера і має дві кварцованние частоти 25,175 і 28,322 МГц; менша - для виведення 8-бітової рядка символу, велика - для 9-бітової.
Роздільна здатність дисплея програмується в секвенсорі через контролер ЕЛТ. Сам контролер ЕПТ теж програмується і, використовуючи інформацію про атрибути символу з VIDEO-RAM, управляє колірні і яскравість каналами, виробляє синхросигнали розгорток, стежить за тим, щоб номер рядка виводиться символу відповідав рядку на екрані, визначає частоту зсуву в регістрі зрушень, в залежності від необхідного дозволу (числа точок в рядку), і регенерує VIDEO-RAM. У ньому ж є регістр положення курсору на екрані і ознака його виключення.
Для підвищення роздільної здатності дисплея проти телевізора, де частота рядків становить 14600 Гц, відеомонітор працює з частотою рядкового розгорнення 31500 Гц, а кадрової - 60-100 Гц, проти телевізора, де полукадровая частота 50 Гц при чересстрочной розгортці. Отримана при цьому роздільна здатність відеомонітора становить від 640х480 до 1600х1200 пікселів по горизонталі й вертикалі відповідно, в залежності від типу і режиму роботи відеомонітора.
Смуга частот каналу яскравості відеомонітора складає 35 МГц (швидкість включення / вимикання пікселів) замість 4,5 МГц в телевізорі.
Інтерфейсний роз'єм відеомонітора VGA - 9-контактний, типу DIN, з наступним розподілом сигналів:
1 - GND (0 в)
2 - GND
3 - R (червоний)
4 - G (зелений)
5 - B (синій)
6 - I (яскравість)
7 - не задіяний
8 - КСІ
9 - ССІ.
Спрощена блок-схема монітора VGA наведена на малюнку 1.10.
/ │
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ОС / │
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ / │
R ─ ─> │ бу-│ │ сигн. │ │ відео │ ─ ─ ─ ┘ │ │) │ │ R ┌ ─ ─ \ / ─ ─ ─ ┐ фокус │
G ─ ─> │ Фери │ ─ ─> │ проце │ ─ ─> │ усил. │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ │ ─ │ ─ ─ ─ ─ ┐ │ \ / │ ┌ ┐ │
B ─ ─> │ │ │ сварок │ ┌> │ │ ─ ─ ─ ┐ │ │) │ │ G │ кк / \ ск │ │ │ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │ / \ │ │ │ │
┌ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │ │ │) │ │ B │ / \ │ ├ ┘ │
I ─ ─> │ буф │ ─ ─> │ канал │ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ┼ ─ ┼ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │ │ │
└ ─ ─ ─ ─ ┘ │ ярко. │ гасіння обр. ходу └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ \ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │ │ \ │
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │ ┌ ─ \ │
│ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │ │ │ │
КСІ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ └ ─> │ фазовий │ │ ГСР │ │ УС │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │
─ ─> │ інтерфейс │ ─ ─> │ детектор │ ─ ─> │ │ ─ ─> │ СР │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ │ ─ ┘ │
─ ─> │ СІ │ ─ ┐ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ┘ │ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ┘
ССІ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ └ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ +25 Кв
│ ┌ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ на 3-й
│ │ │ └> ┌ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐ │ анод
└ ─ ─> │ ГКР │ ─ ─> │ ОУ │ ─ ─ ─ ─> │ УС │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
└ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ┘ │ КР │
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ └ ─ ─ ─ ─ ┘
220в 50Гц │ Б П ├ ─ ─ ─> +120 v
─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ ├ ─ ─ ─> +80 v
│ ├ ─ ─ ─> +24 v
│ ├ ─ ─ ─> +5 v
│ ├ ─ ─ ─> +12 v
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Малюнок 1.10. Блок-схема монітора VGA.
На приведеній схемі:
ФАЗОВИЙ ДЕТЕКТОР СТРОК забезпечує синхронізацію по фазі сигналів малої розгорнення з синхроімпульсів ССІ від відеоадаптера.
ОПЕРАЦІЙНИЙ ПІДСИЛЮВАЧ (ОУ) на каналі КСІ, підтримує початок розгортки кадру синхронно з КСІ від відеоадаптера і коригує фазу КСІ в залежності від реального стану променя. Це дозволяє точно витримувати синхронізацію, усуваючи тремтіння пікселів і забезпечуючи високу роздільну здатність монітора.
Вихідного каскаду рядкової розгортки (УС СР) окрім формування лінійного струму розгортки променів в отклоняющей системі, виробляє висока напруга на фокусують електроди ЕПТ (+6 КВ) і харчування третій анода кінескопа (+25 КВ).
Блок живлення монітора виробляє напруги для вихідних підсилювачів каналів яскравості, кольоровості, рядкової і кадрової розгорток та додатково - напруги +5 в, +12 в, +24 в для харчування логіки управління монітором.
Монітор VGA має високий дозвіл і підключається тільки до адаптера VGA, але сам адаптер VGA може емулювати також сигнали адаптерів CGA і EGA, тобто дозволяє працювати з програмами, розрахованими на VGA, EGA і CGA.
Аналогові вхідні сигнали RGB забезпечують нескінченне число рівнів, але відеоплата генерує тільки 256 кольорів. Сигнали кольоровості надходять на модулятори відповідних колірних гармат кінескопа, а сигнал яскравості - на їх катоди.
До пристроїв виведення з РС (АРМ) для отримання "твердих копій" інформації належать принтери, плотери (графобудівники) та інші подібні пристрої.
Контрольні питання.
1. Які типи дисплеїв використовуються в РС?
2. У чому переваги і недоліки РК-дисплея?
3. У чому переваги і недоліки світлодіодних матриць?
4. Який тип дисплеїв найчастіше використовується в РС DeskTop і чому?
5. Які функції виконує відеокарта?
6. Які складові має RGB відеосигнал?
7. Для чого служить відеопам'ять?
8. Де фактично розташована відеопам'ять?
9. Чим відрізняється інформація відеопам'яті в режимі графіки від текстового режиму?
10. Який код приймає і обробляє відеосистема у текстовому режимі?
11. Яке призначення фазового детектора рядків у відеомоніторі?
12. Яке завдання виконує операційний підсилювач в каналі кадрової синхронізації відеомонітора?
1.5.2 Система зовнішньої пам'яті
1.5.2.1) Накопичувачі на гнучких магнітних дисках
У комп'ютерах IBM та сумісних з ними, використовувалося більше 30 типів НГМД, що розрізняються діаметром дискети, висотою накопичувача, щільністю запису та іншими параметрами. Застосовувалися дискети діаметром 5,25 "і 3,5" з подвоєною щільністю (40 доріжок на дві поверхні 5,25 "дискети) і почетвереній (80 доріжок). У першому випадку ємність дискети складає 360 Кбайт, у другому - 1,2 Мбайт . 3,5 "дискети мають теж 80 доріжок на кожній з двох поверхонь дискети і ємність 1.44 Мбайт (дискети ємністю 2,88 Мбайт з'явилися, але широкого розповсюдження не отримали, із-за недостатньої надійності зберігання інформації).
Поперечна щільність запису часто позначається числом доріжок на дюйм TPI (Track-Per-Inch). Так, дискети з 48-ю TPI - подвійний, а з 96-ю TPI - почетвереній, або високою (high) щільності. Поздовжня щільність - це кількість біт на дюйм довжини доріжки. Так як запис на доріжці концентрична, а діаметр доріжок різний (у периферії диска - більше, а у центру - менше), поздовжня щільність запису для різних доріжок дискети різна, але число записаних імпульсів (біт) на доріжку, в загальному випадку, однаково і не залежить від номера доріжки.
Стандартні параметри дисководів визначають:
- Діаметр дискети,
- Висоту дисководу,
- Щільність запису,
- Тип інтерфейсу,
- Швидкість обертання диска.
Для стандартних FDD PC розташування доріжок і число сторін незмінні, і визначаються типом дисководу, а число секторів на доріжку і розмір сектора визначаються програмно, в процесі форматування дискети. Тому гнучкі диски ще називають дисками з програмною розміткою секторів (Soft-Sector).
Розмір сектора НМД, підтримуваний системою BIOS, може бути 128, 256, 512 і 1024 байт, але
MS DOS орієнтована на розмір сектору тільки в 512 байт.
Контролери дисководів в РС / ХТ та / АТ-286 використовують частоту синхронізації 250 КГц (ємність 360 Кбайт), а РС/АТ-386 і вище - 500 КГц.
Дисководи 5.25 "могли мати такі ємності:
- Одинарна щільність - 180 Кбайт (вже не зустрічається),
- Подвійна щільність - 360 Кбайт (використовувалися тільки в дуже старих РС-286),
- Висока (учетверенное) щільність - 1.2 Мбайт.
Дисководи
Дисководи 3,5 "більш досконалі, ніж 5,25" і могли мати такі ємності:
- 720 Кбайт (нормальна) - зараз вже не зустрічається,
- 1.44 Мбайт (висока) - звичайна для сучасних РС,
- 2.44 Мбайт (вища) - в серію так і не вийшов.
Дисководи 5,25 "на 360 Кбайт мали швидкість обертання дискет 300 об / хв і 40 доріжок на кожну з сторін, дисководи
Так як швидкості обертання дискет у дисководах невеликі і пошкоджень головками магнітного покриття дискет на таких швидкостях не відбувається, головки у робочому положенні притискаються до поверхні дискет тарованим пружинками.
Для автоматичного розпізнавання контролером дисковода допустимої щільності запису на дискетах, в накопичувачах 3.5 "є датчик щільності запису, а дискети на ємність 1,44 Мбайт - спеціальний отвір. Датчик дисковода визначає наявність або відсутність цього отвору та інформує контролер про необхідної щільності запису, що визначає тактову частоту та рівень струму запису в голівці.
Працює з дисководів різної щільності.
При роботі на дисководі високої щільності з дискетою подвоєною щільності виникають проблеми, пов'язані з тим, що ширина доріжки на дискеті ємністю 1.2 Мбайт вдвічі менше, ніж на дискеті ємністю 360 Кбайт:
- Якщо дискета відформатована на дисководі 360 Кбайт і записи зроблені на такому ж дисководі, то така дискета вільно читається дисководом на 1.2 Мбайт;
- Якщо ж на цю дискету записувати інформацію на дисководі 1.2 Мбайт, то читатися дисководом на
1.2 Мбайт вона буде, а дисководом на 360Кбайт немає, тому що більш широка голівка дисковода 360 Кбайт буде бачити одночасно дві суміжні доріжки від запису ємністю 1.2 Мбайт, тобто інформацію, записану на двох сусідніх доріжках відразу;
- У випадках крайньої необхідності запису інформації на дисководі 1,2 Мбайт, а читання дискети - дисководом 360 Кбайт, потрібно використовувати чисту дискету, нову неформатований, або стару, але спеціально розмагніченості, розмітити цю дискету на дисководі 1.2 Мбайт, але у форматі 360 Кбайт , командою
FORMAT A: / F: 360 (для DOS версії 4.0 і вище),
або
FORMAT A: / N / T: 40 (для DOS версії 3.3),
тобто розмітити диск у форматі 40 доріжок, 9 секторів на доріжку і з зменшеним струмом запису; тоді, і тільки тоді, ця дискета, записана на дисководі 1.2 Мбайт, буде читатися на дисководі малої щільності.
З дисководами 3.5 "таких проблем немає, тому що всі 3.5" дисководи мають однакову ширину доріжок.
Сполучення НГМД з CPU
Функцію сполучення FDD з CPU виконує контролер, який звільняє CPU від низькорівневого керування приводом FDD: - включення-виключення шпиндельного двигуна, управління позиціонуванням головок на потрібний циліндр, пошук і читання сектора, переклад інформації з паралельного коду в послідовний, і доповнення його синхросигналами при записі, зворотна процедура при читанні, формування інтерфейсу НГМД і т. д. CPU тільки управляє контролером за допомогою команд і слів стану. Така ієрархія спрощує програмування вводу-виводу і підвищує загальну продуктивність обчислювальної системи.
Зв'язок НГМД з контролером відбувається за допомогою інтерфейсу SA-450 (фірми Shugart Associated).
Середа інтерфейсу - два кабелі:
- Кабель живлення і
- Кабель даних і управління.
Розподіл контактів в роз'ємі харчування наступне:
1 - +12 в
2 - загальний (0v)
3 - загальний (0v)
4 - +5 в
Розподіл інтерфейсних сигналів в роз'ємі даних і управління НГМД наведено в
таблиці 1.6.
Таблиця 1.6. Розподіл сигналів в роз'ємі даних і управління НГМД:
КОНТАКТ СИГНАЛ ВХІД / ВИХІД ПРИЗНАЧЕННЯ
з боку ВИСОК.ПЛОТН. ДВОЙН.ПЛОТН.
контролера
1,2 reduced write O зменшити струм запису резерв
3,4 reserved - резерв завантажити
головку
5,6 drive select 3 O вибір приводу 3
7,8 index I індекс (початок доріжки)
9,10 drive select 0 O вибір приводу 0
11,12 drive select 1 O вибір приводу 1
13,14 drive select 2 O вибір приводу 2
15,16 motor on O включити шпиндельний двигун
17,18 direction select O напрям кроків
19,20 step O крок позиціонування головок
21,22 write data O записувані дані
23,24 write gate O ознака запису
25,26 track 0 I головки на нульовій доріжці
27,28 write protect I захист від запису
29,30 read data I лічені дані
31,32 side select O вибір головки (поверхні)
33,34 discette change I дискета змінена готовий
всі парні контакти роз'єму - сигнали інтерфейсу,
всі непарні - загальний (0v)
Рекомендований розробниками варіант магістрального зв'язку інтерфейсу НГМД зображений на малюнку 1.11.
+5 V
SN7438 (К155ЛА3) ┌ ┴ ┐ 744LS14 (К155ЛА11, ЛА18)
┌ ─ ─ ─ ─ ┐ └ ┬ ┘ 220 oм ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
─ ─ ─ ─ │ & o ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ o 1 │ ─ ─ ─>
─ ─ ─ ─ │ │ 330 му ┌ ┴ ┐ │ │
└ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ┬ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
─ ┴ ─
Малюнок 1.11. Магістраль зв'язку для НГМД.
Опис сигналів інтерфейсу RS232C.
Вхідні від контролера:
Reduced Write - зменшити струм запису в головці для амплітудної корекції, при високій щільності запису.
Drive Select 0, 1, 2, 3 - вибірка дисковода з закоммутіровать адресою (номером), відповідним затребуваною. Дозволяє обраному дисководу приймати всі інші сигнали від контролера і видавати дані, осведомітельних сигнали і стан - в контролер.
Motor On - сигнал на включення шпиндельного двигуна. Через секунду після нього можливі операції читання / запису.
Direction Select - при високому рівні на цьому контакті роз'єму, сигнал STEP переміщує головки в напрямку - від центру до периферії дискети, при низькому - від центру, до периферії.
Step - переміщає голівку на один крок позиціонування (на одну доріжку). Тривалість сигналу становить 1 мксек.
Write Data - імпульс, тривалістю 150 нсек, викликає запис біта на диск при активному рівні сигналу Write Gate.
Write Gate - ознака запису. Дозволяє роботу каналу записи дисководу. Він повинен залишатися активним (нижній рівень) протягом 4-8 мксек після останнього записуваного біта даних. Перед вступом цього сигналу шпиндельний двигун повинен бути включений, а головки притиснуті.
Side Select - вибір верхнього (при низькому рівні SS = L) або нижньої (при високому рівні SS = H) головки (сторони диска).
Вихідні від дисковода:
Index - сигналізує про початок доріжки.
Track 0 - повідомляє контролеру, що голівка знаходиться на початковій, нульовій доріжці.
Write Protect - активний рівень сигналу (WP = L) попереджає контролер, що запис на дискету заборонена (заклеєно вікно захисту запису на дискеті 5,25 ", або піднята засувка захисту запису на 3,5" дискеті). При цьому запис неможлива і контролер, при спробі запису, повідомляє програмі про захист дискети від запису.
Read Data - вихід ліченої з дискети суміші інформаційних та синхронизирующих сигналів.
Discette Change - використовується тільки в РС / АТ, для сигналізації про проведену зміну дискети. У РС / АТ копія таблиці FAT дискети зберігається в буфері ОЗУ і використовується для пошуку потрібних секторів. При зміні дискети стара таблиця стає недійсною і повинна бути прочитана з дискети заново.
Формат доріжки НГМД имееет наступну структуру:
| AMS | CRC ams | ПОЛЕ ДАНИХ | CRC поля Dn | ECC поля даних |
тут
AMS - адресний маркер сектора в форматі: № цил. - № головки - № сектора на доріжці,
CRC ams - циклічна контрольна сума адресного маркера,
ПОЛЕ ДАНИХ - зміст інформації в секторі,
CRC поля Dn - циклічна контрольна сума поля даних,
ECC - код виправлення помилок у полі даних.
Контролер i8272 (вітчизняний аналог - КР1810ВГ72А) призначений для читання, запису, форматування гнучких дисків з одинарною (FM), подвоєною (MFM) і високою щільністю в форматі "IBM SYSTEM 34".
Функціонування контролера НГМД.
Робота контролера НГМД, на прикладі читання сектора.
Процедура читання сектора складається з шести кроків:
1) включення шпиндельного двигуна накопичувача, відповідного запитаному адресою;
2) виконання команди пошуку сектора і очікування переривання від контролера, який вказує, що сектор знайдений і інформація зчитана в буфер сектора без помилок;
3) ініціалізація контролера DМА, для пересилання даних з буфера сектора контролера в оперативну пам'ять;
4) посилка команди ЧИТАННЯ буфера сектора і очікування переривання від контролера, який вказує, що пересилання даних в пам'ять завершена;
5) одержання інформації про стан (статус) контролера;
6) виключення шпиндельного двигуна.
Докладніше:
1) Здійснення від CPU байта з адресою дисководу. Наприклад, 1Сh - включити дисковод А:. Біт 2 = 1 у цій команді вказує, що головки повинні залишитися на поточному доріжці, якщо ж біт 2 = 0, то потрібно виконати рекалібровку дисковода, тобто попередньо встановити головки на нульову доріжку.
2) Команда ПОШУК передає байт, у якому зазначений номер шуканої доріжки. Після закінчення пошуку доріжки контролер ініціює переривання типу IRQ6 (для АТ), за яким BIOS встановлює біт 7 статусу пошуку = 1 (сектор знайдено).
3) Ініціалізація DMA (8237), що складається з п'яти кроків:
- Посилка коду читання 46h, або коду запису 4Ah в порти 0В і 0С DMA;
- Обчислення 20-бітового адреси пам'яті буфера в DRAM, куди будуть надсилатися дані з буфера сектора;
- Засилання обчисленого адреси в регістри адреси 04h і сторінки 81h каналу 2 DMA;
- Декремент регістра-лічильника байтів каналу 2 (порт 05h) DMA;
- Дозвіл роботи каналу 2 DMA (передача байта 02h в порт 0Аh).
Ініціалізація контролера DMA переводить його в очікування даних від накопичувача, а драйвер обміну даними з контролером дисководу (BIOS) повинен почати посилку командного файлу в контролер НГМД для пересилання даних.
4) Здійснення в контролер дисковода командного файлу ЧИТАННЯ або ЗАПИС, відповідно. Після цього через DMA передаються дані з НГМД в ОЗУ, або навпаки.
5) У фазі контролю, контролером виробляється переривання і відбувається його обробка драйвером BIOS, яка зчитує й аналізує байти стану контролера по команді ЧИТАННЯ СТАНУ. Якщо використовуються процедури DOS або BIOS, то байти стану поміщаються в область даних BIOS, починаючи з адреси 0040:0042, а байт статусу дискети зберігається в адресі 0040:0041.
6) Вимкнення шпиндельного двигуна відбувається через 5 секунд після завершення обміну. Витримка в 5 секунд потрібна, щоб не проводити заново процедуру включення двигуна, якщо за цей час буде потрібно нове звернення до НГМД.
Контрольні питання.
1. Які частоти синхронізації використовуються в FDD?
2. Яку ємність сектора FDD підтримує MS DOS?
3. Чи можна використовувати для читання / запису на дисководі високої щільності дискету, відформатовану і записану на дисководі з подвоєною щільністю запису?
4. Який порядок пошуку потрібного сектора на дискеті?
5. Які апаратно-програмні та апаратні засоби РС використовуються для пересилання лічених з дискети даних в ОЗУ?
6. Що таке рекалібровка дисководу?
7. Як здійснюється контроль ліченої з дискети інформації?
8. Чи знаходяться у контакті з поверхнею дискети головки НГМД при читанні / запису?
1.5.2.2) Накопичувачі на жорстких магнітних дисках
Накопичувач на жорсткому магнітному диску (НЖМД, HDD,) містить:
- Пакет дисків,
- Блок головок читання / запису,
- Привід головок (позиціонер),
- Плату електроніки і інтерфейсу.
Диски й голівки.
Особливість конструкції HDD в тому, що диски, головки і позиціонер поміщені в герметичний бокс, званий HDA (Head Disk Assembly - складання жорсткого диска) і вбудована в нього система циркуляції повітря містить зовнішній і внутрішній фільтри, що захищають диски і головки від пилу. Під час роботи, НЖМД дуже чутливі до тряски та ударів: мікро-аварії головок (короткочасні падіння головок на поверхню диска) призводять до незворотного пошкодження магнітного покриття пластин дисків. З цих причин розбирання HDD, без пошкоджень накопичувача, в неспеціалізованих умовах практично неможлива.
Повітряна подушка, що виникає при обертанні дисків, завдяки аеродинамічній формі власників головок, тримає головки над поверхнею дисків на висоті 2-5 мкм, тобто голівки не перебувають у контакті з диском, що, разом із захистом від пилу, дозволяє використовувати щільність запису у 20 - 30 разів більшу, ніж на дискетах.
Головки НЖМД за технологією їх виготовлення можуть бути композитними, феритовими або тонкоплівковими. Перші - важче, забезпечують зазор між головками і поверхнями дисків в 10-20 мікродюймов, порівняно дешеві, дозволяють досягти щільності запису в 1500 TPI. Тонкоплівкові - використовують спеціальний напівпровідниковий кристал; вони легше, допускають зазор до 6 мікродюймов і дозволяють досягти щільності запису до 2000 TPI і більше.
Позиціонер.
Позиціонери в НЖМД раніше використовувалися двох типів: з кроковим двигуном (ШД) і з соленоїдних приводом (СП), останній називається також позиціонером з рухомою котушкою.
Порівняльні характеристики дисководів з кроковим і соленоїдних приводами наведено в таблиці 1.7.
Таблиця 1.7. Порівняльні характеристики дисководів з кроковим і соленоїдних приводами.
ПАРАМЕТР ШД СП
швидкість позиціонування мала висока
чутливість до темпі-
літературних змін висока немає
чутливість до оріен-
тації дисковода висока немає
автопарковка головок немає є
обслуговування періодичне немає
надійність мала хороша
складність мала висока
вартість низька висока.
Система з кроковим двигуном - система "відкритого управління": скільки видано сигналів КРОК, стільки й виконано переміщень головок по циліндрах. Вважається, що головки автоматично точно встановлюються на доріжки, але, при змінах температури, диски стискаються або розширюються, тому позиціонування виходить не цілком точним, отже, читання - не цілком стійким, особливо при включенні холодної системи. В даний час жорсткі диски з кроковим двигуном не випускаються і їх можна зустріти тільки в дуже старих комп'ютерах типу IBM-286.
Соленоїдний привід, внаслідок істотних переваг перед приводом з ШД, що добре видно з наведеної вище таблиці 1.7, почав застосовується в накопичувачах, ємністю більше 100 Мбайт і використовується у всіх сучасних жорстких дисках.
Накопичувач з СП має спеціальний сервопривід, що стежить за тим, щоб голівка встановлювалася точно на циліндр. Для цього одна з поверхонь пакету дисків (службова) містить спеціальну інформацію, записану вже на заводі-виробнику, і не бере участі у запам'ятовуванні даних, не форматується і не може бути відновлена після ушкоджень. Ця поверхня називається DSS (Dedicaded-Servo-Surface) і містить також індексні мітки, відповідні циліндрах і секторів диска.
У деяких типах дисків, сервоінформацію пишеться в процесі форматування просто між доріжками. Дисководи з виділеною поверхнею - більш швидкодіючі і дозволяють великі щільності TPI, а з сервоінформацію, вбудованої між інформаційними доріжками мають більшу надійність зберігання інформації в умовах коливань температури, коли взаємні розміри службового та робочих дисків можуть змінюватися.
Соленоїдний система приводу - це система "з замкнутою петлею управління". Сервосистеми, маючи 100% негативний зворотний зв'язок, постійно стежить за становищем головок щодо доріжок і коригує його в процесі роботи.
Паркування головок дисководів з соленоїдних приводом - пружинна, а дисководів з ШД електрична, що, в останньому випадку, вимагає автономних джерел струму (накопичувальних ємностей) живлення приводу для паркування головок при нештатних відключеннях живлення.
Плата електроніки.
Плата електроніки, звана іноді інтерфейсної платою, містить:
1) схеми управління шпінделя двигуном,
2) схеми управління позиціонером,
3) тракт читання інформації з диска,
4) тракт запису інформації на диск,
5) елементи конфігурування дисководу,
6) формувачі сигналів від датчиків ІНДЕКС, TRACK-0,
7) схеми сполучення електроніки диска з інтерфейсом дискової системи за рівнями, логіці і т.д.,
8) роз'єми для підключення компонент накопичувача, інтерфейсу зв'язку з адаптером дисків та харчування.
Для вироблення сигналів INDEX і TRACK-0, в HDD немає оптичних датчиків, як у FDD, а використовуються спеціальні індексні доріжки. Після включення живлення і розгону шпиндельного двигуна шукається службова доріжка "-1", встановлюється внутрішній лічильник циліндрів, головки переміщаються на циліндр 0 і сигнал TRACK-0 передається через інтерфейс контролеру. Індексна "доріжка -1" містить спеціальну позначку для впізнання доріжки саме як "-1".
Експлуатаційні характеристики HDD.
Номенклатура HDD включає багато типів дисководів, відмінних:
- Максимальної ємністю,
- Інтерфейсом,
- Форм-фактором (фізичними розмірами),
- Швидкодією,
- Надійністю,
- Вартістю.
Ємність жорстких дисків буває від 20 Мбайт до 80 Гбайт і вище. Дисководи ємністю 100 Кб мають завжди соленоїдний привід і спеціальне покриття дисків - напилювання магнітного шару особливої структури, і, тим самим, відрізняються підвищеними допустимими поздовжньої і поперечної плотностями запису.
Швидкодія дисковода визначається часом довільного доступу до інформації і залежить від організації зберігання даних на диску, швидкості обертання пакету дисків і швидкості позиціонування головок.
Час доступу до інформації на диску складається з:
1) часу установки головок на потрібний циліндр і часу заспокоєння позиціонера;
2) часу очікування підходу шуканого сектора до голівок;
3) часу читання інформації з знайденого сектора;
4) швидкості передачі даних з буфера сектора в DRAM комп'ютера.
Середній час установки головок становить:
для РС / ХТ - 40 - 65 мсек,
для РС / АТ - 28 -40 мсек,
для РС386 - 12 - 20 мсек.
Швидкість передачі даних визначається, головним чином, застосовуваним методом кодування (FM, MFM, RLL), використовуваним інтерфейсом, наявністю буферів даних та їх обсягами.
Максимальна швидкість зчитування даних обчислюється як
Vmax = w * N * n * m,
де
w - швидкість обертання шпінделя двігаткля,
N - число секторів на доріжку диска,
n - ємність сектора (кількість байтів у секторі),
m - число біт у байті.
Якщо прийняти поширені значення: w = 3600 об / хв, n = 512 байт, m = 8, тоді швидкість зчитування даних буде визначатися кількістю секторів на доріжку даного диска
Так, накопичувач з 17 секторами на доріжку повинен мати швидкість передачі 4.177.920 біт / сек. Реально цю швидкість досягти не вдається, оскільки потрібен час і для запам'ятовування інформації в ОЗУ РС, а поки контролер і ПДП (або CPU) зайняті передачею інформації з буфера сектора в ОЗУ, диски продовжують обертатися, так що до кінця передачі інформації, ліченої з попереднього сектора, наступний сектор буває вже недоступний (пройдено ідентифікатор наступного сектора) і для читання необхідного сектору доведеться чекати ще один оборот диска. Для РС / АТ ранніх моделей без прокрутки зайвого обороту міг бути переданий тільки кожен третій сектор, а для РС / ХТ тільки п'ятий.
Подолати цей недолік дозволяє прийом, званий фактором чергування секторів (Interleave). Сенс його в тому, що фізичні сектора нумеруються (присвоюються адреси) не підряд, а так, щоб до моменту закінчення передачі лічених даних сектора, до голівки підходив сектор з наступним по порядку адресою.
Наприклад, при чергуванні 3:1 сектора нумеруються в такому порядку: 1, 7, 13, 2, 8, 14, 3, 9,15, 4 і т. д. Так що, поки контролер обробляє дані з сектора 1, сектори 7 і 13 пройдуть повз головок і до зчитування буде готовий сектор 2 і т. д. Вибір фактора чергування (а він встановлюється програмно, під час низькорівневого форматування диска і записується як один з параметрів конфігурації HDD), повинен бути проведений з урахуванням:
- Швидкодії HDD,
- Швидкодії контролера,
- Швидкості обробки уведення CPU,
- Наявності і швидкості роботи контролера ПДП.
Вручну все це врахувати досить складно, але допомагають деякі програми тестування з DOS і NU: CALIBRATE, ROM Diagnostic та ін
Важливим, з точки зору можливості встановлення HDD в корпусі РС, є форм-фактор:
- 5.25 "повної висоти (82 мм), зараз такі диски вже не випускаються, але в комп'ютерах, випущених у 80 - 90 роки ще зустрічаються,
- 5.25 "половинної висоти (41 мм),
- 3.5 "половинної висоти.
Інтерфейси зв'язку НЖМД з контролером.
Засіб зв'язку HDD з контролером, інтерфейс, повинен бути строго узгоджено для обох цих пристроїв. В основному використовуються такі типи інтерфейсів:
ST-506 - з FM-кодуванням, дуже застарілий, використовувався для РС / ХТ;
ST-506/412 - з MFM-кодуванням. Цей інтерфейс має властивість буферизованная (швидкого) пошуку. Його перевага в тому, що він має вбудовані засоби автоконфігурірованія і може автоматично змінювати тип і параметри диска: число головок, номер циліндра прекомпенсаціі, зону паркування головок.
Строго кажучи, фізичні параметри, такі, як кількість циліндрів (кількість доріжок на кожній з поверхонь диска - визначається діаметром диска і кроком позиціонера, керованого від ШД або службової поверхні DSS), кількість головок (робочих поверхонь пакету дисків), зона паркування головок, ємність неформатованого диска - незмінні і змінені бути не можуть. Але для контролера ці параметри можуть бути і перевизначені. Так число головок може бути умовно збільшено за рахунок зменшення числа доріжок, зона паркування при цьому теж зміниться (залишаючись фізично тієї ж, найближчою до центру, ще доступною позиціонера). Початковий циліндр прекомпенсаціі при цьому теж зміниться, але фізично знову-таки залишаючись тим же;
IDE (AT BUS) - досить сучасний швидкісний інтерфейс, самий популярний донедавна;
ST-412/RLL - інтерфейс вже застарілий, але RLL-кодування (Run Length Limited) підтримує високу поздовжню щільність запису (RLL 2,7 - максимальне число неперемагнічівающіхся елементарних осередків носія - 2 з 7). Способи кодування FM та MFM теж можуть вважатися різновидами RLL: FM = RLL 0,1; MFM = RLL 1,3.
ESDI - цілком сучасний інтерфейс, використовує MFM-або RLL-кодування і дуже багато HDD випускаються саме з цим інтерфейсом;
SCSI - відносно новий тип інтерфейсу, дуже перспективний, підтримує технологію P & P (Plug and Play - підключив-і-працюй), але вимагає, щоб HDD мав вбудований SCSI-контролер, а сам контролер шини SCSI є тільки HOST-адаптером, провідним, виконуючим функції управління виконавчими контролерами, що знаходяться безпосередньо в УВВ, і вирішує завдання стандартного сполучення з усіма відомими УВВ.
Кожен з наведених тут інтерфейсів вимагає, для з'єднань диска з контролером (адаптером), своїх шлейфів, що відрізняються кількістю проводів, типом використовуваних роз'ємів і навіть - числом сполучних шлейфів. Корисно знати їх різновиди:
Контролер число проводів та шлейфів
ST506/412 34 керуючого і 20 - даних (два шлейфи)
ESDI 34 керуючого і 20 - даних (два шлейфи)
Адаптер
IDE 40
SCSI 50
Контрольні питання.
1. Як забезпечується необхідний для роботи дисковода зазор між головками читання-запису й поверхнею диска в НЖМД?
2. У яких умовах можна розбирати Head Disk Assembly НЖМД?
3. Які запобіжні заходи слід вживати для захисту НЖМД від мікроаварій головок?
4. Які типи приводів головок використовуються в НЖМД?
5. У чому полягають переваги і недоліки соленоїдного приводу головок НЖМД?
6. Для чого служить сервоповерхность пакету дисків НЖМД?
7. З чого складається час доступу до інформації на диску?
8. Що таке фактор чергування секторів і як він впливає на продуктивність дискової
системи РС?
9. У чому переваги SCSI-інтерфейсу?
1.5.2.3) Пристрої масової пам'яті на змінних носіях
До пристроїв масової пам'яті на змінних носіях відносять пристрої, що мають ємність, яка значно перевищує ємкість звичайних дискет. Ці пристрої призначені для архівації даних, або для перенесення великих обсягів інформації з одного комп'ютера на інший. Залежно від призначення, такі пристрої виконуються внутрішніми або зовнішніми, стаціонарними або портативними. Більшість цих пристроїв мають інтерфейс SCSI або ATA. Портативні пристрої часто мають інтерфейс підключення до паралельного порту, що полегшує їх підключення до будь-якого комп'ютера, але призводить до програшу у швидкості передачі інформації і до підвищеного навантаження процесора при обміні даними. Пристрої на змінних носіях, як дискові, так і стрічкові, можуть і не мати підтримки на рівні ROM BIOS, при цьому доступ до них стає можливим тільки після інсталяції спеціальних драйверів.
Змінні накопичувачі на жорстких дисках.
Накопичувачі на жорстких магнітних дисках можуть мати різні рівні змінюваності. НЖМД зазвичай встановлюється в комп'ютер надовго, і для його зміни потрібно частково розбирати системний блок. Існують і спеціальні накопичувачі, що допускають "гарячу" заміну (Hot Swap) без відключення живлення і спеціальний конструктив, що дозволяє знімати та встановлювати їх прямо з лицьової панелі, не розбираючи системного блоку. Випускаються недорогі перехідники типу Mobile Rack, що дозволяють використовувати, як знімний, звичайний АТА-диск, але слід мати на увазі, що звичайні накопичувачі все-таки бояться трясіння і ударів, небезпека яких при їх перенесенні сильно підвищується. Тому, більший інтерес представляють накопичувачі зі знімними носіями.
Диски Бернуллі.
Диски Бернуллі (Bernoulli Removable Media Drive) використовують 3,5 "гнучкі диски в жорсткій касеті, обсягом 35 - 150 Мбайт. При обертанні диска зі швидкість 3600 об / хв виникає ефект Бернуллі (повітряна подушка), що підтримує головки на мінімальній висоті від носія, без безпосереднього контакту з його поверхнею, подібно до звичайних НЖМД. По швидкісним характеристикам, вони близькі до звичайних НЖМД, а касета стійка до зовнішніх впливів. Використовуються інтерфейси IDE, SCSI, або LPT-порту.
Касетні жорсткі диски.
Касетні жорсткі диски (SyQuest Removable Media Drives) використовують спеціальні 5,25 ", 3,5" і 1,8 "картриджі з жорсткими дисками і, за швидкостями обміну, вони порівнянні з дисками Бернуллі. Касети маю велику ємність, але більш чутливі до пилу, ударів і інших зовнішніх впливів.
Гнучкі магнітооптичні диски.
Гнучкі магнітооптичні диски (Floptical Drives) представляють собою 3,5 "диски надвисокої щільності і можуть мати ємності близько 20 Мбайт (755 доріжок, 27 сект / дор по 512 байт / сектор). Висока поперечна щільність запису в них досягається застосуванням лазерної системи позиціонування головок . Швидкість обертання диска 720 об / хв, інтерфейс SCSI, ATA або спеціальний адаптер, що дозволяє використовувати їх в якості дисковода А: Накопичувач сумісний і з звичайними 3,5 "дискетами 720 Кбайт, 1,44 Мбайт, а з 2,88 Мбайт- тільки з читання. Сучасні пристрої LS-120 (Laser Servo 120 Мбайт) мають ємність дискети 120 Мбайт, по 1736 треків на кожній стороні з зонним форматом запису. Пристрій використовує інтерфейс ATAPI і логічну геометрію - 960 циліндрів, 8 головок по 32 сектора на доріжку. Лазерне позиціювання дозволяє використовувати до 900 сервотреков. Накопичувач істотно дешевше спеціальних магнітооптичних пристроїв, але його питома вартість на одиницю інформації набагато вище. Нові версії BIOS мають підтримку цих LS-накопичувачів і дозволяють включати їх в послідовність завантажувальних пристроїв.
Магнітооптичні диски.
Магнітооптичні диски (МОD - Magneto-Optical Drives), лазерну оптику використовують у процесі магнітного запису. У них істотно зменшений розмір перемагничиваемом зон, тому що при записі зона перемагніченності визначається не шириною зазору магнітної головки, а тільки розміром крапки носія, розігрітій в даний момент лазерним променем. Ці диски стійкі навіть до сильних зовнішніх магнітних полів. Їх місткість становить від 128 Мбайт до 2,6 Гбайт. Пристрої мають інтерфейс SCSI, або IDE і розрізняються щільністю розміщення треків, методами модуляції - PWM (Pulse Width Modulation - широтно-імпульсна модуляція), РРМ (Pulse Position Modulation - позиційно-імпульсна модуляція), RLL 2.7 або RLL 1.7. Форматування МОD на верхньому рівні може виконуватися в стилі дискет або в стилі НЖМД. У першому випадку, диск представляється у вигляді дуже великий дискети, в нульовому логічному блоці якої є програма-завантажувач (IPL) і дескриптор носія, без таблиці розділів (Partition Table) . При форматуванні в стилі НЖМД, диск починається з таблиці розділів і для ОС виглядає як жорсткий диск, який, у разі SCSI-інтерфейсу може обслуговуватися BIOS HOST-адаптера без всяких додатково інсталюються драйверів. Це дозволяє завантажувати ОС з МОD, але не всяка ОС може вірно відреагувати на зміну носія. Це може призвести до втрати даних, якщо ОС, після зміни носія, не відновить дескриптор носія і FAT. До речі, зміна носіїв у системі Macintosh інша, ніж в IBM РС, тому накопичувачі МОD з інтерфейсом SCSI мають перемикач "Mac-PC", який повинен бути встановлений коректно. Форматування МОD займає до півгодини, тому має сенс набувати вже попередньо відформатовані диски.
Накопичувачі на компакт-дисках.
Накопичувачі CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory) використовуються в РС, в основному, для поширення та зберігання дистрибутивних SOFT-продуктів, так як їх ємність (до 650 Мб) і надійність зберігання даних набагато перевищують ті ж показники магнітних дискет. Параметри, які приводяться в документації на CD-ROM-дисководи, характеризують, в основному, їх продуктивність, яка залежить від часу доступу, швидкості передачі даних, наявності та ємності внутрішніх буферів і типу використовуваного інтерфейсу.
Дисководи CD - ROM по влаштуванню нагадують НГМД, але мають більш складну голівку зчитування. Головка складається з лазерного випромінювача, фотоприймача і дзеркала, закріплених на рухомий каретці. На тій же каретці, на що хитається підвісці знаходиться фокусуються лінза, керована рухомий котушкою. Привід підвіски лінзи, під керуванням контролера, вбудованого в накопичувач, забезпечує точне фокусування променів оптичної системи. При юстируванні оптичної системи, лінза встановлюється паралельно площині диска за допомогою регулювальних гвинтів на каретці. Механіка приводу досить проста, але неакуратно чистка цієї пластмасової лінзи може залишити на її поверхні мікроскопічні подряпини і тоді зчитування даних з диска стане нестійким. Існують дисководи з самоочищаються лінзами (Self-cleaning lenses) і для захисту від пилу можуть мати подвійні пилозахисні шторки (Drive Sealing).
Найбільш прості дисководи мають механізм лоткової подачі дисків, але при цьому диск доводиться брати руками; при цьому диск можна упустити, забруднити, або подряпати. У більш досконалих накопичувачах (Caddy Type) компакт-диск вкладається в спеціальну захисну касету типу 3,5 "-дискети і ця касета просто вставляється в накопичувач. Це оберігає диски від випадкового ушкодження і дозволяє завантажувати їх у дисковод в будь-якому положенні. При частій зміні дисків бажано мати кілька таких Кадді-касет і навіть прямо в них зберігати архівні диски.
Накопичувачі CD-ROM мають форм-фактор відповідний 5,25 "дисководу половинної висоти.
Для компактних варіантів комп'ютерів існують і малогабаритні накопичувачі, що розміщаються прямо в корпусах Lap-Top або Note-Book.
Мінімальною адресується одиницею інформації на диску є сектор, який може містити 2048 байт даних, захищених від помилок ECC-кодом, або 2324 (2336) незахищених байт аудіо / відео інформації. Послідовність секторів одного призначення (формату) об'єднується у трек. Мінімальний розмір треку - 300 секторів, максимальний - весь диск, на диску може бути до 99 треків. Початковий трек зберігає інформацію про організацію диска (VTOC - Volume Table Of Contents).
Час доступу до даних на CD-ROM визначається так само, як і для жорстких дисків. Воно дорівнює часу затримки між отриманням команди на пошук даних і моментом зчитування першого біта даних. Це час для восьмишвидкісну (8х) CD-ROM складає 100 мсек. і, в загальному випадку, зменшується зі збільшенням швидкості обертання диска. Нагадаємо, що запис на CD-ROM відбувається всього на одну спіральну доріжку довжиною більш 5 км (221188 витків з поперечною щільністю запису близько 600 витків / мм). Поздовжня щільність запису не залежить від радіуса витка, тому що кутова швидкість обертання диска змінюється від витка до витка так, щоб лінійна щільність запису залишалася постійною протягом всієї спіралі.
Перші накопичувачі мали власні інтерфейси Sony, Panasonic, Mitsumi - за іменами їхніх виробників. Всі ці інтерфейси нагадують 8-бітовий варіант шини АТА, але несумісні ні з нею, ні один з одним, і вимагають спеціальних драйверів, відповідають типу дисководу. Сучасні CD-дисководи випускаються з інтерфейсами SCSI і АТА (ATAPI), і підтримку CD-ROM часто вбудовують в BIOS. При цьому, для влаштування АТА, тип диска вказувати не потрібно, він буде пізнаний автоматично. У дисковий сервіс Int13h введені нові функції, що дозволяють для накопичувача CD-ROM емулювати дискету або жорсткий диск LBA, а також завантажувати ОС з CD-ROM. Специфікація завантажуваного диска дозволяє створювати на CD образ системної дискети 1,2 Мбайт, або 1,44 Мбайт, або образ жорсткого диска, з яких може бути завантажена ОС.
Для підключення накопичувачів CD-ROM до системи, використовуються, в основному, три різновиди інтерфейсів:
- SCSI / ASPI (Small Computer System Interface / Advanced SCSI Programming Interface);
- IDE / ATAPI (Integrated Drive Electronics / AT Attachment Packet Interface);
- Спеціалізовані, "фірмові" інтерфейси.
Взаємодія між CD-ROM і HOST-адаптером SCSI, а також іншими сумісними пристроями, здійснюється за допомогою стандартного програмного інтерфейсу ASPI. Він складається з двох частин:
1) програми-драйвера ASPI-Manager, що забезпечує взаємодію HOST-адаптера SCSI з операційною системою та загальну взаємодію пристроїв з шиною SCSI;
2) входять в систему ASPI драйверів для окремих підключаються до інтерфейсу пристроїв. За допомогою кожного з індивідуальних драйверів організується взаємодія периферійного пристрою з основним (HOST) SCSI-адаптером і програмою ASPI-Manager.
SCSI / ASPI найбільш підходящий інтерфейс для CD-ROM. Він дозволяє домогтися високої продуктивності системи та підключати до HOST-адаптеру 7 і більше дисководів, але SCSI-інтерфейс досить дорогий, і якщо не планується підключати до шини SCSI ніяких інших периферійних пристроїв, крім накопичувача CD-ROM, більш раціонально - встановити інтерфейс IDE / ATAPI.
IDE / ATAPI є доповненням до інтерфейсу АТА (АТ Attachment), до якого зазвичай підключаються НЖМД. Строго кажучи, ATAPI - це стандартний програмний розширений інтерфейс для накопичувачів CD-ROM, який перетворює команди SCSI / ASPI до стандарту IDE / ATA. Він дозволяє швидко пристосувати нові моделі дисководів до роботи з інтерфейсом IDE і зберегти сумісність IDE-накопичувачів CD-ROM з програмою MSCDEX, забезпечує їх взаємодію з DOS. У Windows є драйвер для CD-ROM - CDFS VxD (CD File System Virtual Device). Дисководи ATAPI іноді називають розширеними IDE-накопичувачами (Enhanced IDE), оскільки в них використовується однойменний інтерфейс (електрично - АТА).
У більшості випадків IDE / ATA-накопичувачі CD-ROM підключаються до другого гнізда (каналу) інтерфейсу, а перший - використовується для НЖМД. У багатьох сучасних звукових платах також встановлюються драйвери ATAPI і спеціальні роз'єми для підключення CD-ROM, але до одного вторинному IDE-роз'єму можна підключити не більше двох дисководів CD-ROM, інакше - краще використовувати SCSI.
Існують і інші важливі для експлуатації CD-ROM фактори, такі як:
- Пилезахищеність;
- Автоматичне очищення лінз;
- Тип накопичувача - зовнішній, або вбудований в РС.
Пилезахищеність важлива для CD-ROM, як ні для одного з інших пристроїв РС, так як пил і бруд, які потрапляють в оптичну систему чи механізм накопичувача, наводять, у кращому випадку, - до зниження швидкодії системи (при помилках читання потрібні повторні пошук і читання секторів), а то і до втрати читаності дисків. У деяких накопичувачах вузли оптичної системи розміщуються у спеціальних герметизованих відсіках, а в інших - використовуються своєрідні "шлюзи" з заслінок (внутрішньої і зовнішньої). Для чищення лінз оптичної системи CD-ROM можна скористатися спеціальним очисним диском, але деякі сучасні моделі накопичувачів CD-ROM мають власне, вбудований пристрій для автоматичного чищення лінз від пилу.
Дисководи CD-ROM випускаються у двох виконаннях: зовнішній дисковод, і дисковод, вбудований в системний блок. Зовнішній тип накопичувача більш міцний, ніж вбудований, але він більше по габаритах і займає окреме місце на столі. Такий тип слід вибирати, якщо в системному блоці РС немає вільного відсіку для установки CD-ROM-накопичувача, або недостатній запас потужності джерела живлення (зовнішній накопичувач має власне джерело живлення), або один і той же накопичувач планується підключати по черзі до декількох комп'ютерів. Якщо в кожному з них вже встановлено свій HOST SCSI-адаптер, то достатньо від'єднати роз'єм накопичувача від одного РС і підключити до іншого. Якщо подібних вимог немає, то краще використовувати вбудований накопичувач. Додаткова зручність вбудованого накопичувача полягає в тому, що його можна підключити до внутрішнього роз'єму звукової карти, а зовнішні роз'єми шини використовувати для інших цілей.
Записувані оптичні диски (CD-R), вже при виготовленні, мають нанесену рівну спіральну доріжку, по якій позиціонується записуюча головка. На відміну від магнітних і магнітооптичних дисків, що забезпечують довільний доступ до шуканої доріжці, як з читання, так і за записом, на CD-R безперервним потоком може бути записаний тільки цілий трек оптичного диска. Так що за записом, CD-R є пристроєм з послідовним доступом. За твердженням виробників, час життя записаних дисків CD-R становить 75 років - для "зелених" і 100 - років для "золотих" дисків. Проте термін зберігання диска до запису складає всього 5-10 років. У позначенні моделі дисковода вказуються його параметри: швидкість запису, швидкість зчитування та обсяг буфера. Так, наприклад, модель CDR-102 (2x4/512K) має швидкість запису 2х (2х150 = 300 Кбайт / сек), швидкість зчитування 4х і обсяг буфера 512 Кбайт. Час напрацювання на відмову в CD-R значно менше, ніж в CD-ROM. Час доступу до даних в CD-R більше, а швидкість зчитування нижче, ніж у CD ROM з-за більш складною і важкою голівки. Тому використовувати CD-R - як CD-ROM, для регулярної роботи, недоцільно.
Пристрої з можливістю багаторазового запису на оптичний диск називаються CD-RW (ReWritable-перезаписувані). У них використовуються багатошарові диски з відбивною поверхнею, перед якою знаходиться шар речовини, із змінною фазою стані (аморфний - кристалічний). Цей стан при записі змінюється під впливом лазерного променя. При зчитуванні, лазерний промінь виявляється промодульованих, внаслідок різниці відбивної здатності точок шару, який знаходиться в аморфному або кристалічному стані. Записаний таким способом диск може бути лічений і звичайним CD-ROM накопичувачем, якщо в нього встановлений досить чутливий зчитує елемент.
Практично всі CD-накопичувачі можуть відтворювати і аудіо-диски, для чого мають вбудовані ЦАП і аналоговий інтерфейс з лінійним виходом стереосигналу. Для програвання аудіо-дисків, накопичувачі часто мають кнопку, за якою можна включити відтворення без допомоги програмних засобів. Якщо при запуску аудіо диска індикатор на лицьовій панелі накопичувача світиться, а звуку немає, то причиною може бути розбіжність аналогового інтерфейсного кабелю з роз'ємом звукової карти. У принципі, можливо зчитування аудіоінформації з дисків в цифровій формі, по інтерфейсу передачі даних, для подальшої цифрової обробки, або збереження її на іншому носії, але цю функцію підтримують не всі CD-накопичувачі, хоча є і накопичувачі, зчитувальні аудіодиски з виходом на інтерфейс , застосовуваний в цифровий аудіо апаратури.
PD / CD - комбінований накопичувач, що записує інформацію на спеціальний носій за методом зміни фази речовини (Phase Сhange Disk), як в CD-RW. Носій - багатошаровий диск у захисному картриджі. На відміну від CD з одним спіральним треком, PD має концентричні треки, як у магнітних дисків. Шпінделя двигун накопичувача підтримує постійний кутову швидкість обертання, отже, дисковод має довільний доступ до доріжок. Час на розгін і гальмування диска при переході на інший трек не витрачається, тому час доступу до даних, в порівнянні з CD ROM, помітно знижується. Ємність PD-диска, як і у CD, складає 650 Мбайт, але PD-диск не може бути лічений накопичувачем CD-ROM. Однак, комбіновані пристрої PD / CD (наприклад, модель PD650) зчитують і звичайні CD, а тип встановленого носія, дисководом визначається автоматично. Велика перевага PD перед CD - можливість багаторазових циклів стирання-запису, а недолік - їх несумісність з CD.
Накопичувачі на DVD-дисках.
У міру вдосконалення технології CD і їх приводів, виникла потреба у збільшенні місткості оптичних носіїв інформації.
Фірма Sony, в союзі з вісьмома іншими фірмами, в 1995 році запропонувала новий універсальний формат запису на CD - DVD (Digital Versatile Disk), який був активно підтриманий практично усіма провідними світовими компаніями, тому що DVD задовольняє практично всім вимогам до відтворення відеозображень, а також і до зберігання цифрових даних. Іноді диски формату DVD ототожнюють з цифровими відеодисками Digital Video Disks, однак вони не тотожні, тому що останні є лише попередниками дисків нового універсального стандарту Versatile.
DVD (Digital Video Disk) - диски, що спочатку призначалися для цифрового відеозапису з високою щільністю, зараз вже широко використовуються в комп'ютерній техніці для запису і зберігання цифрової інформації. DVD-дисководи мають форм-фактор такої ж, як у CD-дисководів. Для підвищення ємності, в них зменшена ширина треку і розмір зберігає комірки, і знижена надмірність кодів корекції помилок (ECC).
Як і CD, диск формату DVD має діаметр 120 мм і товщину 1.2 мм.
Відповідно до спочатку прийнятим угодою, DVD-диск виконується одностороннім і може містити до 4,7 Гбайт інформації (насправді - 4,3 Гбайт; виробники DVD-дисків і накопичувачів в рекламних цілях невірно трактують одиниці виміру інформації).
У накопичувачах формату DVD робоча довжина хвилі, яку випромінює лазером, в порівнянні з CD, знижена з 0,78 до 0,63-0,65 мкм, що забезпечило можливість зменшення штриха запису практично вдвічі, а відстань між доріжками запису - з 1,6 до 0,74 мкм. Крім того, в накопичувачах стандарту DVD використовується більш вузької промінь лазера, ніж у приводах CD-ROM, тому товщина захисного шару диска була знижена вдвічі - до
Специфікація DVD спочатку розроблялася для одностороннього одношарового диска, але пізніше з'явилася конструкція двошарового диска, ємністю 8,5 Гбайт. Так, наступним кроком в розвитку технології DVD стало створення двосторонніх дисків, як одношарових, так і двошарових, при цьому ємність диска доведена до 9,4 Гбайт і 17 Гбайт відповідно.
У випадку двостороннього DVD-диска використовуються два диски завтовшки 0,6 мм, склеєні неробочими сторонами в один диск, стандартної товщини в 1,2 мм. Для доступу до даних на другій стороні двостороннього диска його доводиться перевертати вручну. Незважаючи на те, що цей проміжний формат став частиною специфікації, кращими слід вважати приводи DVD, оснащені двома незалежними зчитувальними системами.
В даний час DVD-накопичувачі випускаються в різних модифікаціях, що розрізняються кількістю робочих сторін (SS, Single Side - односторонні; DS, Dual Side - двосторонні) і робочих шарів на стороні (SL, Single Layer - одношарові; DL, Dual Layer - двошарові) . Існують диски ємністю 4,7 Гбайт (SS / SL), 8,5 Гбайт (SS / DL), 9,4 Гбайт (DS / SL) і 17 Гбайт (DS / DL).
Вирішальним гідністю специфікації DVD є і той факт, що приводи DVD сумісні з CD-дисками як з читання, так і за записом.
Специфікація HD - DVD і технологія FMD.
У травні 2005 року корпорація Toshiba оголосила про розробку тришарового диска HD-DVD-ROM, місткістю 45 Гбайт. Ємність одностороннього одношарового диска стандарту HD-DVD-ROM складає
15 Гбайт, одношарового двостороннього - 30 Гбайт. Перевагою формату HD-DVD, що розробляється спільно фірмами Toshiba і NEC, є його сумісність на фізичному рівні з форматом DVD. Цьому стандарту протегує організація DVD-Forum, крім того, і Microsoft заявила про своє бажання включити підтримку HD-DVD в новій операційній системі Longhorn.
Флуоресцентні диски.
Перспективним може виявитися і технологія FMD (Fluorescent Multilayer Disk - багатошаровий флуоресцентний диск), що розробляється компанією C3D (Constellation 3D). Характеристики FMD вражають уяву: диск, розміром зі стандартний CD, вміщує до терабайта даних, при цьому швидкість читання з нього, може досягати 1 Гбайт / сек.
В основі роботи FMD лежить не відображення від підкладки лазерного променя, як у CD-та DVD-дисків, а флуоресценція - світіння речовини під впливом променя лазера. Кількість шарів в FMD, в існуючих зразках, - кілька десятків, але теоретично їх кількість можна довести до тисячі, причому кутова швидкість обертання диска в приводі буде навіть менше, ніж в CD.
У багатошарових дисків CD і DVD виникає проблема. Внаслідок інтерференції і деяких інших чинників, виявляється складним розрізняти світло, відбите від різних верств диска. Принцип роботи флуоресцентного диска іншою. Спочатку, промінь лазера фокусується на певному шарі і викликає його флуоресценцію, яка і реєструється фотоприймачем, причому матеріал, що містить записану інформацію, при проходженні через нього світла, змінює довжину хвилі цього світла. Чим більше шлях променя світла, тим більшою стає довжина його хвилі, тому є можливість визначати, де лежить шар, з якого відбувається зчитування. Більш того, можливе одночасне зчитування інформації з декількох шарів, що лежать один над іншим.
Голографічні накопичувачі.
Голографічні накопичувачі HVD (Holographic Versatile Disk), як і флуоресцентні, теж використовують принцип зберігання інформації по всьому об'єму запам'ятовуючого матеріалу. Але, на відміну від флуоресцентних дисків, на світлочутливому матеріалі за допомогою лазерного випромінювача реєструються одночасно всі фазові характеристики (голограма) записуваного об'єкта. У цифровому додатку, цей об'єкт - цифрова матриця записуваної інформації. За даними французького сайту Clubic, голографічні накопичувачі теоретично здатні забезпечити швидкість зчитування даних до 1 Гбайт / сек. Перші серійні зразки голографічних накопичувачів, ємністю 200-300 Гбайт, фірма Optware збиралася представити вже в 2006 році, а приводи під носії HVD, ємністю в 1 Тбайт - в 2007 році.
Стримери.
Накопичувачі на магнітній стрічці (стримери) є типовими пристроями послідовного доступу. Носії - касети з магнітною стрічкою різного розміру і місткістю - від 20 Мбайт до 2 Гбайт і більше. Найпростіші стримери мають інтерфейс, сумісний з контролерами НГМД, а більш складні використовують власну інтерфейсну карту, або вбудований контроллер з інтерфейсом SCSI або ATA (ATAPI). Стримери з інтерфейсом SCSI, внутрішнього або зовнішнього виконання, мають більшу продуктивність і підтримуються більшістю ОС на системному рівні.
Міні-картриджі для стримерів (Quarter-Inch Cartridge QIC) містять стрічку, шириною ¼ "(6,25 мм). Поширені стандарти QIC 40 і QIC 80 мають поздовжню щільність запису 10000 біт / дюйм на 20 доріжках і 14700 біт / дюйм на 28 доріжках відповідно, і дозволяють зберігати сотні мегабайт на одній стрічці. Ще більші обсяги забезпечують стандарти QIC 1350 і QIC 2100 - 1,35 Гбайт і 2,1 Гбайт відповідно, а великі QIC-картриджі вміщають до 13 Гбайт. Стримери на касетах для цифрового звукозапису DAT (Digital Audio Tape) дозволяють зберігати до 12 Гбайт, а стримери на 8-мм стрічці з похило-рядкового записом (як на відеокасетах) - до 20 Гбайт. Використовуються стримери виключно для архівного зберігання дуже великих обсягів інформації
З появу настільки ємних і надійних носіїв і їх приводів, як CD, DVD, HD-DVD, в цифровій обчислювальній техніці стає можливим зберігати в архівах, а не на робочому магнітному диску, великі обсяги інформації, аж до дампів системних, програмних і навіть файлових областей робочих жорстких дисків.
Контрольні питання.
1. Для чого призначені накопичувача на змінних носіях?
2. У чому особливості підключення накопичувачів на змінних магнітних дисках?
3. У чому особливості дисків Бернуллі?
4. У чому полягають недоліки жорстких касетних дисків в порівнянні з дисками Бернуллі?
5. З чого складається час доступу до інформації на CD-ROM?
6. Як прискорюється час доступу до даних CD-ROM?
7. Які різновиди інтерфейсів підключення CD-ROM застосовуються в даний час?
8. Яке призначення програми-драйвера ASPI-Manager?
9. Як організується взаємодія периферійного пристрою CD-ROM з основним (HOST) SCSI-адаптером і програмою ASPI-Manager?
10. У чому полягає зручність використання технології SCSI?
11. У якому випадку більш раціонально встановити інтерфейс IDE / ATAPI? \
12. Які існують способи чищення лінз накопичувачів CD-ROM?
13. Як провести конфігурування HOST SCSI-адаптера?
14. Яке програмне забезпечення необхідно для нормального функціонування CD-ROM?
15. Як правильно інсталюється програмне забезпечення накопичувача CD-ROM?
1.5.3 Засоби комунікації комп'ютера
Персональні комп'ютери забезпечуються зовнішніми інтерфейсами, що дозволяють розширити його функціональні можливості, підключаючи до нього через ці інтерфейси різноманітне периферійне устаткування, і забезпечувати комунікації з іншими АПС. В основному, засоби комунікації РС включають в себе COM-, LPT-, Game-та MIDI-порти, а також мережеві засоби зв'язку. Для обміну інформацією між комп'ютером і високошвидкісними периферійними пристроями можна також скористатися можливостями USB-шини або шини Fire Wire (IEEE 1394). Обидві ці шини використовують високошвидкісний послідовний інтерфейс але, з точки зору комунікаційних завдань, розрізняються тим, що шина USB орієнтована на периферійні пристрої, що підключаються до хост-комп'ютера. Єдиний, але необхідний у тій системі комп'ютер управляє всіма функціями - фізичними периферійними пристроями, хабами або їх комбінаціями.
Шина IEEE 1394, на відміну від USB, дозволяє інтенсивний обмін не тільки між хост-комп'ютером і периферійними пристроями, а між будь-якими підключеними до неї інтелектуальними пристроями. Шина 1394 не вимагає централізованого управління з боку РС, може навіть його не мати, або навпаки, підключати кілька РС. В останньому випадку, шина 1394 може бути використана для об'єднання декількох комп'ютерів і периферійних пристроїв у невелику локальну мережу.
Історія інтерфейсів з'єднання РС з віддаленими пристроями підтверджує теорію спірального розвитку. Так, послідовний інтерфейс COM-порту RS-232C, що прийшов від зв'язку з віддаленими терміналами, використовувався навіть для підключення лазерних принтерів, але незабаром він був витіснений з принтерних інтерфейсів паралельним інтерфейсом Centronics, реалізованим LPT-портом. Однак, у міру зростання продуктивності принтерів, можливостей LPT-порту, навіть з використанням швидкодіючих режимів обміну IPP і ECP стандарту IEEE 1284, стає недостатньо. Ті ж проблеми постають і з підключенням сканерів, зовнішніх дисків, швидкісних модемів і т.д. У результаті досліджень виявилося, що підвищити швидкості обміну можна переходом знову на послідовний інтерфейс, додатково знімає проблеми виготовлення багатожильних кабелів, з нормованими параметрами затримок сигналів, і багатоконтактні роз'ємів.
У паралельному інтерфейсі всі біти передаваного слова (зазвичай - байти) передаються по відповідним паралельно йде проводам одночасно. У РС традиційно використовується паралельний інтерфейс Centronics, реалізований LPT-портами. У послідовному інтерфейсі біти даних передаються послідовно, один за одним, по одній лінії. Для цього в РС використовується
СОМ-порт відповідно до стандарту RS-232C, але останні моделі комп'ютерів мають, як правило, і високошвидкісний канал послідовного типу, з шинами USB.
Очевидно, що, при однаковому швидкодії приймально-передавальних ланцюгів і пропускної здатності ліній зв'язку, по ефективній швидкості передачі даних паралельний інтерфейс повинен перевершувати послідовний, однак підвищення продуктивності за рахунок збільшення тактової частоти передачі, обмежується хвильовими характеристиками з'єднувальних кабелів. У разі паралельного інтерфейсу, при підвищенні швидкостей передачі даних починає позначатися відмінність в затримках сигналів в різних лініях одного і того ж інтерфейсу, внаслідок не повної ідентичності їх проводів і контактних з'єднань. У послідовних інтерфейсах, середовище передачі даних теж вносить обмеження на швидкість передачі даних. Але, оскільки для послідовної передачі даних використовується всього одна лінія, а не набір ліній, як в паралельних інтерфейсах, фактор розкиду затримок в різних лініях в послідовних інтерфейсах відсутня. Таким чином, підвищення пропускної здатності послідовного інтерфейсу виявляється дешевше, ніж паралельного. Приміром, два пучки коаксіальних кабелів, кожен пучок товщиною в руку (паралельний інтерфейс каналу ЄС ЕОМ), і сучасний USB-кабель (послідовний інтерфейс) мають приблизно однакову пропускну здатність.
Важливим параметром будь-якого інтерфейсу є допустиме видалення з'єднуються пристроїв. Воно обмежується як частотними властивостями кабелів, так і перешкодозахищеністю інтерфейсів. Перешкоди виникають від зовнішніх джерел електромагнітних випромінювань, і від сусідніх ліній того ж інтерфейсу (перехресні перешкоди). Для захисту від таких перешкод використовуються парафазного приймально-передавачі та кручені, навіть екрановані пари проводів для кожної з ліній передачі даних. Але помилки в передачі виникають і від спотворень рівнів сигналів. У паралельному інтерфейсі Centronics LPT-порту, використовуються сигнали рівнів ТТЛ-логіки (<0,8 В для логічного нуля і> 1,4 В для логічної одиниці), так що коливання амплітуди сигналу близько 1 В можуть викликати брязкіт приймача. У послідовному інтерфейсі RS-232C СОМ-порту, використовуються сигнали з рівнем від -12 до -3 В (логічна одиниця) і від +12 В до +3 В (логічний нуль), так що перемикання приймача при змінах сигналу в межах від - 3 до +3 В не відбувається. Настільки велика різниця в помехозащищенности дозволяє використовувати для інтерфейсу RS-232C кабелі довжиною в десятки метрів, а для інтерфейсу Centronics - лише два-три метри.
З появою інтерфейсів USB і Fire Wire, з'явилася і нова характеристика інтерфейсу - топологія з'єднання. Для інтерфейсів RS-232C і Centronics практично однозначно застосовувалася двоточкова топологія РС - ВУ, або РС-РС. Правда, були винятки: будувався моноканал на СОМ-портах для локальних мереж, але він був витіснений більш ефективної і подешевшала технологією Ethernet. Стандарти IEEE 12843 для LPT-порту передбачають з'єднання абонентів в ланцюжок (Daisy Chain) або через мультиплексори, але і такі способи підключення поки широкого поширення не отримали. USB і Fire Wire реалізують деревоподібну топологію, в якій зовнішні пристрої можуть бути як кінцевими, так і разветвителями.
Інша важлива властивість інтерфейсу - гальванічна розв'язка. "Схемні землі" пристроїв, що пов'язуються з COM-або LPT-портів, виявляються пов'язаними зі схемної "землею" РС і, якщо між ними, до підключення інтерфейсу, була різниця потенціалів (що практично завжди є), то за загальним проводу інтерфейсу потече зрівнює струм. Це дуже погано, тому що падіння постійної напруги на цьому дроті призводить до зміщення рівнів сигналів, а падіння змінної напруги - до складання корисного сигналу зі змінною складової перешкоди, що, безумовно, позначається на перешкодозахищеності каналів. З іншого боку, у разі обриву, або неконтакти, а найчастіше - при підключенні і відключенні кабелів інтерфейсів без виключення живлення пристроїв, різниця потенціалів прикладається до сигнальних ланцюгів приймачів і передавачів. Перебіг через них прирівнюють струмів, в момент з'єднання, неминуче призводить до виходу їх з ладу. Із запропонованих інтерфейсів гальванічну розв'язку забезпечує тільки MIDI (односторонню, з напругою до 100 вольт) і шина Fire Wire (повну, з напругою ізоляції до 500 вольт).
1.5.3.1) Комунікаційні порти СОМ і LPT
LPT-порт.
Порт паралельного інтерфейсу був введений в РС для підключення принтера (звідси і його назва L ine P rin T er - порядковий принтер) і, хоча через нього підключається і більшість лазерних принтерів, які за принципом роботи не построкові, а посторінкові, назва порту "LPT "закріпилася грунтовно.
LPT-порт, для організації виведення по інтерфейсу Centronics, підтримується функціями BIOS. У процесі початкового тестування, POST-програма перевіряє наявність паралельних портів за адресами 3BCh, 378h і 278h. і поміщає базові адреси виявлених портів в осередку оперативної пам'яті РС 0:0404 h, 0:040 Ah, 0:040 Ch, 0:040 Eh, області BIOS DATA AREA. Ці осередки зберігають адреси портів з логічними іменами LPT1 - LPT4, відповідно, причому нульове значення адреси є ознакою відсутності порту з цим номером.
Контролер порту містить три регістра, розміщених у просторі адрес вводу-виводу мікропроцесора. Регістри порту адресуються щодо базової адреси, стандартні значення якого - 3BCh, 378h або 278h. Це регістри:
1) DR (Data Register) - 8-бітовий регістр даних, вміст якого виводиться на лінії Data [0 / 7] роз'єму порту. Адреса регістра DR дорівнює базовому. Той же регістр DR, з використанням спеціальної процедури, дозволяє і приймати дані з ліній Data [0 / 7]. Так, якщо в регістр DR спочатку записати всі одиниці, а на контакти [2 / 9] роз'єму LPT-порту подати від термінального пристрою через той же інтерфейс будь-якої іншої код, то регістр DR запам'ятає цей код без всякого стрибає. Тепер мікропроцесор може прочитати дані цього регістра DR і тим самим виконати операцію в байти від термінального пристрою;
2) SR (Status Register) - 5-бітовий регістр введення в порт стану принтера, приймає сигнали Select, PaperEnd, Ack і Busy, відповідно. Адреса регістру на одиницю більше базового;
3) CR (Control Register) - 4-бітовий регістр управління, виробляє сигнали Strobe #, AutoLF #, Init #, і SlctIn #, відповідно. Подібно регістру даних дозволяє і прийом даних з роз'єму інтерфейсу. Адреса регістру на 2 більше базового.
Пошук портів за базовим адресою ймовірного порту проводиться такою процедурою:
- У регістр DR контролера порту виводиться тестовий байт AAh або 55h;
- Потім виконується введення з того ж адреси;
- Якщо лічений байт збігся із записаним, вважається, що LPT-порт знайдений і його адресу поміщається в область даних BIOS.
Виявлені порти инициализируются записом і зніманням в їх регістри управління сигналу Init #, а потім - записом значення С0h, відповідного вихідного стану сигналів інтерфейсу.
BIOS підтримує до трьох, або чотирьох LPT-портів перериванням INT17, що забезпечує зв'язок по інтерфейсу Centronics. Цим сервісом драйвер порту здійснює по готовності, не використовуючи апаратних переривань, ініціалізацію, опитування стану інтерфейсу, принтера і - висновок символу.
Програмне переривання BIOS INT17h забезпечує наступні функції:
1) 00h - висновок символу з регістра AL мікропроцесора по протоколу Centronics. При цьому виводяться дані містяться у вихідний регістр порту і, дочекавшись готовності принтера (зняття сигналу BUSY), формується строб даних Strobe #;
2) 01h - ініціалізація інтерфейсу та принтера (установка початкових рівнів керуючих сигналів);
3) 02h - опитування стану принтера, читання його регістра стану.
При виклику INT17, номер функції задається в регістрі АН мікропроцесора, номер порту - в регістрі DX. За повернення після будь-якої функції, регістр АН містить код стану: біти регістра RS [7:3] (причому біти 6 і 3 інвертовані) і в біті 0 - прапор тайм-ауту, який встановлюється при невдалій спробі виведення, якщо сигнал BUSY не знімається протягом часу, визначеного для даного порту.
Апаратний інтерфейс LPT-портів.
Стандартний LPT-порт є односпрямованим, його сигнали виводяться з комп'ютера на 25-контактний роз'єм DB-25S (розетка), який встановлюється безпосередньо на платі контролера. Якщо ж контролер порту інтегрований безпосередньо в системну плату комп'ютера, то роз'єм LPT-порту може розташовуватися або на системній платі, або на вставці задньої стінки системного блоку. В останньому випадку, роз'єм порту на системній платі з'єднується з роз'ємом на задній стінці плоским шлейфом.
Кожен LPT-порт використовує свою лінію апаратного запиту переривання IRQ7 або IRQ5, 8-бітову зовнішню шину даних, 5-бітову шину сигналів стану і 4-бітову шину керуючих сигналів.
Поняття інтерфейсу Centronics відноситься як до набору сигналів і протоколу взаємодії, так і до 36-контактного роз'єму, що встановлюється на принтерах. Вітчизняний аналог інтерфейсу Centronics інтерфейс ІРПР-М.
Призначення сигналів інтерфейсу Centronics та їх розподіл по роз'єму принтера наведено в таблиці 1.11.
Таблиця 1.11. Сигнали інтерфейсу Centronics.
| Сигнал | Напрямок | Контакт | Призначення |
| Strobe # | вихід | 1 | Строб даних. |
| Data [0:7] | вихід | 2-9 | Лінії даних. Data [0:7]. Контакт 2 - молодший біт |
| Ack # | вхід | 10 | Acknowledge - сигнал підтвердження прийому байта, запит на прийом наступного. Може використовуватися для формування запиту переривання. |
| Busy | вхід | 11 | Зайнято. Прийом даних можлива тільки при низькому рівні сигналу |
| PaperEnd | вихід | 12 | Високий рівень сигналізує про кінець паперу. |
| Select | вихід | 13 | Сигнал про включення принтера. |
| AutoLF # | вхід | 14 | Автоматичний переклад рядка. При низькому рівні сигналу, принтер, отримавши символ CR (Carriage Return - повернення каретки), автоматично виконує і функцію LF (Line Feed - новий рядок). |
| Error # | вхід | 32 | Помилка: кінець папери, Off-Line (принтер не у зв'язку з РС), або внутрішня помилка принтера. |
| Init # | вихід | 31 | Ініціалізація - скидання принтера в режим параметрів за замовчуванням, повернення голівки до початку рядка. |
| Slct In # | вихід | 36 | Вибірка принтера (низьким рівнем сигналу). При високому рівні сигналу принтер не сприймає інших сигналів інтерфейсу. |
| GND | - | 19-30,33 | Загальний провід інтерфейсу. |
1) висновок байта в регістр даних,
2) опитування регістра стану і, якщо термінал не готовий, очікування готовності пристрою (принтера),
3) установка сигналу стробі даних.
Для виведення одного байта потрібно, щонайменше, 4-5 машинних операцій введення-виведення з регістрами порту, так що швидкість обміну невисока, при значному навантаженні мікропроцесора. Стандартний порт вдається розігнати до швидкостей, порядку всього 100-150 Кбайт / сек, при повному завантаженні процесора, що явно недостатньо для друку на лазерний принтер.
Недоліки стандартного порту частково усували нові типи портів, що з'явилися в комп'ютерах сімейства PS / 2, але, не будучи стандартизованими, такі порти вимагали від їх виробників використання власних спеціальних драйверів. У 1994 році був прийнятий стандарт на паралельний інтерфейс IEEE 1284, що визначає режими роботи SPP (стандартний), EPP - двонаправлений і ECP (Extended) - двонаправлений, з можливістю апаратного стиснення даних методом RLE, використання FIFO-буферів у контролері порту і DMA системної плати. У сучасних машинах, з LPT-портом на системній платі, режим порту - SPP, EPP, ECP, або їх комбінація, задається програмно в BIOS SetUp.
Контрольні питання.
1. Які базові адреси може мати LPT-порт?
2. Яка розрядність регістра даних LPT-порту?
3. Які номери переривань може використовувати LPT-порт?
4. Як використовувати LPT-порт для введення даних?
5. Як використовувати LPT-порт для введення даних?
СОМ-порт.
Послідовний інтерфейс для передачі даних в кожну сторону використовує по одній окремій лінії даних, по якій дані передаються в послідовному коді. Послідовна передача даних може здійснюватися в асинхронному або синхронному режимах.
При асинхронної передачі, кожному байту передує один або два стартові біта, що сигналізують приймачу про початок чергової посилки, за ним слідують біти даних і, можливо, біт паритету (контролю парності). Завершує посилку стоп-біт, що гарантує певну витримку між сусідніми посилками. Старт-біт наступного байта може посилатися у будь-який момент часу після закінчення стоп-біта, тобто між передачами можливі паузи довільної тривалості. Старт-біт має завжди строго певне значення логічної 1 і забезпечує простий механізм синхронізації приймача по сигналу від передавача. Мається на увазі, що і приймач і передавач працюють на одній швидкості обміну, вимірюваної в кількості переданих біт в секунду. Внутрішній генератор синхронізації приймача використовує лічильник-дільник опорної частоти, що обнуляються у момент прийому старт-біта, і генерує внутрішні строб, за якими приймач фіксує наступні прийняті біти. В ідеалі, ці строб розташовуються в середині бітових інтервалів, що забезпечує можливість прийому бітів і при деякому неузгодженості швидкостей приймача і передавача. Неважко прорахувати, що при передачі 8 біт даних, контрольного і одного стоп-біта граничне неузгодженість швидкостей не може перевищувати 5%, але з урахуванням фазових спотворень (затягнутих фронтів сигналів) допустиме відхилення швидкостей значно менше, так що з ростом частоти обміну підвищуються і вимоги до узгодженості швидкостей і частот роботи приймачів і передавачів.
Приймач, отримавши сигнал про початок передачі, відповідає передавача своїм станом і, якщо приймач готовий до прийому, передавач видає старт-біт, приймач запускає свій генератор тактів і приймає, з цією частотою, байт даних. Природно, частоти генераторів передавача і приймача повинні бути досить суворо однаковими, але швидкісні характеристики лінії передачі можуть бути різними, в різних конфігураціях АПС, тому й частоти передач, які визначаються контролером порту, повинні допускати різні значення. Ці значення стандартизовані, і в кожному сеансі зв'язку, перед початком передачі першого байта, передавач повідомляє приймача - на який зі стандартних частот, буде вестися даний сеанс зв'язку.
Для асинхронного режиму передачі прийнятий ряд стандартних швидкостей обміну: 50, 75, 110, 150, 300,600,1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, і 115200 біт / сек (не плутати з Бод).
Бод - це одиниця виміру пропускної здатності лінії зв'язку і приймально-передавачів, виражена в кількості перемикань стану лінії в секунду, що характерно для Недвійкова способу кодування, а при двійковому способі передачі кількість бод і біт / сек, можуть відрізнятися в декілька разів. Так, за одну модуляцію (зміна стану лінії) при Недвійкова кодуванні, наприклад, ДОФМ широко застосовується в сучасних модемах, може передаватися кілька біт, а при двійковій асинхронної передачі через СОМ-порти, за одну посилку передається 8 інформаційних біт, але, з урахуванням стартових стопових біт і біта паритету - до 13 бод.
Асинхронний спосіб обміну в РС реалізується СОМ-портом з використанням протоколу RS232C.
Синхронний режим передачі передбачає постійну активність каналу зв'язку. Здійснення починається з сінхробайта, за яким слідує потік інформаційних бітів, а якщо у передавача немає даних для передачі, то він заповнює паузу безперервної посилкою байтів синхронізації. При передачі великих масивів інформації, такий режим доцільніше асинхронного, але в синхронному режимі необхідна постійна зовнішня синхронізація приймача з передавачем, тому що навіть невелике відхилення їх частот дуже швидко призведе до накапливающейся помилку і, отже, до спотворення даних, що приймаються. Зовнішня синхронізація можлива або із застосуванням окремої лінії для передачі синхросигналов, або з використанням самосинхронизирующийся кодування, наприклад, манчестерського коду або коду NRZ, з якого на приймальній стороні можуть бути виділені синхросигнали. У будь-якому випадку, синхронний режим вимагає або дорогих ліній зв'язку, або дорогого кінцевого обладнання, а може - і того, й іншого.
На фізичному рівні послідовний інтерфейс може мати різні модифікації, що розрізняються способами передачі електричних сигналів. Існує ряд міжнародних стандартів RS232C, RS423A, RS422A і RS485. Перший використовує прості приймально-передавачі, одиночні дроти для кожної з ліній зв'язку і допускає зв'язок зі швидкостями до 20 Кбіт / сек, на відстані до
Таблиця 1.12. Максимальні довжини ліній і швидкостей передачі по СОМ-портів.
| RS232C | RS423A | RS422A | RS485 | ||||
| Довжина лінії (м) | Швидкість передачі | Довжина лінії (м) | Швидкість передачі | Довжина лінії (м) | Швидкість передачі | Довжина лінії (м) | Швидкість передачі |
| 15 | 20 Кбіт / сек | 9 | 100Кбіт/сек | 12 | 10 Мбіт / сек | 12 | 10 Мбіт / сек |
| - | - | 90 | 10 Кбіт / сек | 120 | 1 Мбіт / сек | 120 | 1 Мбіт / сек |
| - | - | 1200 | 1 Кбит / сек | 1200 | 100 Кбіт / сек | 1200 | 100 Кбіт / сек |
Інтерфейс RS-232C призначений для підключення апаратури, передавальною або дані (ООД - кінцеве обладнання даних, або АПД - апаратури передачі даних) до кінцевої апаратурі каналів даних (АКД). У ролі АПД може виступати комп'ютер, принтер, плоттер та інше периферійне устаткування. Цією апаратурі відповідає абревіатура DTE (Data Terminal Equipment). У ролі АКД часто виступає модем, цій апаратурі відповідає абревіатура DCE (Data Communication Equipment). Кінцевою метою підключення є з'єднання двох пристроїв DTE.
Стандарт описує:
- Керуючі сигнали інтерфейсу,
- Електричний інтерфейс і
- Типи роз'ємів.
Стандарт ж визначає асинхронний або синхронний режими обміну, але СОМ-порти комп'ютера підтримують тільки асинхронний режим. Функціонально RS232С еквівалентний стандарту МККТТ V.24/V.28 і стику С2, але вони мають різні назви одних і тих же використовуваних сигналів.
Стандарт RS232C використовує несиметричні передавачі і приймачі. Сигнал передається відносно загального проводу ("схемної землі") і не забезпечує гальванічної розв'язки пристроїв. Логічною одиниці відповідає рівень напруги на вході приймача від -12 вольт до -3 вольт, логічному нулю відповідає напруга на вході приймача від +3 вольт до +12 вольт. Між рівнями -3 і +3 вольт є зона нечутливості, обумовить гістерезис приймача. Рівні сигналів на виходах передавачів повинні бути в діапазонах від -12 вольт до -5 вольт і від +5 вольт до +12 вольт, відповідно. Різниця потенціалів між "схемними землями" (SC) з'єднуються пристроїв не повинна перевищувати двох вольт, інакше можливе невірне сприйняття приймачем сигналів передавача. Інтерфейс передбачає наявність захисного заземлення з'єднуються пристроїв, якщо вони обидва живляться від мережі змінного струму і мають мережеві фільтри.
Перетворення паралельного коду, одержуваного СОМ-портом від системної шини, в послідовний код для передачі по каналу, і зворотне перетворення при прийомі даних від терміналу, виконують спеціалізовані контролери порту - мікросхеми UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter - універсальний асинхронний прийомо-передавач). Ця ж мікросхема формує й обробляє сигнали інтерфейсу. СОМ-порти IBM PC XT / AT базуються на мікросхемах UART i8250, 16450, 16550A.
Регламентуються і типи вживаних рознімів. На аппаартуре DTE, в тому числі і на СОМ-портах слід встановлювати вилки (male) DB9P або DB25P, а на апаратурі DCE (модеми) встановлюються розетки (female) DB9S або DB25S.
Призначення і розподіл сигналів інтерфейсу RS232C по роз'ємів СОМ-порту наведено в таблиці 1.13.
Таблиця 1.13. Призначення сигналів інтерфейсу RS 232 C.
| Сигнал | DB9S | DB25S | Призначення сигналу |
| PG | Захисна земля. З'єднується з корпусом пристрою і екраном кабелю. | ||
| SG | 5 | 7 | Сигнальна (схемна) земля, щодо якої діють рівні сигналів. |
| TD | 3 | 2 | Вихід передавача, послідовні дані. |
| RD | 2 | 3 | Вхід приймача, послідовні дані. |
| RTS | 7 | 4 | Вихід запиту передачі даних. Стан лог.1 повідомляє модему, що у терміналу є дані для передачі. |
| CTS | 8 | 5 | Вхід дозволу (балка. 1) терміналу передавати дані. |
| DTR | 4 | 20 | Вихід сигналу готовності терміналу до обміну даними. Стан лот. 1 підтримує канал у стані з'єднання. |
| DSR | 6 | 6 | Вхід сигналу готовності АПД (наприклад, модему). |
| DCD | 1 | 8 | Вхід сигналу виявлення несучої віддаленого терміналу. |
| RI | 9 | 22 | Вхід індикатора виклику (дзвінка). |
При з'єднанні апаратури DTE без модемів, роз'єми пристроїв з'єднуються між собою повним або мінімальним нуль-модемним кабелем (Zero-modem, Z-modem).
Повний нуль-модемний кабель виконується семижильного джгутом проводів, причому контакти DSR - DCD закорочуються на кожному з роз'ємів кабелю, а для мінімального нуль-модему достатньо всього три провідникового джгута. В останньому випадку закорочуються на кожному з роз'ємів кабелю контакти DTR - DSR - DCD, а так само RTS - CTS.
Харчування ВУ від інтерфейсу RS -
При підключенні миші або трекбола до СОМ-порту, вони зазвичай отримують харчування + V від ліній DTR і RTS, a-V - від TD, що не використовуються за прямим призначенням. Так якщо справна миша з даним портом не працює, то потрібно перевірити рівні потенціалів на контактах роз'єму порту з цими сигналами. При ініціалізації порту, лінії DTR і RTS переходять у стан логічного нуля, тобто виробляють напруга порядку +12 вольт, а лінія TD - близько -12 вольт. Потенціалами на цих лініях можна управляти через регістри СОМ-порту, що і роблять відповідні драйвери миші і трекбола. Якщо потенціали після їх встановлення не відповідають потрібним, то несправність може бути і в регістрах порту, що легко перевіряється (звичайно, з відключеним маніпулятором) тест-програмою в режимі тестування з зовнішньої заглушкою.
Порт отримує живлення від блоку живлення через системну плату, і відсутність напруги +12 вольт відразу виявляється по непрацездатності дисків комп'ютера, а відсутність напруги -12 вольт можуть помітити тільки пристрої, підключені до СОМ-портів. Не всі блоки живлення контролюють всі вихідні напруги, тому непрацездатність термінальних пристроїв, підключених до СОМ-порту, може бути і наслідком несправності блоку живлення комп'ютера.
Інфрачервоний інтерфейс.
Застосування випромінювачів і приймачів інфрачервоного (ІЧ) діапазону дозволяє здійснювати бездротову комунікацію між парою пристроїв, віддалених на відстань метра, а іноді й кількох метрів. Розрізняють ІЧ-системи зв'язку з низькою (до 115 Кбіт / сек), середньої (1.152 Мбіт / сек) і високої (4 Мбіт / сек) швидкостями зв'язку. У перспективі очікуються і більш високі швидкості обміну, які дозволять передавати навіть «живе відео».
На швидкостях 115 Кбіт / сек для ІЧ-зв'язку використовуються UART, сумісні з 16450/16550 і часто може конфігуруватися порт СОМ-2. Дуже привабливо застосування ІЧ-технології для зв'язку портативних комп'ютерів зі стаціонарними, або док-станціями (PC Docking), розширюють їх до повноцінної настільної конфігурації.
Інтерфейс MIDI.
Цифровий інтерфейс музичних інструментів MIDI (Musical Instrument Digital Interface) є асинхронний інтерфейс з частотою передачі 31,25 Кбіт / сек. В інтерфейсі застосовується зв'язок типу струмова петля 10мА з гальванічною (оптрони) розв'язкою вхідного ланцюга.
Формат асинхронної посилки містить старт-біт, 8 біт інформації і стоп-біт, контроль парності відсутній. Інтерфейс підтримується стандартними 5-контактними роз'ємами DIN і дозволяє об'єднати групу, послідовно до 16 пристроїв, в локальну мережу.
У РС MIDI-порт є на більшості плат звукових адаптерів, і його сигнали виведені на невживані 12 і 15 контакти роз'єму Game-адаптера. Для MIDI-порту застосовуються ІМС UART, сумісні з MPU401, що відрізняються від звичайних UART 8250 або 8251 тим, що мають додатковий регістр пристрою. На деяких системних платах застосовуються БІС контролерів інтерфейсів, в яких UART, використовуваний для СОМ-портів, може бути переведений в режим MIDI-порту його конфігуруванням через BIOS SetUp,
Контрольні питання.
1. Які режим роботи може підтримувати СОМ-порт?
2. Який стандарт підтримує роботу СОМ-порту?
3. Як залежить максимальна швидкість передачі через СОМ-порт від довжини кабелю зв'язку?
4. Які типи роз'ємів використовують СОМ-порти?
5. Що таке нуль-модем і як він улаштований?
6. Які заходи необхідно вживати для безпеки обладнання СОМ-портів при з'єднанні через них різних пристроїв?
7. У чому полягають переваги ІК-інтерфейсу?
8. У чому полягають переваги ІК-інтерфейсу?
1.5.3.2) Мережеві засоби зв'язку
Локальні обчислювальні мережі ЛВС (LAN - Local Area Network) дозволяють об'єднувати комп'ютери, розташовані в певному обмеженому просторі. Для локальних мереж прокладається спеціалізована кабельна система, і положення можливих точок підключення абонентів обмежується цією кабельної системою. Локальні мережі можна об'єднувати в великомасштабні освіти - CAN (Campus Area Network - кампусна мережа, що об'єднує групу близько розташованих будівель), MAN (Metropolitan Area Network - мережа міського масштабу), WAN (Wide Area Network - широкомасштабна мережа), GAN (Global Area Network - глобальна мережа). Обладнання локальних мереж підрозділяється на активне (інтерфейсні карти комп'ютерів, концентратори і т. п.) і пасивне (кабелі, сполучні роз'єми, комутаційні панелі і т.д.).
Найпопулярнішою є на сьогодні мережева технологія Ethernet, що представляє архітектуру мереж з розділяється середовищем і широкомовної передачею. Для зв'язку по мережі, в комп'ютер встановлюються мережеві карти. Мережеві карти-адаптери (Network Interface Card - NIC) випускаються для шин ISA, EISA, MCA, PCI, PC Card, VLB. Існують також мережеві адаптери, що підключаються до стандартного LPT-порту. Їх перевага полягає у відсутності потреб у спеціальних системних ресурсах (порти, переривання і т.п.) і в легкості підключення (не потрібно розтин системного блоку). Великим недоліком мережевих LPT-адаптерів є те, що швидкості обміну даними через них обмежуються швидкісними характеристиками LPT-порту і вони значно завантажують процесор.
Основні властивості мережевих адаптерів:
1) роз'єми підключення до середовища передачі: один роз'єм BNC або RJ-45 (UTP чи STP), або їх комбінація. Найбільш універсальні "Combo" - мають повний 10-мегабітний набір BNC/AUI/RJ45;
2) швидкість передачі - 10 або 100 Мбіт / сек; багато 100-мегабітні адаптери мають і режим 10 Мбіт / сек;
3) системна шина і спосіб обміну даними. Для багатозадачних застосувань бажано використання Bus-Master, що розвантажує процесор. Адаптери Bus-Master повинні мати 32-розрядну шину (EISA, MCA, PCI), в іншому випадку будуть проблеми з використанням ОЗУ понад 16 МБ;
4) можливість повного дуплексу, для середовищ з роздільними лініями приймача і передавача, в багатозадачних системах дозволяє теоретично подвоїти пропускну здатність, за підтримки цього режиму на іншій стороні;
5) розмір встановленої буферної пам'яті - чим більше, тим краще. Мінімальний її обсяг повинен дозволяти зберігати, принаймні, пару пакетів (максимальна довжина пакету - 1514 байт). Зараз є плати і з обсягом буферної пам'яті, яка обчислюється мегабайтами;
6) наявність на NIC гнізда для мікросхеми BootROM, що забезпечує можливість віддаленого завантаження операційної системи (Remote Boot або Remote Reset) по мережі, з файл-сервера.
Контрольні питання.
1. Що таке LAN?
2. Як розшифровується абревіатура NIC?
3. Які достоїнства і недоліки мережевих адаптерів, що підключаються до стандартного LPT-порту?
4. Які швидкості передачі даних можуть підтримувати мережеві адаптери
5. Який мінімальний обсяг буферної пам'яті повинна мати мережева карта?
6. Для чого використовуються мікросхеми BootROM на мережевих картах?
1.5.4 Засоби виведення аудіоінформації
Потреба у висновку аудіоінформації з РС визначилася на самих ранніх етапах впровадження комп'ютерів. Так, потрібно повідомляти користувачеві, не завжди дивиться на екран дисплея, про нормальне завершення POST-програми, або про помилки, виявлені POST-програмою, якщо вивести їх на екран неможливо (несправна відеопідсистема), нарешті, про появу фатальних помилок при роботі прикладних програм .
1.5.4.1) Вивід звуку на вбудований динамік
Комп'ютер часто оснащується невеликим випромінювачем звуку - динамічним гучномовцем. Звуки, що виводяться на динамік, формуються апаратними та програмними засобами: - інтервальним таймером і активною в даний момент програмою. Так, вибираючи програмно відповідний вихід і режим таймер, можна задавати висоту тону, тривалість звучання і пауз між відтворюваними нотами.
Перевірити працездатність аудіо-каналу РС можна просто, вибравши в тест-програмі NDiags пункт меню ІНШІ / Тест динаміка. При цьому на вбудований динамік повинні бути виведені кілька фраз, чи звуків. Хоча, якщо короткий звук з частотою 1 Кгц перед завантаженням DOS видався, значить, аудіо-канал в порядку. Якщо звуки не видаються, потрібно перевірити чи підключений, і чи правильно, роз'єм від динаміка до системної плати. Якщо динамік підключено правильно, то, при таких симптомах, може бути несправний або сам динамік, або шлейф його підключення, або інтервальний таймер. Для уточнення місця несправності можна відключити від системної плати роз'єм підключення динаміка і тестером продзвонити сам шлейф і динамік. Опір справного динаміка має бути порядку декількох Ом. Якщо динамік в порядку, то для перевірки роботи каналу таймер потрібно запустити тест динаміка, наприклад, з тієї ж тест-програми NDiags і в цей час осцилографом спостерігати осцилограму, що з'являється на виході каналу Т1 таймер.
1.5.4.2) Вивід звуку на акустичні системи
Для відтворення повноцінної звукової інформації - музики, мови і т.д., в комп'ютері повинна бути встановлена звукова карта і до неї підключені акустичні системи (колонки).
Звук, це сприймається людським вухом коливання повітря з частотами від 16 Гц до 20 Кгц, формуються і відтворюються в комп'ютерах спеціальними програмами за допомогою звукових карт-адаптерів і акустичних систем.
Є безліч модифікацій звукових карт, але основні функції, що їх звуковими картами, це - введення й оцифровування аналогового звукової інформації з мікрофона, магнітофона, радіо, програвача компакт-дисків і т.п. джерел, і - зворотне перетворення і відтворення вже оцифрованих записів, що зберігаються в комп'ютері.
Для перетворення вхідного аналогового електричного сигналу в цифрову форму, АЦП звукової карти вимірює амплітуду цього сигналу через рівні, малі проміжки часу. Частота цих вимірів називається частотою дискретизації Згідно з теоремою Котельникова, для повного відновлення в подальшому обвідної звукового коливання, частота дискретизації повинна не менш ніж удвічі перевищувати максимальну частоту цих звукових коливань. Оскільки максимальна частота звуку, що сприймається вухом людини - 20 КГц, то частота дискретизації повинна бути не менше 40 КГц. Частіше використовується частота дискретизації 44,1 кГц (саме ця частота використовується і в комп'ютерних звукових картах, і для запису звуку на компакт-диски). Амплітуда кожної точки дискретизації зазвичай вимірюється 16-бітовим АЦП, що дозволяє мати 2 16 значень амплітуди. Результати оцифровки звуку передаються відповідною програмою і, після стиснення, у вигляді файлів записуються на жорсткий диск (файли з записом звуку мають в Windows розширення. Wav). Ці файли, незважаючи на стиск, мають дуже великий обсяг - десятки Кбайт на кожну секунду звучання. При великій мірі стиснення обсяги таких файлів зменшуються, але це неминуче призводить до втрати якості відтворення записаного звуку.
Відтворення цифрової інформації відбувається зворотними процедурами: зчитування стислій цифрової інформації, її розпакування і перетворення, з використанням ЦАП звукової карти, в аналоговий сигнал, який після підсилення по потужності надходить на звукові колонки, де він і перетворюється на звукові коливання повітря (акустичний звук).
Різні звукові карти відрізняються один від одного за такими характеристиками:
1) максимальної частоті вибірки (семплінг) (sample rate) при оцифрування звуку. Чим вище семплінг, тим вища якість відтвореного звуку. Зазвичай, частота вибірки - 44,1 КГц і вище (як на СD-дисках), але деякі карти використовують частоту 48 кГц (як в цифрових магнітофонах). Старі звукові карти використовували частоту дискретизації 22,05 КГц, тобто звуки з частотою вище 10кГц взагалі не відтворювалися;
2) максимальної частоті дискретизації при записі. Ці частоти відповідають частотам вибірки для кожного з типів карток;
3) максимальної розрядності АЦ-перетворення звуку під час запису. Більшість сучасних карт підтримує 26 - і 8-розрядну дискретизацію, а старі карти підтримували лише 8-розрядну, яка годиться тільки для запису мови;
4) можливості стерео відтворення. Багато старі карти таких можливостей або не забезпечують, або забезпечують обмежено (наприклад, при відтворенні монозаписи забезпечується частота дискретизації 44,1 кГц, а при стереозаписи - тільки 22,05 КГц).
5) формування шестиканальної квазі-стереофонії.
Підключення звукових карт.
Більшість звукових карт вставляється в роз'єм шини ISA, і на задній стінці карти можуть мати роз'єми:
- 15-контактний роз'єм для підключення MIDI-інструментів або джойстика;
- 2 - 3 вхідних роз'єму типу «міні-джек» для лінійного входу від магнітофона, CD-плеєра і т. п.;
- Вхідний роз'єм для підключення мікрофону;
- 1 або 2 вихідних роз'єми, один - для лінійного виходу на зовнішній підсилювач, іншої, від вбудованого підсилювача, - для підключення пасивної аудіо-системи.
Підключення дисковода CD - ROM через звукову карту.
Внутрішній CD-дисковод може підключатися до звукової карти спеціальним 3-х або 4-х-провідним аудіо-кабелем, що дозволяє програвати компакт-диски практично без участі мікропроцесора. Багато хто з сучасних звукових карт не мають роз'єми для підключення CD-дисковода, тому що сучасні комп'ютери оснащуються контролерами EIDE, до яких і підключаються CD-дисководи.
Додаткові функції.
Деякі звукові карти мають додаткові можливості обробки звуку, додаючи в нього певні ефекти - хорус, реверберацію, квазі-тривимірне звучання і т.д.
Аналоговий сигнальний процесор (ASP) застосовується в деяких картах Creative Labs для розпізнавання мови.
Радіоприймач - дозволяє прослуховування радіопрограм.
Режим Dual DMA - дозволяє одночасно виробляти і запис, і відтворення звуку.
Контрольні питання.
1. Як простіше за все перевірити працездатність вбудованого динаміка в РС?
2. Який принцип оцифровки звуку використовується в РС?
3. Якою має бути мінімальна частота дискретизації для звукових частот до 20 Кгц?
4. Скільки рівнів квантування звукових сигналів мають сучасні звукові карти?
5. Які є два способи підключення CD-дисковода до звукової карти?
Розділ 2 Засоби і методи діагностики АПС
2.1 Класифікація несправностей АПС
Для вибору методу діагностики та визначення первинних і вторинних симптомів відмови необхідно вміти класифікувати несправність, тому що первинний відмову часто викликає цілий спектр відмов вторинних, що є наслідком первинного і затінюють причину несправності.
Запропонована класифікація охоплює помилки і відмови, викликані електронними вузлами системної плати, як найбільш складної частини РС, і може бути поширена на весь клон IBM PC.
З позиції апаратних і програмних засобів, які використовуються в РС, несправності поділяються на апаратні, програмні та апаратно-програмні.
Апаратні несправності, тобто несправності апаратних засобів, у свою чергу, поділяються на випадкові, м'які і жорсткі помилки.
До випадкових помилок відносять:
1) плаваючі помилки;
2) кориговані відмови;
3) некорректіруемие відмови (технічні аррестори).
Потенційно, будь-яка несправність, пов'язана з випадковими помилками, може призвести до жорсткої помилку. Випадкова помилка, що набула фактор стабільності і робить неможливою подальшу експлуатацію системи класифікується як жорстка, не коригується і потребує аналізу і діагностики несправності АПС. Нерідко, після корекції умов експлуатації ПС (температурно-кліматичні, вібраційні і т. д.), такі помилки зникають, але, після закінчення деякого часу, з'являються знову. Таким чином, це - не метод усунення помилок, і завдання інженера або техніка з ТО - навпаки, посилити умови експлуатації ПС на час діагностики, з метою виявлення помилки та виділення відмовив вузла. Найбільш неприємні відмови, пов'язані з факторами нестабільності і невизначеності - плаваючі помилки. Їх поява часто пов'язано:
1) з наявністю потужних джерел електромагнітного випромінювання, таких як:
- Зварювальне обладнання;
- Силові контактори;
- Щіткові електродвигуни;
- Дугові прилади;
- Мікрохвильові медичне обладнання;
- Рекламна світлотехнічна апаратура і т. п.;
2) з пошкодженням чи погіршенням параметрів контурів захисного заземлення. "Схемних земля" (або "логічна земля"), об'єднує за загального проведення кілька ПЕОМ, і якщо їх нульові потенціали сильно відрізняються, то це призводить до помітної різниці потенціалів між ними і освіти паразитних струмів в контурі: схемна земля - захисне заземлення;
3) з наявністю джерел механічних коливань, кінематичних переміщень, що, крім небезпечних для НЖМД прискорень, може бути причиною порушень електричних з'єднань в роз'ємах живлення, слотах розширення, панельках для установки ІМС (Chip Sockets) і т. п.;
4) з запиленістю приміщень, наявністю агресивного зовнішнього середовища, що викликає забруднення і окислення контактів роз'ємних з'єднань;
5) з розношеним або забрудненістю мережевих розеток і вилок підключення СВТ до мережі первинного харчування;
6) з перепадами температур, які завжди негативно впливають на всі компоненти ПЕОМ;
7) поява несправностей часто виникає після закінчення профілактики або модернізації системи. Причина подібних несправностей може полягати в неправильному, неуважному або непрофесійному виконанні цих робіт.
До м'яких помилок (Minor Errors) відносяться помилки, які усуваються апаратно, апаратно-програмно або програмно, самої ПС без втручання оператора. Наприклад:
1) помилки інформації в DRAM, кориговані за кодом Хеммінга;
2) помилки читання секторів диска, що виправляються кодами ECC (Errors Checking and Correcting Code), що виправляють помилки, або повторним зчитуванням збійного сектора;
3) помилки передачі даних по каналах зв'язку, що виправляються при повторних сеансах передачі
і т. п.
До жорстких помилок (Major Errors) відносяться помилки обладнання, що призводять до сталого відмови з втратою всіх або деяких функцій ЗС, усунення яких є завданням фахівців з ТО і СТО (системотехнічному обслуговування) СВТ.
1. До апаратних несправностей, т. е. несправностей апаратних засобів, належать, наприклад, такі:
1) несправності енергопостачання в РС;
2) відмови компонент локальної шини;
3) відмови буферів шин каналів адреси і даних;
4) відмови вузлів підсистеми DRAM і кеш-пам'яті;
5) відмови карт розширення підсистем вводу-виводу;
6) відмови компонент вузлів обрамлення (обвески) CPU;
7) відмови вузлів підсистеми ROM BIOS;
8) відмови компонент клавіатури;
9) відмови вузлів та елементів аудіосистеми;
10) відмови вузлів розширення підсистем, розташованих на системній платі і т. д.
2. До програмних помилок належать:
1) помилки, пов'язані із завантаженням операційної системи;
2) помилки прогону користувальницьких програмних засобів (Soft Ware);
3) помилки, спричинені вірусного зараження пам'яті комп'ютера.
3. До апаратно-програмним помилок належать:
1) втрата або спотворення інформації в ROM BIOS, що призводять до порушень функцій обслуговування засобів введення-виведення;
2) втрата або спотворення інформації в CMOS-пам'яті, що призводять до перекручувань інформації про поточну апаратної конфігурації ПС;
3) втрата або спотворення інформації в регістрах портів підсистем вводу-виводу, що призводять до порушень інтерфейсу введення-виведення;
4) некоректна установка засобів конфігурації системи, що приводить до втрати обслуговування чи розпізнавання компонент ПС (не той тип дисководу, монітора, клавіатури, FPU і т. Д.)
Контрольні питання.
1. Які помилки відносяться до апаратних?
2. Які помилки відносяться до програмних?
3. Які помилки відносяться до апаратно-програмним?
4. Які помилки класифікуються як м'які?
5. Які помилки класифікуються як жорсткі?
6. З якими факторами пов'язане виникнення плаваючих помилок?
2.2 Етапи і процес усунення несправностей РС
Ремонт ПЕОМ, в загальному випадку, полягає:
1) в аналізі симптомів відмови;
2) у попередньому тестуванні;
3) у скороченні апаратної і програмної конфігурації ПС, для виділення відмовив пристрої;
4) в поглибленій діагностиці несправного пристрою, для локалізації місця виникнення несправності, до вузла або компоненти схеми;
5) у заміні відмовив вузла, компоненти, або відновлення працездатності схеми усуненням дефекту в монтажі, роз'ємному з'єднанні і т. д.
Таким чином, ремонт НД більш ніж на 9 / 10 складається з діагностики АПС і складається з п'яти етапів:
1) аналіз ситуації відмови;
2) тестування;
3) ремонт;
4) тестування після ремонту;
5) відновлення робочої конфігурації і перевірка функціонування.
При виконанні роботи з діагностики несправностей рекомендується:
1) детально документувати роботу;
2) передбачити одну зі схожих за симптомами несправність (ідентифікувати несправність);
3) виділити несправність приладу (інтерпретувати вид помилки);
4) скористатися, якщо можливо, еталонною таблицею станів ПС;
5) виділити несправну компоненту у пристрої;
6) якщо симптомів кілька, - класифікувати їх на первинні і вторинні (залежні від первинних).
Процес пошуку несправностей.
На етапі аналізу ситуації слід:
1. проаналізувати, в якому режимі роботи АПС, при виконанні якої програми і в якому місці програми відбулася відмова;
2. зафіксувати симптоми несправності:
1) стан індикаторів РС,
2) повідомлення програми (диспетчера, ОС, оболонок і т. д.),
3) звукові сигнали, штатні та позаштатні;
3. спробувати перезапустити програму;
4. перезавантажити систему ("теплий" рестарт, або "холодний" старт);
5. уважно переглянути, як проходять рестарт, POST-контроль;
6. перевірити параметри АПС в CMOS-пам'яті, за допомогою процедур SETUP;
7. вимкнути ЗС, перевірити якість з'єднань кабелів інтерфейсів, підключення живлення, температурний режим всіх ІМС (навпомацки), ступінь забрудненості плат;
8. якщо POST-програма не виконується, перейти до локалізації компоненти, використовуючи відео-або аудіо-коди, що повідомляються POST-програмою;
9. якщо POST-програма виконується, - перейти до тестової діагностики ПС;
Ефективний пошук несправностей в устаткуванні СВТ вимагає дедуктивного методу міркувань для виділення головної проблеми.
Проводячи аналіз ситуації, потрібно постаратися зрозуміти:
1) причину несправності і її тип;
2) зв'язати причину несправності з первинної компонентою ЗС, викликає подібний тип несправностей;
3) провести аналіз роботи виділеного вузла, використовуючи його функціональну схему;
4) припустити ймовірний джерело помилки;
5) записати розташування карт контролерів у слотах, схему підключення кабелів, положення перемичок і перемикачів на контролерах, картах розширення і системної плати;
6) перевірити, чи проблема несправність після:
- Встановлення іншого контролера в слот розширення (реконфігурація ПС);
- Підключення до контролера додаткового периферійного пристрою;
- Перевстановлення конфігурації периферійних пристроїв на контролерах, периферійних пристроях, системної платі.
Якщо помилка виникла внаслідок реконфігурації АПС, то слід перевірити правомірність проведених підключень і переустановлень, користуючись керівництвом користувача (User Manual) контролера, периферійного пристрою, системної плати.
При можливості, корисно порівняти установки і підключення таких же пристроїв на інший, аналогічної АПС.
Якщо все було підключено вірно, - повернути ПС у вихідний стан: вимкнути тільки що встановлене ПУ і / або контролер і знову перевірити працездатність НД
Якщо помилка залишилася, значить, компонента визначена невірно, і треба повторити аналіз по пунктах 1) - 4).
Якщо помилка усунулася, слід по-черзі заміняти елементи вузла на свідомо справні в наступному порядку:
- Периферійне устаткування, що відноситься до виділеної підсистемі (дискова, VIDEO, комунікації, маніпулятори і т. д.), звертаючи увагу на їх конфігурування;
- Кабельні з'єднання (не сплутати підключення шлейфів: виділена кольором жила плоского шлейфу підключається до першого контакту роз'єму);
- Контролер, звертаючи увагу на встановлену конфігурацію відповідно до типу, обсягу буферної пам'яті і т. д. принтера, маніпулятора, дисководу і т. п.
Якщо помилка залишилася, значить, справа не в апаратній, а в програмній конфігурації:
- Драйвер не відповідає даному конкретному пристрою;
- Конфлікт драйверів;
- Конфлікт запитів переривань;
- Перетин областей векторів переривань в DRAM
і слід ретельно перевіряти програмну конфігурацію РС при введенні нового обладнання. При виявленні невідповідності - відкоригувати програмну конфігурацію АПС.
На етапі тестування потрібно виконати:
1. запуск тест-програми, найбільш підходящою за складом і можливостям, до виділеного пристрою або компоненті АПС;
2. уточнити місце виникнення ПЕРВИННОЇ несправності;
3. для визначення характеру первинної помилки, провести поглиблену діагностику виділеної компоненти, підсистеми, пристрої;
4. розібратися в логіці роботи несправного вузла;
5. підготувати програмний матеріал для поглибленої, детальної перевірки несправного вузла:
1) підібрати програму поглибленого тестування;
2) виділити необхідний фрагмент програми для його тестування;
3) написати приклад програми, що виділяє дану несправність (можна використовувати налагоджувальну програму DEBUGGER, що дозволяє програмувати на мові Асемблер) і перевіряти його проходження, трасування і т. д.);
6. виключити з роботи з діагностики всі пристрої, вузли, компоненти, що не беруть участі в роботі тестового вузла;
7. запустити підготовлену програму, або приклад роботи даного вузла;
8. перевіряти роботу вузла по компонентах, використовуючи необхідну КІА і КВП (логічний пробник, тестер, осцилограф, логічний аналізатор і т. д.);
9. виділити несправну компоненту вузла (ІМС, ЕРЕ і т. п.);
10. визначити причину виникнення несправності;
11. прийняти рішення за способом усунення несправності:
1) заміна ІМС, ЕРЕ і т. д.;
2) відновлення контакту;
3) відновлення схеми з'єднань і т. п.
На етапі РЕМОНТУ виконується власне ремонт виділеного вузла, з дотриманням всіх вимог персональної електробезпеки та безпеки ремонтованої апаратури (відключення РС від мережі живлення, витяг вузла із конструктиву, робота низьковольтним паяльником з заземленим жалом, прийняття засобів захисту апаратури від статичної електрики і т. д. ).
На етапі ПЕРЕВІРКИ ПІСЛЯ РЕМОНТУ потрібно:
1. візуально переглянути відремонтований вузол на відсутність механічних пошкоджень компонент;
2. переглянути під лупою відсутність замикань (перемичок з припою) між висновками замінних компонентів і обривів друкованих провідників поблизу місця ремонту;
3. низьковольтним тестером або мультиметром перевірити відсутність замикань з харчування відремонтованого вузла (застосовувати тестер з напругою понад 1,5 вольт небезпечно для ІМС);
4. поставити відремонтований вузол на місце в систему;
5. запустити програму перевірки роботи даного вузла (як на етапі тестування).
На етапі ВІДНОВЛЕННЯ РОБОЧОЇ КОНФІГУРАЦІЇ потрібно:
1. відновити, порушену на другому етапі, вихідну апаратну конфігурацію АПС;
2. прогнати тест-програму перевірки-діагностики відремонтованого пристрою;
3. протестувати АПС, прогоном тест-програм в цілому, разом з периферією;
4. запустити контрольне виконання робочої програми в тому режимі, в якому була виявлена несправність;
5. докладно записати в журналі Технічного обслуговування:
- Коли і ким був виявлений дефект;
- Зовнішній прояв дефекту, в якому режимі роботи АПС він виявляється;
- Ким і які заходи були прийняті для його усунення;
- Результати ремонту, ким і коли він був виконаний;
6. зробити відмітку про ремонт у формулярі і здати АПС користувачеві.
Контрольні питання.
1. З яких п'яти етапів складається в загальному випадку ремонт СВТ?
2. З яких етапів складається діагностика несправностей АПС?
3. Який порядок дій на етапі аналізу ситуації відмови?
4. Яким повинен бути порядок дій на етапі тестування АПС при відмові?
5. Яким повинен бути порядок дій на етапі перевірки ПС після ремонту?
6. Який порядок дій на етапі відновлення робочої конфігурації ПС?
2.3 Конструкція, розбирання та збирання РС клонів IBM
2.3.1 Конструктивне оформлення РС
В кінці 70-х - початку 80-х років розібрати комп'ютер було складно: фірми-виробники пломбували корпус, і порушення пломб знімало гарантію виробника. Але, з появою в 1981 році IBM PC, виробники дозволили користувачеві відкритий доступ до компонентів комп'ютера, що, з появою відкритої архітектури РС, дозволяє користувачеві самостійно проводити не тільки прості профілактичні та ремонтні роботи, але і модифікувати, удосконалювати, модернізувати конфігурацію РС відповідно до потреб користувача.
У перших комп'ютерах всі компоненти розміщувалися на одній платі. Для комп'ютерів з 64 - або 128 Кбайт пам'яті і 8-бітовим CPU, об'єднана плата з 40 - 50-ю ІМС, була хорошим рішенням, але з появою 16 - і 32-бітових CPU і комп'ютерів з пам'яттю 1 Мбайт і більше, на платі довелося б розміщувати сотні ІМС, що технологічно непросто. З переходом до відкритої архітектури IBM PC / XT, на системній платі з'явилися слоти з роз'ємами розширення системної шини. На системній платі стали розміщувати тільки CPU з його обрамленням, ОЗУ, ПЗУ, CMOS-пам'ять, контролер KBD, формувачі шин, а інше обладнання (контролери відеоадаптера, дискової системи, порти вводу-виводу і т. д.) - розміщувати на дочірніх платах (картах), що вставляються в слоти роз'ємів розширення системної шини.
Попередній пошук несправностей став простим і точним: дискові накопичувачі, клавіатура, блок харчування стали конструктивно закінченими, окремо підключаються пристроями. Коли на системній платі розміщені тільки основні компоненти, при несправності в одному з пристроїв, знайти несправну компоненту можна швидко, відключаючи по-черзі окремі компоненти, просто виймаючи їх з слотів розширення.
Деякі фірми (Zenith, Kaypro та ін) навіть розбили системну плату на кілька окремих плат, замінюючи які, можна відшукувати несправні вузли і навіть модифікувати саму системну плату. У цьому випадку, основна плата називається об'єднавчої. Зворотною стороною відкритої архітектури є зниження надійності роботи ЗС, тому що до 90% відмов пов'язано або з електромеханічними вузлами РС, або - з порушенням контактів в роз'ємах. Але якість роз'ємів - справа їх технології та вартості, а зручність обслуговування і модернізації, плюс заміна, при модернізації комп'ютера, лише частини, а не цілої системної плати і простіше, і дешевше.
Завдяки слотів на SВ і дочірнім платах, що вставляються в ці слоти, ремонт спростився до заміни несправної плати. Ремонтнику потрібно лише мати комплект справних плат. Щоправда, широкий спектр карт, що використовуються в РС, особливо різних фірм виробників, далеко не завжди сумісних з архітектури шини, користувальницьким параметрами і т. д., та й на всі випадки життя, - вимагає надто вже великого асортименту карт. Тим не менш, маючи їх і замінивши несправну карту, можна швидко ввести РС в нормальну експлуатацію, а несправну плату, карту відремонтувати в добре обладнаній майстерні і знову використати для заміни в майбутньому.
Контрольні питання.
1. Що входить в поняття відкритої архітектури РС?
2. У чому полягає гідність діагностики і ремонту РС відкритої архітектури?
3. У чому полягає недолік РС відкритої архітектури?
4. Який спосіб діагностики і ремонту РС відкритої архітектури найпростіший?
5. У чому полягають недоліки діагностики та ремонту РС методом заміни окремих вузлів СВТ?
2.3.2 Розбирання і збірка комп'ютера
Все різноманіття конструкцій РС можна звести до основних п'яти типів:
1) все в одному корпусі (All-On-Oncе) - старі комп'ютери з 8-бітовим CPU, такі як Apple, Commodore, Atary, Spectrum і т. п.;
2) портативні комп'ютери (LapTop, Note-Book і т. п.) з вбудованими плоским дисплеєм і клавіатурою;
3) РС з вбудованим дисплеєм на ЕПТ (TSR-80 моделей I-IV, Macintosh);
4) найпопулярніші до недавнього часу IBM PC / XT / AT і більшість їх клонів, мають системний блок у міцному корпусі, що підключаються окремо клавіатуру і монітор, який можна встановити на системний блок;
5) системний блок вертикальної конструкції, що встановлюється на столі (Mini Tower) або на підлозі (Big Tower), що звільняє місце на столі і забезпечує простий доступ до роз'ємів слота і плат.
Для розбирання та складання РС потрібно мати конкретне технічне керівництво (User Manual) для даного РС. Це заощадить багато часу і дозволить уникнути помилок і привнесених несправностей.
Інструкція з розбирання комп'ютера, від початку до кінця складається з кінцевого числа операцій, що виконуються послідовно. Потрібно розбирати тільки те, що потрібно для виявлення дефекту, або ремонту несправної частини. Більш широкий демонтаж - не тільки марна трата часу, а й джерело нових несправностей. Так що настійно рекомендується, незважаючи на простоту розбирання, знайти вказівки по розбиранню-складання даного конкретного комп'ютера в його технічному керівництві або довідковій літературі. У літературі можна знайти дуже детальний опис послідовності розбирання та складання більшості комп'ютерів, починаючи з РС / ХТ / АТ і закінчуючи РS / 2 моделей 60 і 80, до правил доступу до всіх компонентів - від карт в слотах, до блоків живлення, дисководів і SВ в цілому.
Сучасна конструкція системного блоку проста. Якщо зняти з нього кришку корпусу, або бічні стінки відкриється доступ до його внутрішніх компонентів.
У машинах конструкції DeskTop (настільний, з горизонтальним розташуванням системної плати) потрібно відвернути гвинти ззаду системного блоку, а в конструкціях Tower - ззаду, або ззаду й збоку, і кришка знімається. На системній платі розміщені, і, в більшості своїй - припаяні, елементи обчислювача: CPU, FPU, модулі обрамлення мікропроцесора (Chip-Set). У спеціальних роз'ємах SВ, - модулі пам'яті SIMM, DIMM, а в панельках (Chip-Sockets) встановлюються іноді ІМС ROM BIOS, контролера клавіатури (типу 8042), CMOS-пам'яті. Для ранніх моделей РС-286, РС-386 і РС-486 в спеціальний роз'єм встановлювався математичний співпроцесор, а для деяких старих моделей РС-286, в Chip-Sockets встановлювався і набір окремих мікросхем оперативної пам'яті (RAM).
Непріпаіваемие елементи можуть зніматися і встановлюватися і без спеціального інструменту, за допомогою невеликої шлицевой викрутки, хоча для полегшення зняття ІМС бажано мати спеціальний екстрактор, а для їх установки - спеціальне пристосування. Модулі пам'яті SIMM, DIMM встановлюються руками в їх роз'єми під кутом, потім піднімаються до вертикального положення і автоматично закріплюються відповідними клямками. Всі інші компоненти (карти адаптерів розширення) просто встановлюються в слот розширення системної шини на SВ і закріплюються гвинтом.
Інші компоненти ПС, такі як дисководи FDD, HDD, CD-ROM, вдвигаются по напрямних у конструктивний блок і фіксуються клямками, або гвинтами на бічних сторонах системного блоку. Для їх зняття і установки іноді потрібно зняти лицьову панель, або особові накладки, які закріплюються пружинними фіксаторами.
Контрольні питання.
1. Які основні типи конструкції РС вам відомі?
2. Якими документами слід керуватися при розбиранні-складання комп'ютера?
3. Як знімаються і встановлюються модулі оперативної пам'яті в сучасних РС?
4. Як зняти і встановити дочірні плати на системну плату?
5. Як встановлюються жорсткі диски і дисководи в системний блок РС?
2.3.3 Інструментарій
Для розбирання, демонтажу і збірки РС, в загальному випадку, знадобляться наступні основні інструментальні засоби:
- Звичайні ручні інструменти (ключі, викрутки, пінцет і т. д.);
- Інструментальні засоби для отпайки, припайки елементів схеми і монтажу.
2.3.3.1) Ручні інструменти для демонтажу / монтажу
1) 3 / 16 "торцевий ключ;
2) 1 / 4 "торцевий ключ;
3) 3-мм викрутка з хрестоподібним шліцом;
4) 3-мм шлицевая викрутка з плоским лезом;
5) 5-мм викрутка з хрестоподібним шліцом;
6) 5-мм викрутка з плоским лезом;
7) екстрактор для зняття мікросхем з DIP-корпусами;
8) пінцет;
9) утримувач елементів типу "кліщі";
10) бокорізи-острогубцев;
11) "оксамитовий" надфіль;
12) маленькі плоскогубці.
2.3.3.2) Приналежності пайки-отпайки
Для отпайки і припайки електронних компонент на платах комп'ютера знадобляться наступні інструментальні засоби:
1) малопотужний паяльник на 25 Вт 36 вольт (бажано з регулюванням температури), але обов'язково з заземленим жалом.;
2) набір змінних стрижнів до паяльника:
- Одностороннє жало;
- Стрижень з внутрішнім отвором для пайки ЕРЕ та ІМС з аксіальним висновками;
- Кінжалообразное жало для пайки ІМС з планарним висновками;
- Групове жало на 14 і 16 контактів (випоювання ІМС в DIP-корпусах);
3) мідний тепловідвід (пінцет з мідними наконечниками);
4) відсмоктування припою (краще - паяльник з відсмоктуванням припою);
5) засіб очищення отворів плати від залишків припою (набір клиноподібних паличок);
6) медична голка для люмбальної пункції, з тонко заправленим кінцевим конусом
d = 0,8 мм. Використовується для відпаювання висновків резисторів, конденсаторів, напівпровідникових діодів, транзисторів, а також з її допомогою можна відпоювати і ІМС в DIP-корпусах;
7) тонкий сталевий гачок. Використовується для підйому висновків ІМС при отпайка ІМС з планарними висновками;
8) низькотемпературний припій (ПОС-40, ПОС-65, сплав Розе і т. п.);
9) рідка каніфоль, або інший безкислотний флюс;
10) маленька художня пензлик;
11) кисть або щітка з коротким жорстким ворсом (для промивки від флюсу місць пайки);
12) чиста ганчір'я;
13) спирт технічний, ректифікат.
Правила техніки безпеки при роботі з електрообладнанням, вимагають для роботи з електронним обладнанням використання паяльників тільки з безпечним для життя напругою живлення, не більше 36 вольт. Інакше, при аварійному пробої ізоляції проводів живлення або нагрівального елементу на корпус паяльника, що працює з ним людина, може отримати ураження електричним струмом.
При пайку електро-радіо-елементів (ЕРЕ): резисторів, конденсаторів, і особливо - напівпровідникових приладів: діодів, транзисторів, мікросхем і т. п., для їх захисту від перегріву потрібно відводити тепло від місця пайки. З цією метою застосовуються мідні радіатори, у найпростішому випадку, що представляють собою пінцет з досить масивними мідними наконечниками. При пайку ЕРЕ, цим теплоотводом притримують відпаюємо або припаюємо елемент за висновок, між місцем пайки і корпусом елемента.
При заміні ЕРЕ, після їх випоювання з плати, отвори під їх висновки часто залишаються залитими залишками припою, що ускладнює установку на це місця нового елемента. Для видалення цих залишків припою краще всього використовувати паяльник з відсмоктуванням, або окремий відсмоктування припою. Якщо під руками немає такого обладнання, найпростіше скористатися гостро заточеними дерев'яними паличками. Отвір, з якого потрібно видалити припой, з одного боку плати нагрівається паяльником, а з іншого боку, коли припій в отворі розплавиться, в отвір вставляється вістрі дерев'яної палички. Після цього паяльник прибирають і, після затвердіння припою, витягують паличку. Отвір залишається відкритим і новий ЕРЕ легко може бути вставлений для припаювання.
Після закінчення паяльних робіт, плату слід очистити від залишків флюсу. Техніка такого очищення полягає в тому, що на очищає місце поміщають невеликий шматочок бавовняно-паперової тканини, змоченої етиловим спиртом, або бензо-спирто-сумішшю, і кілька разів проводять по ній жорстким пензликом або щіткою, відповідного розміру. При необхідності, цю операцію повторюють до повного очищення плати від залишків флюсу.
Контрольні питання.
1. Чому для пайки елементів СВТ слід використовувати тільки низьковольтний паяльник?
2. Чому паяльник повинен бути заземлений?
3. Для чого використовуються мідні радіатори?
4. Як можна очистити отвори в друкованій платі від залишків припою?
5. Для чого використовується етиловий спирт при ремонті СВТ?
2.4 Апаратний і програмний аспекти діагностики АПС
Діагностика несправностей ПЕОМ має два аспекти: апаратний та програмний.
Апаратний аспект має на увазі використання апаратурних засобів діагностики - стандартної КІА, спеціальної КІА, сервісних плат, пристроїв і комплексів.
При апаратному методі діагностики, використовуються інструменти та прилади для вимірювань напруг, параметрів сигналів і логічних рівнів у схемах PC. Цей метод вимагає глибоких знань логіки роботи РС, мікросхемотехніки, радіоелектроніки, Ері і певних навичок роботи з сервісним тестовим обладнанням.
Слід зазначити, що чисто апаратна діагностика практично не зустрічається, хіба що при діагностиці з використанням словників несправностей або таблиць еталонних станів, та й то - симптоми, якими в цих випадках доводиться керуватися, вироблені або ОС, або
тест-програмою, або мікропрограмним тестом, а це вже не чисто апаратна діагностика. Чисто апаратної можна вважати діагностику окремих вузлів ЕОМ, таких як ТЕЗ, які перевіряються не при автоматичному виконанні АПС перевірочних тестів, а при подачі тестуючих послідовностей на досліджуваний вузол безпосередньо від сервісного пристрої, наприклад УТК, або генератора стимулюючих впливів.
Програмний аспект діагностики увазі використання тестуючих програм різних класів: мікропрограмні тести, вбудовані тест-програми, зовнішні тест-програми загального застосування, нарешті, - зовнішні тест-програми поглибленого тестування. Сюди ж слід віднести й ті невеликі програми або приклади, які доводиться писати самим обслуговувача АПС, для конкретних випадків діагностики несправностей окремого вузла ЕОМ, ПЕОМ в конкретному режимі його роботи.
При програмному методі діагностики, велика частина діагностичних процедур покладається на діагностичні програмні засоби. Цей метод вимагає певних знань різних діагностичних програм, починаючи з POST-програми і закінчуючи програмними засобами поглибленої діагностики компонент НД
Тим не менше, наскільки важко обійтися без програмних засобів діагностики, настільки і неможливо точно визначити місце несправності з точністю до компоненти схеми (ІМС БІС, конкретного ЕРЕ), або до конкретного ланцюга, без застосування апаратних засобів діагностики (осцилографа, мультиметра і т. д .).
2.4.1 Апаратні засоби діагностики РС
2.4.1.1) Стандартна контрольно-вимірювальна апаратура
Для вимірів рівнів напруг, струмів, опорів, спостереження осцилограм сигналів у контрольних точках, вимірювань параметрів електричних сигналів, можна використовувати звичайну, стандартну КІА, з характеристиками, відповідними вимірюваним сигналів і їх параметрами.
Її короткий перелік та призначення:
1) низьковольтний тестер (з напругою живлення не більше 1,5 В, але краще - цифровий мультиметр).
Їм можна:
- Вимірювати потенціали на висновках ІМС, визначаючи рівні логічних 0 та 1, або високоімпедансний стан ("повітря");
- Перевіряти цілісність ліній зв'язку в друкованих платах, без ризику пошкодження ІМС;
- Визначати, часто без випоювання, цілісність pn-переходів у напівпровідникових діодах і транзисторах;
- Грубо перевіряти справність резисторів і конденсаторів;
- Вимірювати величини живлячої напруги і струми споживання від каналів БП;
2) звичайний осцилограф (сінхроскоп), на жаль, не завжди допомагає при аналізі дефектів в РС, так як на SВ РС дуже мало синхронно повторюваних процесів. Осцилограф застосуємо тільки для перегляду синхросигналов, сигналів таймер, циклів шини, та й то тільки в тому випадку, якщо вдається зациклити процес звернення до порту або ОЗУ по одному і тому ж адресою. Осцилограф, однак, допоможе розібратися в роботі схеми, що має дефекти типу замикання, що призводять до монтажного АБО (коли виходи двох або більше ІМС об'єднуються замиканням в монтажі). У цьому випадку, якщо і не вдається переглянути осцилографом розгортку всієї послідовності імпульсів, можна помітити наявність імпульсів неправильною, урізаною амплітуди, але для цього все-таки потрібно вміти зациклити потрібний шматок програми або мікропрограму;
3) телевізійний осцилограф просто незамінний при аналізі роботи відеомонітора.
TV-осцилограф дозволяє виділити один рядок зображення, засінхронізіровать її, і побачити на екрані синхросигнали рядкової розгортки, бланкірующіе імпульси, що зрівнюють сигнали і аналоговий відеосигнал з його рівнями яскравості і кольоровості.
Це зручно в тому випадку, коли використовуються відеокарти, формують повний телевізійний сигнал для модуляції кінескопа і управління розгортками.
4) год астотомер в діагностиці РС застосовується рідко, і тільки для точного визначення частот генератора, що задає синхросигналов і таймерів. Частотоміри зазвичай мають досить низький вхідний опір і сильно навантажують досліджувану схему, тому до них додатково потрібні бестоковую вхідні адаптери на польових транзисторах, або, якщо вистачає чутливості частотоміра, використовувати індуктивну петлю зв'язку.
5) двоканальний (багатоканальний) осцилограф використовуються для вимірювань фазових характеристик сигналів, наприклад так, як проілюстровано на малюнку 2.1.
6) запам'ятовує осцилограф містить спеціальну оперативну пам'ять і дозволяє зареєструвати одноразовий або перехідний процес, в тому числі, виявити перешкоду в зареєстрованій послідовності сигналів. Прилад дуже дорогий і має малий швидкодію, часто недостатнє для аналізу швидких процесів в РС. Ємності пам'яті запам'ятовуючого осцилографа часто недостатньо для реєстрації довгих послідовностей. Виникають і проблеми з пошуком сигналу для синхронізації (запуску реєстрації) осцилографа. Але важливо те, що такий осцилограф дозволяє зафіксувати форму одноразового досліджуваного сигналу і в цій ролі йому немає рівних;
синхросигнал Е ─ ┐ ┌ ─ ─ ┐ ┌ ─ канал А
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
│ <─ ─ ─ T ─ ─ ─> │ період повторення сигналу Е
синхросигнал Q ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ┐ канал У
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─
│ │ <─ ─ ─ T ─ ─ ─> │ період повторення сигналу Q
─ ─> │ t │ <─ ─ затримка сигналу Q щодо сигналу Е
Малюнок 2.1. Осцилограма зсунутих послідовностей.
7) генератор прямокутних імпульсів виробляє безперервну послідовність імпульсів з заданими параметрами і використовується, спільно з осцилографом, - для перевірки роботи перерахункових схем, таймерів і т. п. в СВТ взагалі і РС зокрема.
Контрольні питання.
1. Для чого можна використовувати мультиметр, при діагностиці несправностей в СВТ?
2. Де, при діагностиці РС, слід використовувати телевізійний осцилограф?
3. У чому гідність і недоліки запам'ятовуючого осцилографа?
4. Для чого використовується генератор прямокутних імпульсів в діагностиці несправностей СВТ?
2.4.1.2) Спеціальна контрольно-вимірювальна апаратура
При дослідженні процесів в цифровій техніці, стандартної КІА часто виявляється недостатньо - надто велика трудомісткість реєстрації та порівняння таких довгих неповторюваних послідовностей імпульсів, які характерні для роботи процесора, контролерів та інших вузлів схеми комп'ютера. Тому розвиток мікропроцесорних систем зажадало розробки широкого спектру спеціалізованих приладів і сервісних засобів реєстрації цифрових логічних сигналів, двійкових послідовностей і станів вузлів СВТ, починаючи з простих логічних пробників, фіксують наявність логічних нуля або одиниці в досліджуваній точці, і закінчуючи логічними аналізаторами. Останні дозволяють реєструвати вхідні і вихідні виконавчі послідовності для досліджуваних вузлів, автоматично порівнювати їх з еталонними і повідомляти оператору про місце і характер розбіжностей логічних станів цифрової схеми з еталонними.
Цей клас приладів і апаратів називають нестандартною, або спеціальної КІА.
Найбільш широко відомі і застосовуються у практиці діагностики СВТ наступні прилади та пристрої нестандартної контрольно-вимірювальної апаратури:
- Логічний пробник,
- Індикатор струму,
- Пульсатор,
- Тест кліпси,
- Сигнатурний аналізатор,
- Логічний аналізатор.
Логічний пробник.
Логічний пробник - дуже простий пристрій, виготовити яке під силу навіть початківцю радіоаматорові. Він містить порогові схеми, що фіксують рівні логічного нуля, логічної одиниці, рівень на непідключеному вході логічного ІМС (для ІМС ТТЛ це:> +0,4 вольт і <+2,4 вольт, т. Тобто в районі 1 вольта), з індикацією цих рівнів на світлодіодах, лампочках розжарювання, світлодіодних або ЖКИ-індикаторах і т. п.
Дуже корисно мати на пробники тригер-пастку одиночних імпульсів, тому що одноразово з'являється сигнал неможливо зафіксувати жодним з приладів стандартної КІА. Часто пастку одиночних імпульсів виконують на двійкових лічильниках, що дозволяє зафіксувати і пари імпульсів і більше, залежно від того, скільки розрядів має встановлений в пробники лічильник.
Деякі моделі логічних пробників мають ще і вбудований генератор одиночних імпульсів - пульсатор, що спрацьовує по натисненню спеціальної кнопки на корпусі пробника. Це дозволяє подавати стимулюючий імпульс в задану точку схеми, наприклад на вхід тригера, а значить, дуже просто, всього одним логічним пробником, перевіряти, в першому наближенні, працездатність RS-, D-, або JK-тригера.
Електрична схема пробника виконується на біполярних або польових транзисторах і стандартних ІМС. Харчування пробник може отримувати прямо від досліджуваного блоку і, при хорошому виконанні, пробник має розміри з велику авторучку, що створює неоціненні зручності роботи з ним. Так, при роботі з логічним пробником, не потрібно переводити погляд з точки його підключення до схеми на вимірювальний прилад, як при роботі з осцилографом або мультиметром, тому що індикатор стану вимірюваної точки у логічного пробника знаходиться поблизу його щупа.
Недоліком логічного пробника є те, що, кожна його модель розрахована на реєстрацію сигналів від ІМС тільки одного типу, скажімо ТТЛ, або ЕСЛ; зробити його універсальним досить складно, але можна мати для цієї мети і два різних пробника.
Індикатор струму.
Індикатор струму - це пристрій, виконаний у розмірах логічного пробника, яке дозволяє перевірити як цілісність монтажу, так і справність вхідного ланцюга ТТЛ-мікросхеми. Виконати цю перевірку з використанням стандартної КІА досить складно, а індикатором струму - легко і просто. Ідея його роботи використовує ту обставину, що вхід ІМС ТТЛ-типу являє собою ключовий генератор вхідного струму.
Індикатори струму бувають декількох типів. Найбільш прості з них визначають мікроразность потенціалів (падіння напруги) на ділянці з'єднувального провідника. Такий датчик індикатори струму має серйозні недоліки:
1) він повинен вміти надійно фіксувати одиниці мілівольт падіння напруги на вимірюваному ділянці монтажного провідника, або друкованого шлейфу, що реалізувати технічно непросто;
2) вимагає контактів з двома точками досліджуваної ланцюга (а точніше з чотирма - по одному струмового та одному потенційному в кожній точці) і, якщо друкарський монтаж має селективний захист (що зазвичай є), датчик цей захист в точках контакту порушує;
3) для надійного контакту з досліджуваним провідником потрібно помітне механічне зусилля на вістрях індикатори струму, що за сучасних плотностях монтажу (ширина ліній шлейфу доходить до 0,1 мм) може привести до обриву провідника в цих точках.
Більш досконалий логічний пробник використовує безконтактний принцип детектування струму в провіднику і виконується з використанням магніторезисторах, або магнітоелектричного ефекту Холла.
Стандартний індикатор струму показує наявність струму в провіднику, починаючи від 10 mkA. Його чутливості достатньо для індикації робочих струмів ТТЛ-ІМС при вступі на її вхід логічного нуля, витоків струму при надходженні на вхід ІМС логічної одиниці, обривів провідників на входах і виходах ІМС, замикань ланцюгів та інше.
Індикатор струму, виконаний на магніторезисторах або датчиках Холу, має один недолік - він не працює з ІМС КМОН, так як польові транзистори з входів - не струмові елементи, а потенційні, втім, тут не допоможе і контактний датчик.
Тест-кліпси.
В якості додаткових пристроїв діагностики несправностей ІМС раніше використовувалися логічні тест-кліпси, що дозволяють, не порушуючи монтажу, підключити еталонну мікросхему паралельно досліджуваної і відображати розбіжності в їх роботі. Обмеженість їх застосування пояснюється, з одного боку, різноманітністю використовуваних корпусів ІМС (8 -, 14 -, 16 -, 24-вивідні DIP, планарні і т. д.), що вимагає великої номенклатури кліпс, а з іншого - недостатньою надійністю контакту кліпси з висновками ІМС. Додатково до всього, до НВІС з багаторядним розташуванням висновків, таким як НВІС мікропроцесора або мікроконтролера, підключати кліпси взагалі фізично неможливо.
Логічний аналізатор.
Розвитком ідеї багатоканального осцилографа із запам'ятовуванням є логічний аналізатор.
Проста модель логічного аналізатора це - регістр зсуву, з індикаторами його стану. На зсувний вхід регістра, подається тактирующие (стробирующий) послідовність імпульсів, а на послідовний вхід - досліджувана послідовність сигналів (біти рівнів логічних 0 та 1). З приходом кожного наступного стробирующий імпульсу, вже наявна в регістрі інформація зсувається на один розряд вправо, а черговий біт на вході записується в початок регістру. Висувається при цьому з регістра інформація втрачається. У момент реєстрації (фіксації помилки) зрушення і запис припиняються і зсувний регістр переходить в режим зберігання. Тепер, користуючись індикацією регістра зсуву, можна переглянути передісторію виникнення помилки в досліджуваній точці, на глибину розрядності регістру. Кожен наступний розряд регістра показує, чи був логічний 0 чи 1 за такт стробування до поточного. Наприклад, 32-разрадний регістр зсуву дозволяє зафіксувати стан досліджуваної точки схеми від 1-го до 32-го тактів, що передують реєстрації. Цього не вміє робити жоден інший вимірювальний прилад.
Сучасні логічні аналізатори мають до 32-х синхронно працюючих входів (каналів) з глибиною запам'ятовування до 4096 тактів. Це можливо, звичайно, тільки з використанням швидкодіючих ОЗУ, а не регістрів зсуву. Роздільна здатність кращих моделей аналізаторів досягає 2 нсек.
Запуск, стробирование і реєстрація інформації логічним аналізатором виробляються за кодовою словами запуску, синхронізації та реєстрації. Ці кодові слова представляють собою бінарні кодові комбінації, що знімаються з потрібних точок схеми.
Такі багатоканальні логічні аналізатори можуть мати вбудовану, або працювати під управлінням зовнішньої, інструментальної мікро-ЕОМ, або ПЕОМ. Це, у свою чергу, дозволяє модифікувати висновок інформації на дисплей, принтер, плоттер в цифровий бінарної, шістнадцятковій системах, або в аналоговій формі - у вигляді осцилограм. Застосування мікро-ЕОМ дозволяє зберігати еталонну інформацію, автоматично порівнювати її із зареєстрованою, вказувати місце їх розбіжності, переглядати цікавлять фрагменти в більш дрібному тимчасовому масштабі (лупа часу) і т. д., включаючи реєстрацію перешкод у паузах між стробированием.
Працювати з приладом не просто, - потрібне глибоке розуміння логіки роботи досліджуваних компонент схеми, але без такого розуміння неможливий і будь-який інший аналіз несправностей СВТ. Тим більше неможливо, без допомоги логічного аналізатора, дослідити ситуацію з виникненням одиночної помилки, що з'являється лише після тривалої роботи програми, та ще з плаваючим характером помилки.
Логічний аналізатор часто входить до складу апаратного тестуючого комплексу PC-tester.
Сигнатурний аналізатор.
Сигнатура - це етикетка, стисле подання бінарної послідовності, утворене методом розподілу вихідного інформаційного полінома (бінарної послідовності) на який утворює (породжує) поліном з втратою приватного, але з фіксацією залишку від ділення. Залишок від ділення і є шукана сигнатура.
Принцип стиснення вхідної інформації та критерії достовірності фіксації помилок у вхідній послідовності, детально розроблені в теорії завадостійкого кодування для передачі інформації.
Фізична реалізація функції розподілу вхідного полінома на який утворює схемотехнічних проста: це регістр зсуву з зворотними зв'язками, які укладаються з модулю-2 відповідні розряди регістра зсуву з черговим бітом вхідної послідовності. Розрядність регістра зсуву визначається ступенем утворює полінома (чим вище ступінь, тим менше ймовірність отримання однакових сигнатур при різних значеннях вхідного полінома, а значить і вище здатність виявлення помилок різного типу). Вид утворює полінома, тобто коефіцієнти = 1 при його членах, визначають, які саме розряди беруть участь у складанні за модулем-2 із вхідною послідовністю.
Приклад утворює полінома:
P (a) = x 0 + x 3 + x 8 + x 9
Наведений поліном має дев'яту ступінь, коефіцієнти = 1 мають аргументи зі ступенями 0, 3, 8 і 9. Решта членів полінома в регістрі зсуву присутні, але не беруть участі в складання по модулю-2, з вхідним інформаційним поліномом. Фізична реалізація схеми розподілу вхідної послідовності Р (х) на вищенаведений утворює поліном P (a), наведена на малюнку 2.2.
Регістр зсуву
P (x) ─ ─ ─> ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
┌ ─> │ = M 2 │ ─ ─> │ Х 0 │ ─ ─> │ X 1 │ ─ ─> │ X 2 │ ─ ─> │ X 3 │ ─ ─ >........ ─ ─> │ X 8 │ ─ ─> │ X 9 │
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ┬ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ┬ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ┬ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ┬ ─ ─ ┘
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Малюнок 2.2. Схемотехнічна реалізація функції розподілу двійкового інформаційного полінома на який утворює поліном типу P (a) = x 0 + x 3 + x 8 + x 9
Після проходження заданого числа зрушень, однозначно що визначається ступенем вхідного полінома, тобто його розрядністю, залишок від ділення знаходиться в регістрі зсуву і може бути використаний як сигнатура. Його можна вивести на індикацію в двійковому, або шістнадцятковому вигляді, або ввести в пам'ять інструментальної ПЕОМ для порівняння з еталонною сигнатурою для даної точки схеми.
На відміну від логічного аналізу, сигнатура не містить симптому помилки в явному вигляді, але дозволяє швидко, не розмірковуючи, визначити, чи є помилка у вхідній послідовності. Якщо заздалегідь зняті еталонні сигнатури у вигляді таблиць, або ними забезпечена принципова схема досліджуваного вузла ВС, то, запускаючи ту ж саму тестуючу (стимулюючу) програму або мікропрограму, легко визначити, чи знаходиться несправний елемент до або після даної точки. Елемент, що має вірні сигнатури на входах і невірну на виході - несправний.
Щоправда, все це справедливо тільки для комбінаційних схем без зворотних зв'язків, інакше, для послідовних схем, роздільна здатність сигнатурного аналізу обмежується вузлом, охопленим зворотними зв'язками, але ці зв'язки можуть бути, і розірвані, наприклад, за допомогою DIP-перемикачів, для того, щоб перетворити послідовних вузол у просту комбінаційну схему. Так іноді робиться в зарубіжних СВТ. При розриві зворотних зв'язків, вузол, звичайно, не виконує поставлених йому функцій у схемі, але це і не важливо при пошуку дефекту, так як перевіряється вузол все одно несправний і його штатна робота неможлива.
Методика діагностики настільки проста і легко автоматизується застосуванням інструментальної ПЕОМ, що доступна персоналу з обмеженою кваліфікацією і використовується в організаціях і фірмах, що спеціалізуються на ремонті і наладці мікропроцесорних систем, але вимагає:
- Великої роботи за попередньою розробці спеціальних тестуючих програм або мікропрограм для кожного вузла ВС;
- Засобів розриву зворотних зв'язків (перемичок або перемикачів);
- Забезпечення абсолютної повторюваності мікропрограм з точністю до стартового і стопового бітів.
Сигнатурний аналізатор виконується або у вигляді самостійного виріб, або у вигляді одноплатної конструкції, що встановлюється в слот розширення системної шини комп'ютера, або входить до складу тестуючого комплексу, типу PC-tester.
Контрольні питання.
1. На яких принципах заснована робота індикатори струму?
2. Як працює логічний аналізатор?
3. Який принцип обробки вхідних двійкових послідовностей покладено в основу роботи сигнатурного аналізатора?
4. У чому полягають переваги і недоліки логічного аналізу?
5. У чому полягають переваги і недоліки роботи з сигнатурним аналізатором?
2.4.1.3) Сервісні плати та комплекси
Для полегшення діагностики несправностей РС, промисловістю випускаються кілька типів сервісних плат. Найбільш популярні сервісні плати:
- RACER,
- ROM & DIAG,
- HD-tester,
- AnalBus (Аналізатор шини).
Головне їх достоїнство полягає в тому, що плати RACER і ROM & DIAG, маючи вбудовані ПЗУ з тестовими програмами, перехоплюють на себе управління з переривання 19h і замість завантаження MBR з диска, запускають свою власну програму тестування компонент РС. Аналізатор шини не має власного ПЗУ з програмою, а використовує тест-програму, що запускається стандартним чином. В якості тест-програми для аналізатора шини можна використовувати і обов'язково наявну в ROM BIOS РС POST-програму, яка, як відомо, виконується при кожному старті РС, або будь-яку іншу стимулюючу (тестуючу) програму. Таким чином, за допомогою цих сервісних плат можна, в першому наближенні, протестувати РС, який навіть не виконує завантаження ОС і, отже, недоступний для тестування зовнішньої тестуючої програмою типу CheckIt, NDiags і т. п. Таке, навіть попереднє, тестування важко переоцінити . Так, якщо при включенні, комп'ютер нічого не виконує, нічого не повідомляє, екран дисплея порожній, і невідомо з чого починати, можна, вставивши сервісну плату у вільний слот розширення і включивши комп'ютер, отримати первинні повідомлення програми сервісної плати про те, яка з підсистем або компонент РС несправна і вжити заходів до "пожвавленню" комп'ютера настільки, щоб отримати можливості більш поглибленого його тестування.
З налагоджувальних комплексів найбільше поширення мають установки для тестового контролю (УТК) комбінаційних і послідовних схем цифрової логіки, що використовуються в основному для перевірки ТЕЗ ЕОМ Для професійної діагностики АПС типу РС і Main Frame використовуються налагодження комплекси типу PC-tester.
Для діагностики несправностей сучасних персональних комп'ютерів типу Pentium існують сервісні плати, подібні RACER, HD-tester, AnalBus. Вони мають роз'єми для підключення до комп'ютера через шину PCI і тестують РС сучасної архітектури. Якщо комп'ютер справний настільки, що може виконувати завантаження з дисководу CD-ROM, можна використовувати спеціальні діагностичні CD-диски з набором різних тест-програм. Деякі з цих дисків працюють під управлінням MS DOS, мають завантажувальний модуль цієї операційної системи і дозволяють виконувати деякі тест-програми з набору Norton Utilities. Інші диски можуть мати свою власну операційну систему спрощеного типу для виконання своїх тест-програм.
Сервісна плата RACER.
Діагностична плата RACER призначена для тестування і діагностики несправностей персональних комп'ютерів IBM PC / XT / AT і сумісних з ними.
Такий пристрій є комбінацією апаратних засобів і програмного забезпечення. Плата зручна і надійна в зверненні. Результати проведеного платою тестування виводяться на наявні на платі світлодіоди і на відеомонітор, що входить до складу комп'ютера, або на принтер. На основі досвіду роботи з платою RACER, можна сказати, що більшість комп'ютерів, які здаються "мертвими", можуть бути протестовані з її допомогою.
ROM BIOS комп'ютера, відразу після включення живлення, проганяє власні тести (POST-програму) різних вузлів комп'ютера, правильна робота яких необхідна для роботи операційної системи. Працездатність ж плати RACER не залежить від типу використовуваного комп'ютера і його BIOS, і дозволяє провести діагностику системної плати комп'ютера, навіть якщо мікросхеми RAM, ROM, 8237-DMA, 8255-PPI, 8259-контролера переривань, 8253-таймера і багато інших мікросхеми ( або чіп-сет, який містить ці вузли) зіпсовано. У цьому випадку слід скористатися, що поставляється в комплекті з платою RACER, ПЗУ з технологічним BIOS.
Але у плати RACER існує й альтернативний запуск, що полягає в тому, що якщо системна плата комп'ютера певною мірою справна, то програма RACER запуститься навіть без встановлення технологічного BIOS.
Тестів плати RACER, в порядку проходження, привласнені номери і букви латинського алфавіту.
Плата виконує перевірки наступних вузлів комп'ютера:
1) лічильника таймера;
2) контролерів прямого доступу до пам'яті;
3) регенерації оперативної пам'яті;
4) регістрів сторінок контролера ПДП;
5) контролерів переривань;
6) контролера клавіатури;
7) положення перемикача типу відеоадаптера;
8) регістрів мікропроцесора;
9) базової пам'яті;
10) мікросхеми CMOS-пам'яті і RTC;
11) послідовних і паралельних портів;
12) контролерів кольорового і монохромного відеоадаптерів;
Для спрощення апаратної структури пристрою управління був розроблений метод мікропрограмного управління. Суть його полягає в тому, що для кожної машинної операції розроблена своя мікропрограма, що складається з послідовності окремих мікрокоманд. Кожна з мікрокоманд, у свою чергу, містить або безпосередньо набір елементарних операцій (мікрооперацій), які необхідні для виконання даного кроку мікропрограми і можуть бути виконані одночасно, або тільки коди елементарних операцій, які повинні бути одночасно виконані в даній мікрокоманд. В останньому випадку, коди елементарних операцій теж розшифровуються, але дуже простими дешифраторами, так що структура мікрокоманд спрощується і стає схожою на структуру звичайної машинної команди. Узагальнено структуру мікрокоманд можна представити так:
| КМкОп | - | Адр |
де
КМкОп - код мікрооперації (прийняти, видати дані, скинути регістр і т. п.)
Адр - адреса компоненти (регістру, формувача, суматора і т. д.), для якої повинна бути виконана дана мікрооперацій.
Послідовність мікрокоманд (з урахуванням умов їх виконання, переходів вбудованого ПЗ, подібно машинним, ассемблерних команд) і становить конкретну мікропрограму. Вся система мікропрограм зазвичай зберігається в ПЗУ мікропроцесора, але іноді і в ОЗУ мікропроцесора. Останнє потребує перед початком роботи завантажити ОЗУ мікропрограм, але такий прийом дозволяє, завантаживши іншу систему мікропрограм, працювати в іншій ассемблерной системі команд.
Кожна з мікропрограм викликається на виконання за кодом операції виконуваної ассемблерной команди, так що послідовність виконуваних мікропрограм однозначно визначається послідовністю ассемблерних команд виконується в даний момент програми.
УВВ (пристрій введення) і Увив (пристрій висновку) у ПК складають підсистему введення-виведення. УВВ - для введення виконуваних програм, оперативних налаштувань операційної системи, прикладних програм, вихідних даних для обчислень і команд оперативного управління обчислювальним процесом. Увив - для виведення оперативної інформації, результатів обчислень (на дисплей, друкуючі пристрої, віддалені термінали, абонентам мереж і т. д.), різних програмних файлів, даних для резервного зберігання і т. п.
ЗУ (пристрої) включає в себе ОЗУ і ПЗУ (RAM і ROM BIOS). ОЗП (оперативний запам'ятовуючий пристрій) призначається для зберігання робочої програми в процесі обчислень, а також для оперативного зберігання вихідних даних, проміжних і кінцевих результатів обчислень до завершення виконуваної програми. Якщо в якості автоматичного обчислювального пристрою мати на увазі конкретно комп'ютер, то в пам'яті комп'ютера зберігаються, при його роботі, ще й операційна система, програми-драйвери управління периферійними пристроями та ряд інших службових програм і оперативних налаштувань системи. У ПЗУ (постійний запам'ятовуючий пристрій) ROM BIOS персонального комп'ютера зберігаються, в основному, службові програми-драйвери, необхідні, принаймні, для завантаження операційної системи. ПЗУ потрібно тому, що ОЗУ, яке виконує зазвичай на динамічних напівпровідникових елементах пам'яті, при вимиканні харчування комп'ютера втрачає всю інформацію.
Система введення-виведення в комп'ютерах, у свою чергу, розпадається на підсистеми: консолі (KBD і відеопідсистема), дискову підсистему, комунікаційні COM-і LPT-порти і т. д.
Кілька слів про консоль. Відеомонітор і клавіатура за традицією, що бере початок від системи IBM-360 і ЄС ЕОМ, прийнято називати консоллю ЕОМ або ПЕОМ. Це вже давно усталене назва використовується і зараз. Так, в ROM BIOS PCDOS є драйвер CON (Console) - системний драйвер клавіатури і дисплея.
Конструктивно підсистеми відео, дискова, комунікації, периферійних пристроїв і клавіатура, в більшості випадків, розташовуються не на системній платі і з'єднуються з нею за допомогою системної шини через роз'єми - слоти розширення. Саме це і дозволяє апаратно реконфигурирован систему, підключаючи, при необхідності, до слотів розширення системної шини різні види контролерів, адаптерів, а до них - і потрібні пристрої введення-виведення. Втім, окремі типи РС, такі як LapTop, Note-Book мають вбудовані відеосистему, клавіатуру, дискову систему, а деякі з моделей і DeskTop, що виконуються за принципом BabyBoard, мають безпосередньо на системній платі багато з контролерів ВУ та ПУ і навіть НЖМД. Це погіршує здатність РС до реконфигурирование, але знижує собівартість і, відповідно, ціну РС.
Контрольні питання.
1. Яке призначення АЛУ?
2. Яке призначення блоку УУ?
3. Де, на фон-Нейманом, повинна знаходитися програма для автоматичного виконання обчислень?
4. Для чого призначені блоки УВВ і Увив?
5. Як може бути реалізований блок УУ?
6. Які п'ять основних частин складають комп'ютер?
7. Які основні функції покладені на CPU?
8. Яке конструктивне рішення дозволяє легко реконфигурирован РС?
9. Що розуміється під апаратною конфігурацією і реконфигурацией комп'ютера?
10. Які пристрої входять у поняття консолі ЕОМ і ПЕОМ?
1.2 Структурна схема PC / AT
Типова структурна схема РС / АТ в розгорнутому вигляді представлена на малюнку 1.2.
Центральним пристроєм, що забезпечує всі обчислювальні функції, функції управління і синхронізації роботи всіх підсистем РС, є CPU, що містить АЛУ, реєстрову пам'ять, дешифратор команд, мікропрограмне пристрій управління і, в останніх версіях CPU "Pentium", буферну (кеш) пам'ять.
┌ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │ controllers
│ PS │ ─> │ GCLK │ ─> ┌ ─ ─ ─ ┐ │ │ ┌ ─ ─ ─ ┐ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
└ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ┘ FPU │ S │ <─ ┤ CGA │ ─ ─ ─ ─> │ MON - C │
│ ┌ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┐ │ L │ └ ─ ─ ─ ┘ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
└ ─ │ CPU │ SB │ O │ ┌ ─ ─ ─ ┐ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ <─ ┬ ─ ─ ─ ─> │ T │ <─ ┤ MDA │ ─ ─ ─ ─> │ MON - M │
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ └ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ S │ └ ─ ─ ─ ┘ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
│ DRAM │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ │ LB │ │ │ ┌ ─ ─ ─ ┐ │ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ ┌ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │ │ <─ ┤ COM ├ ─ ─ ─ ─> / Mouse │
│ ROM BIOS │ │ │ │ └ ─ ─ ─ ┘ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ ┌ ─ ─ ─ ┐ │ ┌ ─ ─ ─ ─
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ contr │ │ │ │ <─ ┤ LPT ├ ─ ─ ─ ─> │ PRN \
│ KBD │ <─ ─> │ KBD │ <─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ └ ─ ─ ─ ┘ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
└ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ ┌ ─ ─> │ CD │
│ │ │ │ └ ─ ─ ─ ─ ┘
│ │ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ ├ ─ ─> │ PU │
│ │ ┌ ─ ─ ─ ┐ │ │ └ ─ ─ ─ ─ ┘
│ │ <- │ APU │ ─> │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ └ ─ ─ ─ ┘ ├ ─ ─> │ FDD │
│ │ │ │ └ ─ ─ ─ ─ ┘
│ │ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ └ ─ ─> │ HDD │
└ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ └ ─ ─ ─ ─ ┘
Малюнок 1.2. Блок-схема РС / АТ.
Тут
PS (Power Supply) - блок живлення.
GCLK - генератор тактових імпульсів. GCLK і PS зображені окремо, так як їх функції, сигнали і взаємозв'язку з іншими блоками очевидні.
FPU (Floating Point Unit - пристрій плаваючою точки) - математичний співпроцесор. FPU призначається для виконання операцій з плаваючою точкою і обчислень: тригонометричних функцій, логарифмів і т. п.
DRAM і ROM BIOS - оперативна і постійна пам'ять комп'ютера, відповідно.
contr KBD (Controller KeyBoard) - контролер клавіатури. Зображений на блок-схемі контролер клавіатури в слот розширення не вставляється, а змонтований безпосередньо на системній платі, але пов'язаний все-таки безпосередньо з системною шиною (SB), з якої і утворені щілинними роз'ємами слоти розширення системної шини.
У слоти розширення (Slots) вставляються дочірні карти-контролери зовнішніх пристроїв: моніторів (CGA, MDA), маніпуляторів (COM), принтерів (LPT) або адаптери інших периферійних пристроїв (APU) - жорстких дисків, дисководів і т. д. До цих картками і підключаються відповідні зовнішні пристрої. Наприклад, монітори кольоровий (MON-C), монохромний (MON-M), маніпулятор (Mouse), принтер (PRN), дисковод компакт-дисків (CD), накопичувачі на гнучких (FDD) і жорстких (HDD) дисках та інші периферійні пристрою (PU), що входять до цієї апаратну конфігурацію робочої (комп'ютера).
1.3 Конструкція і апаратний складу IBM PC
Базовий комплект персонального комп'ютера включає в себе три блоки:
- Системний блок,
- Клавіатуру,
- Відеодисплей.
По конструкції системні блоки (SU - SystemUnit) можуть бути:
- Настільні (Desk Top),
- Підлогові (Desk Size),
- Вертикальні (Tower),
- Переносні (Lap Top, Brief-Case-Size),
- Мініатюрні (Book-Size, Pocket, Hand-Held, Note-Book).
Системний блок (SU) завжди містить:
- Системну плату (SB - System Board), що об'єднує навколо локальної шини (LB) мікропроцесора всі електронні компоненти підсистем і периферійних пристроїв введення-виведення,
- Імпульсний блок живлення (Power Supply),
- Пристрої підсистеми зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв (ВЗП),
- Систему примусового охолодження (вентиляції),
- Набір карт адаптерів УВВ (I / O Card Adapter), встановлюються в роз'ємах розширення системної шини, але в деяких типах РС адаптери УВВ можуть бути встановлені і прямо на SB.
ПЕОМ на базі CPU i386 можуть бути організовані за такими архітектурним стандартам:
Архітектура AT BUS (яка має і інше позначення: ISA - Industry Standard Architecture).
AT BUS має велику армію виробників клонів IBM PC / AT, що використовують, для індустрії ПЕОМ середнього класу, налагоджені технологічні лінії виробництва всіх компонент ПЕОМ. Ринок ПЕОМ був швидко освоєно копировщиками клонів, завдяки принципами модульності, уніфікації, відкритості архітектури, здатності до модернізації та порівняльної дешевизні ПЕМВ, при хороших споживчих показниках підсистем обладнання. Дана архітектура припускає, для розгортання підсистеми введення-виведення, наявність на SB групи з трьох типів роз'ємів, що доповнюють один одного. Перший з них - 62-контактний, практично повністю перенесений із клону IBM XT. Другий роз'єм - 36-контактний, що доповнює перший по лініям адреси до 24, даних - до 16, в ньому є також додаткові лінії підсистем ПДП і переривань. Третій роз'єм не стандартизований. Він може бути представлений різними варіантами розширень до 32-бітових ліній даних, при установці додаткової пам'яті, або специфікацією локальної шини VL BUS (запропонована асоціацією зі стандартизації в області відео електроніки VESA).
Архітектура MCA (Micro Channel Architecture).
Ця шина призначається для високопродуктивних високошвидкісних систем. Організація обміну по 32-бітової шини варіюється різними способами інформаційного обміну, найбільш швидкісний з яких - пакетний. Система має великий резерв для удосконалення, і знайшла застосування в технологічних лініях виробництва PS / 2 і Power Station Server, фірми IBM. Поряд з численними достоїнствами архітектури, в МСА є ряд істотних недоліків. Наприклад, далеко не всі типи карт розширення для підключення УВВ можна встановити в роз'єми МСА, логічний і фізичний інтерфейс не сумісні з архітектурою ISA, і ряд інших обмежень.
Архітектура EISA (Extended ISA).
Це вдосконалена шина АТ BUS. Група основних виробників клону IBM PC (крім фірми IBM), з метою створення шини, конкурентоспроможної шині МСА, розробила свою архітектуру шини - EISA. Ця шина, на відміну від MCA, сумісна з AT BUS і, разом з тим, теж здатна працювати у високошвидкісних мультипроцесорних системах. Багаторазові тестування, проведені незалежними експертами, у результаті не дозволили виявити шину-лідера в суперечці МСА з EISA, але вітчизняні користувачі віддають перевагу останню. Втім, в сучасних моделях ПЕОМ використовуються, нарівні з шиною EISA, і більше нові стандарти шин, такі як PCI і USB. У більшості системних плат сучасних РС все ж таки залишають 2-3 роз'єми з архітектурою EISA, для можливості підключення карт адаптерів старих моделей.
Контрольні питання.
1. Які блоки обов'язково входять в мінімальний базовий комплект РС?
2. Як розрізняються РС по конструктивному виконанню?
3. Які функціональні пристрої повинен містити системний блок?
4. За якими архітектурним стандартам може бути організована ПЕОМ на базі CPU i386?
5. У чому переваги і недоліки архітектури ISA?
6. Чому архітектура МСА не отримала широкого застосування?
7. Які переваги має архітектура EISA?
1.4 Системна плата PC - i 386 DX
Для поглибленої діагностики несправностей мікро-ЕОМ, до яких належать усі ПЕОМ, слід добре уявляти собі не тільки структуру, але й логіку побудови та роботи всіх вузлів і блоків, що входять в обчислювальну систему на базі ПЕОМ.
Системна плата типового комп'ютера містить основні, незмінні компоненти, які беруть в апаратній реконфигурирование РС:
- Центральний мікропроцесор (CPU),
- Математичний співпроцесор (FPU),
- Оперативну пам'ять (DRAM) і її буфер - кеш-пам'ять,
- Контролер DRAM,
- ROM BIOS,
- Контролер прямого доступу в пам'ять (DMA),
- НВІС системної підтримки CPU (Chip Set),
- Системну шину (SB), представлену слотами розширення,
На платі RACER встановлено 8-розрядний перемикач, який дозволяє користувачеві вибирати режими перевірки. Існує два режими швидкості тестування: швидкий і - нормальний. У будь-якому з цих режимів можливий вибір повного набору тестів з їх зацикленням, або зациклення тільки деякого набору, або окремого тесту.
Наявні на платі 8 світлодіодів, можуть допомогти діагностувати систему, коли навіть не працює відеосистема комп'ютера. Наприклад, якщо світлодіоди 4 і 1 - світяться, а 8 і 2 - погашені, то номер поточного тесту 4 +1 = 5, що відповідає тесту D, перевірки схеми регенерації пам'яті. У кінці кожного тесту включається зелений світлодіод, якщо тест завершився успішно, або червоний світлодіод, якщо тест не пройшов.
Сервісна плата ROM & DIAG.
Пристрій ROM & DIAG призначено для виконання нестираним програм, прошитих в його ПЗУ, та індикації результату POST-діагностики комп'ютера, яка виконується POST-програмою при його включенні. Наявність цих функцій в одному пристрої дозволяє поєднувати надійність і контроль роботи програмно-апаратних частин комп'ютера при різноманітних застосуваннях. Призначення конкретного пристрою залежить від версії програми в його ПЗУ.
Якщо в ПЗУ ROM & DIAG прошита програма детального тестування комп'ютера, то, спільно з POST-програмою, пристрій перетворюється на досконалий діагностичний інструмент. Якщо в ПЗУ ROM & DIAG прошита програма управління периферійним обладнанням, то c ній можуть перевірятися і периферійні пристрої на комп'ютері, що містить всього лише системну плату і джерело живлення. При цьому, за світлодіодному дисплею пристрою ROM & DIAG можна спостерігати за POST-послідовністю, яка висвічує необхідну діагностичну інформацію. У міру додавання компонент в комп'ютер, пристрій використовується і для їх тестування.
Використовуючи пристрій в режимі POST-Loop, який здійснює послідовну перезавантаження системи і виконання послідовностей POST, можна безперервно виконувати інтенсивне тестування системи. Система розширеної діагностики, програма якої розміщена в ПЗУ пристрою, дозволяє тестувати базову і розширену пам'ять, жорсткі диски, дисководи гнучких дисків, відеосистему і т. д., але для цього потрібно мати крім системної плати і джерела живлення ще відеоадаптер, монітор і клавіатуру.
Спеціальний перемикач плати, дозволяє перевірку обробки немаскируемого переривань при роботі з каналами введення-виведення комп'ютера. У цьому випадку спеціальна програма в ROM & DIAG може повідомити про появу NMI-сигналу в системі.
Деякі з тестів вимагають також наявності принтера, або використовують просту тестову апаратуру, таку, як заглушка для тестування послідовного порту.
На платі є також набір тестів, відомих як Діагностика флоппі-дисків, але вони вимагають спеціальних діагностичних (прецизійних) дискет, наприклад фірми DYSAN Digital.
Сервісна плата AnalBus.
Сервісна плата «Аналізатор шини» призначена для локалізації несправностей системних плат і адаптерів комп'ютерів. Вона являє собою плату, встановлену у вільний слот (ISA, EISA чи PCI, в залежності від типу плати аналізатора) розширення системної шини діагностується комп'ютера.
Аналізатор дозволяє здійснювати останов за зверненням до будь-якою адресою пам'яті або порту, встановлювати покроковий режим роботи і відображати стан адресної шини, шини даних і основних ідентифікаторів циклу шини. Крім того, аналізатор може виконувати зациклення початкової частини тестуючої програми, що дозволить, для локалізації несправностей комп'ютера, ефективно використовувати осцилограф. Завдяки режиму зациклення, поліпшуються умови синхронізації осцилографа, при цьому на екрані можна отримати стійке зображення аналізованого процесу.
Для індикації стану шини використовуються світлодіодні індикатори.
Режими роботи аналізатора шини.
Покроковий. У цьому режимі аналізатор, встановлений у слот перевіряється системної плати, дозволяє блокувати шину після кожного циклу обігу. При цьому на індикаторі аналізатора можна прочитати в двійковому коді адресу звернення до пам'яті або порту, або дані, передані за цією адресою, і ідентифікатори циклу шини (IOR, IOW, MEMR, MEMW). Для запуску наступного циклу шини необхідно натиснути кнопку "ПУСК" на аналізаторі.
Цей режим зручно використовувати для локалізації несправностей, що виникають у початковій стадії проходження програми самотестування POST, або після зупинки по заздалегідь обраному адресою. При цьому перевіряється правильність вибірки адреси і даних на шині, а еталоном може служити послідовність адрес і даних справної системної плати, аналогічної перевіряється ..
Зупинка за адресою. У цьому режимі на перемикачах адреси слід набрати бажаний адресу зупину. Після запуску циклів шини (включення живлення або RESET) виконується нормальний автоматичний режим роботи комп'ютера. Блокування шини в цьому випадку відбувається при збігу адреси звернення до пам'яті або порту з адресою, набраним на перемикачах аналізатора. При цьому, на індикаторі плати відображається адресу звернення, або дані та ідентифікатор циклу шини, в залежності від положення перемикача індикації шини адреси, або шини даних.
Цей режим зручний для локалізації несправностей системної плати, якщо відомі деякі характерні точки POST, або є його роздрук. Після досягнення зазначеної адреси, аналізатор можна перевести в покроковий режим і далі рухатися по кроках, натискаючи кожного разу одноразово кнопку "ПУСК".
Аналізатор шини дозволяє зациклити початкову частину POST-програми, забезпечуючи, таким чином, що повторюється процес. Для цього контрольна крапка плати "ОSC" з'єднується з входом синхронізації осцилографа, контрольна крапка "RES" плати з'єднується з входом сигналу RESET системної плати, встановлюється режим зовнішньої синхронізації осцилографа, і потім включається харчування досліджуваної системної плати. Осцилографічний аналіз сигналів на виводах досліджуваних компонент, що проводиться в цьому режимі, дозволить локалізувати несправність з точністю до елементу.
Сервісна плата HD - tester.
Діагностична плата HD-tester призначена для організацій, що займаються ремонтом і технічним обслуговуванням НЖМД з інтерфейсом IDE AT.
Плата дозволяє проводити діагностику несправностей НЖМД на фізичному рівні, відновлення формату нижнього рівня (Low-Level Format) та паспорта диска, перевірку НЖМД за типом вхідний / вихідний контроль (комплексне тестування).
Тестер виконаний у вигляді стандартної плати розширення комп'ютера IBM РС / AT. Висновок інформації проводиться на дисплей комп'ютера. При роботі HD-тестер не конфліктує з власним НЖМД комп'ютера.
При запуск спеціальної програми, що управляє РС3000АТ тестер намагається автоматично визначити тип і параметри діагностується накопичувача. Після їх визначення, тип і параметри накопичувача відображаються у рядку MODEL дисплея, а керуюча програма тестера переходить до основного меню ВИБІР РЕЖИМУ.
Якщо тип і параметри тестованого накопичувача через його несправність, або з інших причин не можуть бути визначені автоматично, на екрані комп'ютера з'явиться повідомлення «Параметри накопичувача не визначені». У цьому випадку, можна ввести параметри накопичувача вручну, або вибрати тип і параметри накопичувача з наявної у програмі РС3000АТ бази даних, для кожного з типів накопичувачів.
Різні режими тестування призначені для перевірки наступних вузлів накопичувача:
- Каналу зчитування / запису;
- Системи позиціонування;
- Шпиндельного двигуна та схеми його управління.
- IDE-інтерфейсу накопичувача;
- Однокристального мікроконтролера диска;
- Керуючого мікропроцесора;
- Сепаратора даних і тракту формування даних;
- Буферного ОЗУ (буфер сектора).
Режим Форматування здійснює коректне відновлення формату нижнього рівня (LOW-LEVEL) та паспорта диска.
Режим Вимірювання періоду обертання магнітних дисків дозволяє точно визначити швидкість обертання шпінделя двигуна диска.
Режим Читання регістра стану в циклі призначений для перевірки HOST-шини мікроконтролера НЖМД у випадках, якщо накопичувач не реагує на що надходять команди, сприймає команди невірно, або НЖМД весь час зайнятий (біт BSY регістра стану активний). При тестуванні безперервно повторюється короткий цикл читання регістра стану. Пошук місця несправності, в цьому випадку, виробляється самим оператором, з використанням принципової схеми накопичувача і осцилографа.
Тест буфера сектора призначений для перевірки внутрішньої шини даних НЖМД, всіх шинних формувачів, що знаходяться на цій шині, внутрішньої шини однокристального мікроконтролера і буфера сектора. Програма тесту виконує команди "запис буфера сектора" і "читання буфера сектора".
Режим Запис сектора в циклі призначений для перевірки каналу запису НЖМД і схеми прекомпенсаціі запису. При тестуванні безперервно повторюється короткий цикл записи сектора НЖМД кодом 0000h. Пошук несправності здійснюється оператором, за допомогою осцилографа і принципової схеми накопичувача. У відповідь на запит програми, потрібно ввести номер циліндра, номер головки і номер сектора, на який проводитиметься запис.
Режим Читання сектора в циклі призначений для перевірки каналу читання НЖМД, сепаратора даних і синхросигналов. При тестуванні безперервно повторюється короткий цикл читання сектора НЖМД. Пошук несправності здійснюється оператором, з використанням осцилографа і принципової схеми накопичувача.
Режим Внутрішня діагностика НЖМД. При запуску цього режиму виконується команда 90h "внутрішня діагностика НЖМД", при якій перевіряються:
- Керуючий мікропроцесор;
- Схема формування коду циклічної контрольної суми сектора (CRC);
- Буферне ОЗУ;
- Однокристальний мікроконтроллер диска.
Режим C Брос НЖМД призначений для скидання "висять" накопичувачів.
При запуску режиму виконується:
- Апаратне скидання НЖМД;
- Ініціалізація;
- Рекалібровка.
Комплексний тест.
Інформація про тестування відображається на дисплеї комп'ютера в рядку STATUS і на світлодіодах регістра станів і регістру помилок.
Тести НЖМД, що входять в комплексний тест.
Тест контролера виконується як режим Внутрішня діагностика.
Тест буфера сектора, виконується як описано в однойменному режимі.
Тест рекалібровкі. При запуску цього тесту виконується команда 10h РЕКАЛІБРОВКА
Тест Перевірка формату призначений для перевірки формату нижнього рівня IDE AT-накопичувачів (Low-Level Format).
Тест Випадкове читання призначений для перевірки надійності роботи системи позиціонування НЖМД. При виконанні тесту, номер циліндра вибирається випадково в діапазоні від 0-го і до максимального номери циліндра. Номери головок перебираються циклічно. Число позиціонування дорівнює загальній кількості циліндрів НЖМД.
Тест Перевірка поверхонь призначений для посекторного перевірки полів даних формату НЖМД. При виконанні тесту, в кожний сектор доріжки записується код 6DB6h з подальшим читанням і порівнянням записаної і прочитаної інформації. Інформація, що відображається на світлодіодах регістра станів і регістру помилок, дозволяє судити про причини помилок при перевірці поля даних НЖМД.
Одночасно із закінченням тестування, у поточній директорії створюється текстовий файл PC3000.DAT, що містить лістинг результатів. Лістинг результатів тестування містить інформацію про тип і параметри тестованого накопичувача, дату і час тестування і результати виконання кожного з тестів, з оцінкою PASS або FAIL, і кількістю виявлених помилок, при виконанні кожного з тестів (ERRS). Кожна виявлена помилка супроводжується значенням регістру стану і регістру помилок на момент появи помилки. В кінці лістингу дається загальна оцінка результатів тестування: тест перерваний, PASS, FAIL. Оцінка FAIL дається, якщо в процесі тестування виявлено хоча б одна помилка. Це пов'язано з тим, що НМЖД IDE AT мають процедуру приховування дефектів, і на повністю справному накопичувачі дефектів бути не повинно.
Режим Форматування призначений для відновлення формату нижнього рівня (LOW-LEVEL FORMAT) IDE AT-накопичувачів, за допомогою універсальної процедури форматування, а також спеціалізованих процедур для тих НЖМД, які не форматуються універсальної процедурою. B версії програмного забезпечення тестера не нижче 1.30, містяться спеціалізовані утиліти для відновлення формату і паспорти диска НЖМД, фірми WESTERN DIGITAL:: WD93024A, WD95024A, WD93044A, WD95044A.
Сервісні комплекси УТК.
Сервісні комплекси УТК: ППЯ-8, УТК-1М, УТК-2, УТК-5 призначені для тестового контролю цифрових детермінованих пристроїв ЕОМ (осередків, ТЕЗ). Комплекси можуть бути використані також для тестового контролю логічних БІС ПЕОМ (контролерів, лічильників і т. п.), що містять комбінаційні і послідовних схеми, робота яких може бути описана булеві функції, або таблицями істинності. Перераховані вище УТК мають однакову логічну структуру та принципи роботи, і розрізняються тільки розрядністю входів-виходів перевіряються схем (роз'ємів для їх підключення), способами введення тестової інформації (ручний вісімковій, ручний двійковий, автоматичний з ФСМ, автоматичний з ПЕОМ) і форматом кадру (режиму ) елементарної перевірки. Всі необхідні відомості про роботу конкретної УТК можна почерпнути з їх технічних описів.
Всі типи установок тестового контролю (УТК) працюють за одним принципом. Для прикладу, розберемо пристрій і роботу УТК типу ППЯ-8.
УТК ППЯ-8 містить 60-розрядний операційний регістр, де зберігається інформація для кожної елементарної перевірки стану тестованої схеми (режим): набір вхідних впливів на проверяемую схему і еталони вихідних реакцій цієї схеми в кожному конкретному режимі. Кожен розряд операційного регістру відповідає одному з контактів роз'єму, через який підключається перевіряється ТЕЗ.
Усі інформаційні розряди регістра з допомогою комутуючого пристрої підключаються до однойменних контактам рознімання, у який вставляється перевіряється ТЕЗ. Комутуючий пристрій ППЯ-8 являє собою набірне поле з 58 перемикачів і, для подачі вхідних впливів, всі перемикачі, відповідні вхідним контактам схеми, перед початком перевірки повинні бути вручну встановлені в положення «ВКЛЮЧЕНО», а перемикачі, відповідні вихідних контактів перевіряється схеми, - в положення "Відключити". Кожен з типів перевіряються ТЕЗ має свої набори вхідних і вихідних контактів відповідно до логічними функціями, виконуваними даними ТЕЗ. Тому ця комутація проводиться один раз перед початком перевірки ТЕЗ даного типу, а, при переході до перевірки ТЕЗ іншого типу, повинна бути набрана нова комутація.
Якщо відповідний номеру контакту тумблер поля комутації знаходиться в положенні «відключитися», комутуючий пристрій підключає однойменний розряд регістра і відповідний йому вихідний контакт роз'єму перевіряється ТЕЗ - до схем порівняння за модулем-2.
Якщо ж тумблер поля комутації знаходиться в положенні «ВКЛЮЧЕНО», тоді рівень логічного нуля, або одиниці однойменного розряду регістра, подається на вхід однойменного контакту роз'єму перевіряється ТЕЗ.
Таким чином, набір вхідних впливів, що знаходиться в операційному регістрі, подається на входи перевіряється вузла схеми, а вихідні реакції цього вузла, відпрацьовані його логічною схемою, порівнюються з еталонами вихідних реакцій, теж знаходяться у відповідних розрядах того ж операційного регістру. Після повного введення (60 біт інформації) чергового режиму, автоматично включаються всі схеми порівняння УТК і, при повному збігу всіх вихідних реакцій з еталонами, УТК дозволяє вводити черговий режим перевірки. Якщо ж рівень (логічний 0 чи логічна 1) хоча б одного якогось виходу схеми з еталоном не збігається, то висвічується сигнал про помилку, горять лампочки номерів контактів роз'єму, на яких виявлені розбіжності, і подальший введення інформації блокується, про що сигналізує індикаторна лампочка «зупинення».
УТК ППЯ-8 має 58-контактний роз'єм для підключення ТЕЗ, але перевіряються є тільки 55 контактів, т. к. 1, 2 і-3-й контакти роз'єму стандартно відведені для подачі на ТЕЗ живлячих напруг.
Введення інформації в ППЯ-8 можливий вручну, з восьмеричного кнопкового наборніка, або автоматично, з фотосчітивающего пристрої перфострічок - FS-1500, або з LPT-порту інструментальної ПЕОМ. Восьмирічний код обраний для зручності ручного введення. Введення інформації захищений від помилок контрольними розрядами К1 і К2, які охоплюють все поле інформаційного регістра. Обрано роздільний контроль до непарності всіх непарних розрядів регістра (їм відповідає контрольний розряд К2), і окремо - всіх парних розрядів регістра (їм відповідає контрольний розряд К1). Два контрольних розряду використовуються тому, що, як відомо, простий паритетний контроль за модулем-2 пропускає всі кратні двом помилки, в тому числі і перестановку розрядів.
При початку тестування послідовних (містять елементи пам'яті) схем, всі елементи пам'яті (тригери і т. п.) у них повинні бути приведені у початковий стан, інакше вихідні реакції схеми будуть непередбачувані. Для приведення схеми в початковий стан може знадобитися кілька тактів (режимів) роботи УТК з поки непередбачуваними результатами. Для можливості такої роботи, операційний регістр забезпечений додатковим службовим розрядом `СР» (порівняння), при нульовому стані якого робота схем порівняння блокується. Коли схема наведена в початковий стан, цього розряду встановлюється в одиницю і тим самим забезпечується повновага перевірка схеми. Звичайно, при перевірці чисто комбінаційних схем, розряд `СР» може і повинен бути встановлений в одиницю у всіх режимах, починаючи з першого.
Для сигналізації про нормальне закінчення перевірки ТЕЗ, якщо всі режими перевірочного набору пройшли без помилок, в операційному регістрі знаходиться ще один службовий розряд «КТ» (кінець тесту). Цей розряд містить одиницю тільки в одному, останньому режимі. При його наявності в операційному регістрі і відсутності розбіжностей, горять лампочки «справно» і «КІНЕЦЬ ПЕРЕВІРКИ».
Сервісний комплекс PC - tester.
Деякі зарубіжні фірми, для потреб виробництва РС, випускають спеціальні тестуючі і діагностують комплекси апаратної діагностики. Номенклатура універсальних комплексів для технічного обслуговування АПС досить велика, але з усього їх розмаїття найбільш широко застосовується в ремонтних організаціях - апаратна сервісна система PC-tester.
Комплекс PC-tester містить практично всі універсальні апаратні засоби діагностики РС:
- Розвинені логічні пробники,
- Індикатори струму,
- Генератори стимулюючих імпульсів,
- Набори цифро-аналогових вимірювачів параметрів сигналів,
- Логічні компаратори ІМС малої інтеграції (тест-кліпси),
- Пристрої шинного аналізу,
- Спеціальні генератори тест-програм для діагностики різних вузлів і пристроїв РС,
- Логічний та сигнатурний аналізатори
і багато іншого обладнання, здатне працювати під управлінням інструментальної ПЕОМ, також зазвичай входить в цей комплекс.
Комплекс розрахований на інженерів і техніків, які займаються поглибленої діагностикою несправностей комп'ютерів в ремонтних організаціях. Виконання комплексу PC-tester залежить від сфери його застосування. Так, для мобільного використання, часто використовується PC-tester, що має обмежений набір спеціальної КІА і виконаний, подібно комп'ютерів LapTop, - у невеликому кейсі. Комплекси для стаціонарного використання мають розвиненіші апаратні та апаратно-програмні засоби функціональної діагностики, частина з яких була розібрана вище.
Контрольні питання.
1. Які переваги мають апаратні засоби діагностики перед програмними?
2. Які компоненти РС можна протестувати за допомогою плати RACER?
3. Які компоненти РС можна протестувати за допомогою плати ROM & DIAG?
4. Які завдання здатна виконувати плата AnalBus?
5. Які програмні засоби можуть використовуватися при роботі з AnalBus?
6. Для чого призначена сервісна плата HD-tester?
7. Які типи НЖМД тестує HD-tester?
8. Як форматуються диску фірми WD?
9. Які завдання покликані виконувати УТК?
10. Як здійснюється контроль вводу інформації в ППЯ-8?
11. На чому заснований принцип перевірки електричних схем на УТК?
12. Де використовуються сервісні комплекси PC-tester?
2.4.2 Програмні засоби діагностики РС
Програмних засобів перевірки функціонування і діагностики несправностей існує безліч, для самих різноманітних операційних систем, але тут будуть розглядатися, в основному, тільки засоби діагностики, що працюють під MS DOS. Цьому є ряд причин:
- По-перше, під DOS їх написано найбільше,
- По-друге, діагностика РС під DOS набагато простіше, ніж під Windows або, скажімо, UNIX,
- По-третє, для роботи ОС Windows потрібно практично 100% працездатності комп'ютера, значить і діагностувати майже нічого (хіба що засоби комунікації, клавіатуру і деякі інші периферійні пристрої),
- По-четверте, розвиненість діагностики під DOS набагато вище, ніж для будь-якої іншої ОС. Так, найбільш відома для Windows діагностична програма Sandra-2000 практично ніякої діагностики несправностей не виробляє, а виконує тільки тестування компонент АПС для визначення показників продуктивності (Benchmarks) компонент самого тестованого РС,
- По-п'яте, MS DOS для своєї роботи вимагає мінімальних ресурсів і швидкодії РС: обсягу ОЗУ досить 512Кбайт, ємності жорсткого диска досить 20Мбайт, DOS може працювати навіть з CPU Intel 8088. А для роботи під Windows потрібно, як мінімум, 4 Мбайт ОЗУ, процесор не гірше, ніж
386/33 Мгц і жорсткий диск об'ємом не менше 120 Мбайт;
- По-шосте, ні одна версія Windows не ліквідує (хоча і сильно скорочує) потреби в MS DOS і DOS-програмах. Є багато областей діяльності, де DOS-програми і зараз успішно працюють, а використання Windows чи інших ОС неможливо, або економічно недоцільне;
- По-сьоме, якщо комп'ютер, внаслідок несправності, з жорсткого диска не завантажується, то ніяка діагностика засобами ОС Windows і доводиться використовувати для його діагностики MS DOS, тому що завантажити з дискети Windows не можна; можна завантажити Linux з CD-ROM, але розвинених діагностичних програм під Linux просто не написано,
2.4.2.1) Чотири рівня взаємодії засобів РС
Система роботи РС включає чотири взаємозалежних рівня взаємодії прикладної програми з апаратними засобами:
1) апаратні засоби (Hard Ware). Це - все електронне обладнання, кабельне господарство, електромеханічні блоки та пристрої комп'ютера;
2)-апаратно-програмні засоби (Firm Ware). Це - програми ROM BIOS на SB і на картах розширення, вбудовані програми, системні драйвери, і т. п.;
3) DOS (DOS-Soft-Ware). Це - системне програмне забезпечення, системні засоби, інтерфейс користувача і прикладних програм, управління потоком даних, обробка переривань, обслуговування систем введення-виведення, планування завдань, ресурсів і т. д.;
4) прикладні програми (Soft Ware). Це - власне для користувача програми, вирішальні конкретні завдання (завдання користувача): розрахунки, ведення баз даних, управління, пакети конструкторських, текстових редакторів і т. п.
Взаємовідносини рівнів взаємодії програмних і апаратних засобів персонального комп'ютера можна представити у вигляді такої схеми:
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ SOFT WARE │
┌ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ┐
│ DOS-WARE │
┌ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┐
│ FIRM WARE (BIOS) │
┌ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ┐
│ HARD WARE │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Для роботи прикладної програми (Soft Ware) потрібен диспетчер, який запускає програму, що надає їй обчислювальні ресурси (CPU, DRAM, диски, консоль, ПУ та ін) і обробний нештатні ситуації, що виникають при роботі Soft Ware. Це завдання операційної системи, на схемі - DOS-Ware.
DОS надає інтерфейс прикладним програмам, для зручного стандартного доступу до периферійних пристроїв і, почасти, користувачеві - для підготовки, оптимізації та інших функцій поточної експлуатації прикладних програм і периферійних пристроїв (форматування, копіювання, звірка, видалення файлів і багато чого іншого).
Для роботи DOS необхідні засоби доступу до апаратних ресурсів - драйвери, обробники переривань, контролери працездатності ЗС (це - Firm Ware, BIOS), спеціалізовані на даний пристрій і навіть його тип. Ці кошти, при вимкненій машині, звичайно зберігаються в ПЗУ на SB і на контролерах жорстких дисків, монітора, і т. д., але більша частина спеціальних зовнішніх драйверів зберігається на дисках. Тим не менш, всі Firm Ware переписуються в ОЗУ самої DOS після її завантаження. У ОЗУ всі вони знаходяться резидентно до наступного перезавантаження ОС. Для виконання функцій DOS призначено все фізичне устаткування комп'ютера, що виконує логічні перетворення, математичні операції, управління, синхронізацію і т. д. (на схемі - це Hard Ware).
У персональних комп'ютерах при роботі в MS DOS часто використовуються додаткові сервісні засоби, що надають користувачу більш зручний інтерфейс, ніж пропонує сама DОS, їх прийнято називати оболонками D O S. Це - NC (Norton Commander), DN (DOS Navigator), VC (Volkov Commander), нарешті, Windows ранніх версій. Ці кошти на представленій схемі не займають окремого рівня, а є як би частиною DOS, орієнтованої не на Soft, а безпосередньо на користувача.
Особливе місце у схемі взаємодій Soft Ware з Hard Ware займають необов'язкові, але дуже привабливі сервісні програмні засоби - резидентні TSR-програми (TSR - Terminate and Stay Resident - після закінчення роботи залишаються в ОЗУ резидентно). Вони здатні виконувати велику кількість функцій, які не підтримуються DOS, таких як русифікація клавіатури, дисплея, кешування дисків, стиснення даних на дисках і багато іншого. Ці кошти не виділяють в окремий рівень, але, за логікою взаємозв'язку засобів, вони повинні розташовуватися між DOS Ware і Firm Ware, так як вони зазвичай відстежують і перехоплюють звернення DOS до драйверів, виконуючи свої власні функції, і, при необхідності, самостійно викликають потрібні системні та зовнішні драйвери.
Контрольні питання.
1. Які чотири рівні взаємодій програмних і апаратних засобів використовуються в РС?
2. Які завдання виконує DOS?
3. Які апаратно-програмні засоби використовує DOS?
4. Де зберігаються Firm Ware до, і де - після завантаження ОС?
5. Які завдання вирішують оболонки DOS?
6. Який рівень відповідає роботі TSR-програм?
2.4.2.2) Поняття про функціональний контролі РС
Контроль функціонування IBM-сумісних РС виробляється трьома способами:
1) контроль при включенні і завантаженні ОС;
2) самоконтроль основних вузлів схеми РС;
3) перевірка, з використанням зовнішніх (завантажуються) тест-програм.
Самоконтроль здатні виконувати вузли та пристрої РС, що мають власну мікропрограмне управління, такі як CPU, FPU, контролери HDD, KBD, відео-контролер і деякі інші інтелектуальні периферійні пристрої. Самоконтроль здійснюють спеціальні тест-мікропрограми, зашиті в ПЗУ мікропрограм цих вузлів.
Запускаються ці тест-мікропрограми або при ініціалізації цих пристроїв під час завантаження операційної системи, або автоматично, в режимі простою (Ti-Idle) цих пристроїв. Так мікропроцесор CPU i386 і старше, маючи два спеціальних регістру самодіагностики TR6 і TR7, і мікропрограму самоконтролю, запускає режим самодіагностики по задньому фронті сигналу RESET, за умови, що сигнал BUSY = L (нижній рівень), тобто CPU вільний протягом 78 періодів CLK2. Самодіагностика відеоконтролера і контролера KBD запускаються спеціальної командою діагностики від CPU, а самодіагностика контролера HDD запускається при його ініціалізації POST-програмою, або іншими спеціальними процедурами.
Принтер зазвичай має вбудований режим автотестування, який запускається користувачем, коли в цьому є необхідність, спеціальною кнопкою або комбінацією кнопок на його пульті управління. На відміну від контролерів, які в змозі самі звірити реакції на тестові впливу з еталоном, принтер друкує діагональний тест всіх доступних йому символів, а звірку з еталоном повинен зробити сам користувач або персонал обслуговування АПС.
Слід зазначити, що всі контролери проходять перевірку їх наявності та справності, при їх ініціалізації, але ця перевірка далеко не повна і назвати її тестуванням не можна.
Найповніший, і будь-якого ступеня подробиці, контроль функціонування виконують зовнішні, файли тест-програми. Ці тест-програми можуть бути простими, призначеними для контролю АПС силами самого користувача, і розвиненими програмами поглибленого тестування, яке виконується персоналом обслуговування, при поточних та планово-попереджувальних ремонтах АПС. Запуск таких тест-програм нічим не відрізняються від запуску будь користувальницької програми, тому слід розглянути, як виконується такий запуск.
Процедура запуску прикладних програм.
Для запуску прикладної програми потрібна ОС (DOS), що знаходиться в оперативній пам'яті комп'ютера, але якщо комп'ютер був вимкнений, то потрібно попередньо завантажити в ОЗУ саму операційну систему. Це відбувається наступним чином:
1. Після включення живлення PC, схеми контролю рівня живлячої напруги, що знаходяться в БП (Hard Ware) видають сигнал Power OK (Power Good).
2. За сигналом Power OK, ІМС таймер (або НВІС чіп-сету з цим таймером) виробляє сигнал RESET (приведення АПС в початковий стан).
3. Сигнал RESET, після скидання CPU, FPU, контролерів, кеш, регістрів і т. д., своїм заднім фронтом запускає в роботу CPU.
4. CPU виробляє звернення до ROM BIOS за адресою 0FFFh (перша адреса POST-програми); більше він самостійно нічого робити не може, крім як виконувати інструкції (машинні команди), що містяться в об'єктному модулі виконуваної програми.
5. Перевіривши прапор рестарту ("холодний" старт чи "теплий" рестарт), BIOS запускає всю (при "холодному" старті), або лише деяку (при "теплом" рестарт) частину POST-програми самоконтролю Hard Ware РС.
6. Якщо POST-програма виконується не так, то BIOS формує і виводить на монітор відео-код виявленої помилки (якщо відеопідсистема справна) або аудіо-код помилки, якщо вивести код помилки на дисплей не можна через те, що відеосистема ще не перевірена або несправна.
7. Якщо POST-програма виконалася, BIOS формує для CPU команду читання завантажувального сектора з FD (дисковод А:), приводу CD або HD (дисковод С:).
8. Якщо в дисководі А: або на CD-дисководі знаходиться системна дискета або компакт диск (перший сектор - завантажувальний) і дисковод готовий, то запис завантаження з дискети переписується в ОЗУ і управління передається програмі початкового завантаження DOS (IPL2), що знаходиться в BOOT-секторі завантажувальної дискети або CD-диска.
9. Якщо дисковод А: і CD-дисків не активні, то формується звернення до диска С: (HDD), звідки зчитуватися Master Boot Record аналогічно FD, і управління передається програмі початкового завантаження DOS - IPL1. Втім, порядок опитування дисководів для завантаження операційної системи може бути за бажанням користувача помінявся в налаштуваннях BIOS, з допомогою утиліти SetUp.
10. Програма IPL завантажує ядро DOS (її резидентну частину) з диска - в ОЗУ і передає їй управління. Це ядро складають файли IBMBIO.COM і IBMDOS.COM (якщо DOS версії IBM) або IO.SYS і MSDOS.SYS (якщо DOS версії Microsoft), або два інших аналогічних за функціями файлу для інших версій DOS, а також файл командного процесора - COMMAND.COM. Призначення останнього - дешифрування і виконання системних команд, що вводяться оператором у командному рядку або записаних в конфігураційних файлах CONFIG.SYS та AUTOEXEC.BAT та інших пакетних командних файлах.
11. Тепер управління передається самій операційній системі, точніше її файлу IBMDOS.COM. Файл IBMDOS.COM відшукує в кореневому каталозі системного диска конфігураційні файли CONFIG.SYS та AUTOEXEC.BAT і, використовуючи наявні в них системні команди і параметри, налаштовує універсальну BIOS під її необхідну програмну конфігурацію. При подальшій роботі, файл IBMDOS.COM обслуговує периферійні пристрої, які не підтримуються стандартної ROM BIOS. Якщо файлів CONFIG.SYS або AUTOEXEC.BAT немає, або в них не задані параметри налаштування універсальної DOS, то IBMBIO.COM залишає налаштування, наявні в BIOS за замовчуванням.
12. IBMDOS.COM реалізує основні функції DOS, підтримуючи проміжний рівень обслуговування операцій введення-виведення, велика частина яких використовується програмами більш високого рівня.
13. Файл COMMAND.COM обробляє вводяться команди DOS, визначаючи подальші дії комп'ютера.
14. Тільки тепер DOS видає на дисплей системне запрошення і готова виконувати команди DOS, що вводяться користувачем, в тому числі команди введення, завантаження, запуску прикладних, призначених для користувача програм.
15. Якщо в кореневому каталозі є файл AUTOEXEC.BAT, то виконуються по-черзі все що містяться в ньому системні команди запуску прописаних тут службових (у тому числі і діагностичних, якщо вони прописані в AUTOEXEC.BAT) програм. Серед них можуть бути, наприклад, русифікатори UniScreen, Keyrus, детектор вірусів AIDSTEST, програма підтримки нестандартного формату НГМД - 800, TSR-програми, наприклад підтримки маніпулятора "миша" (MOUSE.COM), кешування жорсткого диска (SMARTDRV), формування стислих дисків (DUBLSPACE) і т. п. Нарешті, звичайно самої останньої, прописується команда запуску оболонки ОС, наприклад, NC, VC, DN і т. п. Оболонка повинна бути прописана останнім рядком файлу AUTOEXEC.BAT, інакше, після того, як їй буде передано управління, всі наступні команди цього файлу під час завантаження системи виконані не будуть. Вони виконуватися лише після виходу з оболонки (зазвичай - натисканням клавіші F10).
16. Якщо запуск оболонки DOS не був прописаний в конфігураційному файлі, то DОS видає на дисплей системне запрошення, що дозволяє з командного рядка ставити на виконання системні команди. Якщо ж управління було передано оболонці, то сама оболонка формує екран дисплея і надає користувачеві крім функцій ОС ще ряд додаткових коштів для користувача інтерфейсу з використанням функціональних, "гарячих" клавіш і т. п.
17. Тільки тепер для користувача, в тому числі і діагностична, програма може бути запущена на виконання командою, записуваної в командний рядок, або, якщо робота проводиться, скажімо, в оболонці NC, вибором відповідного рядка з ім'ям цієї програми, у поточному каталозі.
Узагальнений алгоритм роботи POST-програми і завантаження операційної системи:
включення харчування
│
БП: сигнал PG (харчування в нормі) ─> ГТВ, таймер
│
сигнал RESET ─> CPU:
скидання Рг DS, ES, SS, IP
CS: = 0 FFFh (адреса першої команди POST)
│
CPU виконує першу команду JMP POST
│
Блокування NMI.
│
│
Установка прапорів CPU.
│
Тест Зх / Чт регістрів CPU:
запис сегмента, верифікація записаного.
│
Тест виконаний успішно? ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │
Тест ПЗУ ROM BIOS: │
підрахунок контрольної суми. │
│ │
Тест виконаний успішно? ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │
│ │
Ініціалізація DMA: │
│ │
- Перевірка тимчасових операцій │
│ │
Тест виконаний успішно? ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │
│ │
- Ініціалізація таймера, │
- Ініціалізація регістрів DMA, │
- Початок регенерації RAM. │
│ │
┌ ─ ─ ─ ─ так ─ ─ ─ ─ ─ "Теплий" старт? │
│ │ │
│ тест перший 16К ОЗУ: │
│ запис і верифікація │
│ фрагментів в RAM. │
│ │ │
│ Тест виконаний успішно? ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │
│ │ │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ │
│ │
Ініціалізація контролера переривань: │
- Установка векторів переривань, │
- Тест контролера, │
- Перевірка зп / чт в регістр масок переривань, │
- Маскування переривань, │
- Перевірка, що переривання замасковані. │
│ │
Тест виконаний успішно? ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │
│ │
Тест таймера і правильності його рахунку. │
│ │
Тест виконаний успішно? ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │
│ │
│ │
┌ ─ немає ─ Видеоконтроллер інстальований в CMOS? │
│ │ │
│ Ініціалізація та запуск відеоконтролера: │
│ - зчитування з CMOS-пам'яті типу дисплея, │
│ - установка режиму відеосистеми, │
│ - тест запису / читання відео-RAM. │
│ │ │
│ Тест виконаний успішно? ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ │
На екрані монітора відображається курсор │
│ │
Перевірка слотів на установку карт: │
якщо встановлено, то │
- Тест запису / читання на шинах XA і XD │
│ │
Тест виконаний успішно? ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │
│ формування
│ аудіосигналу
┌ ─ ─ ─ ─ так ─ ─ ─ ─ ─ "Теплий" рестарт? помилки SB,
│ │ зупинка системи.
│ Тест базової RAM:
│ запис / читання та верифікація фрагментів.
│ │
│ Тест виконаний успішно? ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ │
│ Тест розширеної RAM: │
│ запис / читання та верифікація фрагментів. │
│ │ │
│ Тест виконаний успішно? ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │
│ │ формування
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ повідомлення типу 200
│
┌ ─ ─ ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ Клавіатура інстальована в CMOS?
│ │
│ │
│ Тест KBD:
│ - програма скидання клавіатури,
│ - розблокування клавіатури,
│ - перевірка коду сканування 0AAh,
│ - очищення буфера клавіатури,
│ - перевірка відсутності натиснутих клавішею.
│ │
│ тест виконався успішно? ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ формування
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ повідомлення
│ типу 300
Установка таблиці векторів переривань.
│
┌ ─ ─ ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ "Теплий" старт?
│ |
│ ┌ ─ ─ Додаткова пам'ять встановлена?
│ │ │
│ немає Тест додаткової пам'яті.
│ │ │
│ │ Тест виконаний успішно? ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ │ формування
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ повідомлення
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ типу 201
│
Тестування контролера HDD:
- Перевірка інсталяції HDD в CMOS,
- Ініціалізація контролера HDD,
- Перевірка стану перемичок MASTER-SLAVE на HDD.
│
тест виконався успішно? ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ формування
Тестування LPT і COM-портів: повідомлення
│ типу 700
- Тест запису / читання в регістри LPT-порту,
- Тест запису / читання в регістри СОМ-порту,
- Запам'ятовування адрес діючих портів,
- Встановити проміжок часу для LPT і COM-портів.
│
тест виконався успішно? ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ формування
Дозвіл переривань. повідомлення
│ типу 500
Видача звукового сигналу (один короткий)
│
вихід з POST-програми і перехід до завантаження DOS
|
Обробка переривання 19h від дисковода А:
│
┌ ─ ─ немає ─ ─ Дисковод А: готовий? <─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ │
│ Читання BOOT-RECORD з дисководу А │
│ (циліндр 0, головка 0, сектор 1) │
│ │ │
│ BOOT-RECORD прочитаний? ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │
│ │ Повідомлення: │
│ Передача управління на IPL2. ПОМИЛКА ЧИТАННЯ, АБО │
│ │ Несистемний ДИСК. │
┌ ─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ УСТАНОВИТЕ ДИСКЕТИ │
│ │ в дисковод А: І НАТИСНІТЬ │
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ БУДЬ-ЯКУ КЛАВІШУ │
│ Читання MASTER-BOOT-RECORD c дисковода З: │ │
│ (циліндр 0, головка 0, сектор 1) └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
│ │
│ MBR прочитаний? ─ ─ ─ немає ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ │ Повідомлення:
│ Передача управління на IPL1. ПОМИЛКА ЧИТАННЯ або
│ │ Несистемний ДИСК.
└ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ встановити системний дискет
│
Завантаження DOS
і передача управління
системних файлів IBMBIO. COM IBMDOS. COM
Контрольні питання.
1. Яка програма виконується першою після старту РС?
2. Яке призначення програми IPL?
3. Де зберігається програма IPL на вимкненому РС, і де вона знаходиться під час завантаження системи?
4. Для чого призначений файл IBMBIO.COM?
5. Для чого призначений файл IBMDOS.COM?
6. Чому запуск оболонки dос повинен бути прописаний останнім?
2.4.2.3) Контроль функціонування АПС з використанням вбудованих діагностичних засобів.
POST-програма.
Перша з вбудованих, обов'язково присутня в будь-якому ROM BIOS, програм це POST (Power On Self Test - самотестування по включенні живлення).
Деякі з аудіо-та відео-кодів повідомлень про помилки, які виявляються POST-програмою, наведено у таблицях 2.1 - 2.9.
Таблиця 2.1.
Деякі звукові сигнали POST-програми.
СИГНАЛ НЕСПРАВНІСТЬ
1) Ні звукового сигналу, немає
реакції РС на включення - мережа, БП.
2) Довгий звуковий сигнал - БП, системна плата.
3) Серія коротких сигналів - системна плата.
4) Довгий і короткий - системна плата.
5) Довгий і 2 коротких - адаптер дисплея.
6) Один короткий і дисплей не світиться,
або спотворені символи - дисплей.
7) Один короткий і немає завантаження
з диска - дисковод.
Таблиця 2.2. Деякі відео-коди системних помилок.
КОД НЕСПРАВНІСТЬ
100 - 199 - неправильна апаратна
конфігурація системи;
- Слід перевірити Jumpers,
Switches, зміст CMOS-пам'яті.
Таблиця 2.3. Деякі відео-коди помилок ОЗУ.
201 - помилка ОЗУ
ХХ ХХ = 201 - помилка пам'яті, де
│ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
00 - банк 0 несправна ІМС:
04 - банк 1 00 - паритет
0В - банк 2 01 - чіп D0,
0С - банк 3 02 - D1
04 - D2
08 - D3
10 - D4
20 - D5
40 - D6
80 - D7
1055 = 201 ─ ┐
2055 = 201 ─ ┘ - перемикачі конфігурації пам'яті на SB
встановлено неправильно.
ХХХХ = 201 ─ ┐
PARITY CHECK x ─ ┘ - помилка контролю ОЗУ: ХХХХ - банк і чіп.
04 00201 ─ ┐
РАRITY CHECK 1 ─ ┘ - помилка біта паритету в банку 1,
04 04201 ─ ┐
PARITY CHECK ─ ┘ - помилка біта D2 в банку 1,
04 08201 ─ ┐
PARITY CHECK ─ ┘ - помилка біта D3 в банку 1 і т. д.
Таблиця 2.4. Деякі відео-коди помилок клавіатури.
301 - помилка контролера клавіатури, або клавіатура не підключена
хх 301 - помилка клавіатури, де хх - номер несправної
клавіші, при скануванні матриці клавішею.
Таблиця 2.5. Деякі відео-коди помилок монітора.
401 - несправність плати монохромного монітора.
501 - несправність плати адаптера CGA.
Таблиця 2.6. Деякі коди помилок НГМД.
601 - погана завантажувальна дискета, або інтерфейс НГМД:
плата адаптера, кабель, НГМД А:
606 - несправність в конструкції дисководу або
контролера
.607 - Спроба запису на захищену дискету,
- Або неправильно вставлена дискета,
- Або несправна схема захисту запису,
- Або несправна плата електроніки в НГМД.
Таблиця 2.7. Деякі відео-коди помилок НЖМД.
608 - несправний HDD
611 - 613 - несправний кабель даних або помилка плати
адаптера HDD
621 - 626 - несправність в конструкції HDD.
Таблиця 2.8. Деякі відео-коди інших помилок введення-виведення.
КОД НЕСПРАВНІСТЬ
199 - 432 - несправність контролера або принтера
7хх - несправність схем введення-виведення на SB
9хх - несправність контролера LPT
901 - несправний контролер або принтер
11хх - 12хх - несправність введення-виведення на SB
13хх - несправність адаптера ігрового контролера
14хх - несправність інтерфейсу принтера
15хх - несправність SB в частині COM, або кабелю
COM-порту
18хх - несправна плата COM-порту, або його кабель
1819 - несправний контролер COM-порту
1820 - 1821 - несправний кабель COM-порту
20ХХ - 21хх - несправність SB в частині COM-порту, або
кабель адаптера COM-порту.
Таблиця 2.9. Деякі коди інших помилок.
СИМПТОМ, КОД, ПОВІДОМЛЕННЯ НЕСПРАВНІСТЬ
Екран темний, звуковий сигнал був, - несправне ПЗУ ROM BIOS
дисковод працює, на екрані немає на SB або тактовий гені-
повідомлення, немає системного запрошення. ратор.
F600 ROM ─ ┐
F800 ROM │ - помилки ROM BIOS
FA00 ROM │ на системній платі.
FC00 ROM ─ ┘
Keyboard Not Functional - несправна (не підключена, або
заблокована) клавіатура.
Parity Check 1 ─ ┐ - несправність в ОЗУ,
Рarity Error 1 ─ ┘ спробуйте обнулити ОЗУ.
Printer Problem - несправність в принтері.
Контрольні питання.
1. Як виводяться повідомлення про системні помилки?
2. Які з системних помилок виводяться у вигляді аудіо кодів?
3. Після якої з перевірок можлива видача POST-програмою повідомлень про помилки на відеотермінал?
4. Як POST-програма повідомляє про помилки DRAM?
5. Яким кодом POST-програма повідомляє про помилки KBD?
6. Що слід зробити, якщо система c HDD не завантажується?
Програма ROM Diagnostic.
У деяких комп'ютерах, де встановлено ROM BIOS фірми Phoenix Technologies Ltd, є вбудована програма тестування периферійних пристроїв комп'ютера - ROM Diagnostics, що дозволяє протестувати жорсткий диск, накопичувач на гнучких магнітних дисках, системну клавіатуру, відеопідсистему та комунікаційні LPT-і СОМ-порти.
Для запуску ROM Diagnostics потрібно, у відповідь на запрошення BIOS, натиснути клавішу <Del> і, в меню, вибрати пункт RUN DIAGNOSTIC. Після цього, відкривається головне меню програми, в якому вибирають пристрій для тестування: Hard Disk, Floppy, Keyboard, Video або Miscellaneous. Програма проста в обігу, підтримує спілкування з нею в діалоговому режимі. Так, після вибору пункту головного меню Hard Disk, з'являється підменю режимів тестування диска:
1) Format - для низькорівневого форматування НЖМД,
2) Auto Interleave - для автоматичного визначення та встановлення оптимального фактора чергування секторів на тестованому диску,
3) Media Analyses - для перевірки поверхні диска на відсутність збійних ділянок,
4) Performance Test - для вимірювання фактичних швидкісних характеристик тестованого диска: середньої швидкості передачі даних в дискової системі і часу позиціонування головок на сусідній циліндр,
5) Seek Test - тест перевірки позиціонування головок методами лінійного і випадкового перебору всіх циліндрів в заданому діапазоні. Помилки позиціонування фіксуються,
6) Read / Verify Test - тест читання та верифікації інформації на диску (читанням даних з усіх секторів і перевіркою їх на адекватність контрольних сум), у заданих оператором межах циліндрів,
7) Check Test Cyl - багаторазова перевірка циліндра записом, читанням і звіркою записаної інформації не тільки з контрольною сумою, але і з еталонної інформацією. Щоб не втратити наявну на диску інформацію, тест виконується на останньому циліндрі, який зазвичай ніколи не буває зайнятий інформацією,
8) Force Bad Tracks - коректування списку збійних доріжок. Так, якщо в процесі тестування диска по 3-му або 6-му режимам були виявлені перемежовувалися збої на деяких доріжках, то ці доріжки можна вручну включити в список поганих, і вони будуть виключені з роботи з диском. Звичайно, доступна ємність диска кілька зменшиться на величину ємності всіх помічених доріжок, але диск в цілому залишиться працездатним без збоїв.
Якщо вибрати пункт Floppy головного меню, то відкриється підменю для тестування дисководу.
Для функціональної перевірки клавіатури слід вибрати пункт KeyBoard.
За допомогою пункту Video головного меню можна перевірити справність і режими роботи компонент відеопідсистеми.
Пункт Miscellaneous головного меню дозволяє перевірити справність СОМ-і LPT-портів комп'ютера. Для перевірки СОМ-порту, на його роз'єм потрібно підключити зовнішню заглушку, перемикає контакти TXD - RXD, RTS - CTS і DSR - DTR. Без такої заглушки тест виводить повідомлення про помилку Error - Time out (час очікування відповіді від абонента перевищує ліміт).
Тестування пристроїв РС.
Тестування пристроїв персонального комп'ютера, з використанням мікропрограмних тестів практично не застосовується, через прагнення до здешевлення РС. Винятком є мікропрограмне тестування деяких інтелектуальних пристроїв, таких як CPU, контролери клавіатури і IDE-жорстких дисків. І навіть ці мікропрограми самотестування виконують мінімальний тест функціонування, без деталізації їх компонент і локалізації місць помилок.
Центральний процесор мікроЕОМ - найважливіша, але і найскладніша частина АПС з точки зору контролю його функціонування і діагностики несправностей.
У розвинених АПС типу Main Frame, процесор може виконуватися на наборах окремих плат (ТЕЗ), що містять функціональні вузли процесора. У цьому випадку, ці вузли забезпечуються і спеціальними схемами функціонального контролю: схеми контролю арифметичних і логічних операцій, виконуваних суматором, схеми контролю лічильників і дешифраторів, регістрів зберігання та зсувів, схеми контролю роботи блоку мікропрограмного управління і т. д. Це повний контроль обчислювального процесу, але і надзвичайно дорогий.
Якщо процесор має мікропрограмне управління і допускає його перенастроювання (завантаження інших, апаратно сумісних з ним мікропрограм), то, у відповідальних випадках, використовують мікротестовий контроль і діагностику несправностей процесора. При цьому в ОЗУ мікропрограм процесора завантажуються не мікропрограми машинних операцій і процедур, а спеціально написані мікропрограми його тестування. Ці мікропрограми методом «розкрутки» досконально перевіряють спочатку всі окремі вузли регістрів, суматорів, сдвігателей, загальної шини самого процесора, а потім - пристроїв його системної підтримки (таймерів, контролерів переривань, шинних формувачів і т. д.).
Код, отриманий після виконання відповідної секції Мікротест, може вказувати не тільки на вузол, а й - на конкретну компоненту несправного вузла (мікросхему) з уточненням, в якому режимі, з якими даними і на яких висновках компоненти виявлена помилка
У персональних комп'ютерах такий вбудований контроль не застосовується, зважаючи на його дорожнечу і непридатності для простого користувача. Недосвідчений користувач не знає досконально влаштування свого комп'ютера і відомості, отримані від Мікротест, йому марні. Фахівці ж з обслуговування РС мають і необхідні знання, і спеціальні засоби діагностики - програми загального та поглибленого тестування всіх компонент РС, в тому числі - і його CPU.
Тим не менш, CPU РС, маючи мікропрограмне управління, має і вбудовані засоби самодіагностики. Так, при кожному включенні живлення або перезавантаження операційної системи, або в режимах простою, мікропроцесор запам'ятовує в стеку свій стан і запускає спеціальну мікропрограму самоконтролю, побіжно перевіряє справність функціональних вузлів самого мікропроцесора ..
Контроль регістрів загального призначення (РОН) CPU виконує також і POST-програми, що запускаються при кожному включенні комп'ютера або при перезавантаженні операційної системи.
При технічному обслуговуванні використовуються інші програмні засоби контролю та діагностики, - зовнішні (завантажувані) тест-програми, наприклад, CheckIt, NDiags, PC-doctor, Sandra
і т. д., тестуючі в числі інших і сам мікропроцесор. Так, NDiags виконує програми загального тестування мікропроцесора, тести його регістрів, арифметичних операцій, перемикання CPU в захищений режим і т. д. Для запуску цього тесту достатньо вибрати в меню тест-програми Norton Diagnostics пункт СИСТЕМА \ СИСТЕМНА ПЛАТА.
Для запуску тестів CPU і FPU у програмі PC-doctor, потрібно вибрати в меню програми пункт CPU / Coprocessor і потім потрібні тести з набору: CPU Registers, CPU Arithmetic's, CPU Logical Operations, CPU String Operations, CPU Interrupt / Executions, CPU Buffer / Cache, CPU CRT / Cyrix Specific, CoProc Registers, CoProc Commands, CoProc Arithmetic's, CoProc Transcendental, CoProc Exceptions, CoProc Cyrix / IIT.
2.4.2.4) Зовнішні програми загального тестування.
З багатьох зовнішніх, що завантажуються програм загального тестування і діагностики РС під DOS найбільш популярні програми CheckIt і Norton Diagnostic. Обидві програми, за своїм тестуючим можливостям, приблизно однакові, і яку з них використовувати вирішує сам користувач. Тут коротко розглядаються можливості, що надаються кожній з цих тест-програм.
Програма CheckIt.
Програма CheckIt дозволяє отримати відомості про конфігурацію, використовуваних системних ресурсах і протестувати багато апаратні засоби, складові АПС.
Головне меню програми складається з пунктів:
1.SysInfo - інформація про систему. Дозволяє отримати відомості про системні апаратних засобах і програмному забезпеченні тестованого РС в підпунктах:
1) Configuration - інстальована версія DOS, використовувана версію BIOS, список апаратних засобів і встановленого периферійного обладнання;
2) Memory Map - карта розподілу пам'яті, включаючи базову та зарезервовану (від 640 Кбайт до 1 Мбайт), з можливістю детального перегляду окремих областей:
I (Interrupt) - зайнятих векторами переривань;
P (Programs) - програмами (DOS, TSR, драйверами, самої CheckIt);
A (Available) - доступні, незайняті області;
В (BIOS) - область розширеної пам'яті з ділянками, зайнятими копіями ROM BIOS і відеопам'яттю;
E (Enhanced) - сторінковий блок, що використовується специфікацією EMS;
3) Interrupts - Пристрої та програми, що використовують апаратні і програмні переривання, а також стандартні призначення каналів DMA;
4) CMOS Table - поточні параметри апаратної конфігурації, записані в CMOS-пам'яті;
5) Device Drivers - список блоків DOS і драйверів, інстальованих в РС, із зазначенням адреси сегмента, в якому цей блок розміщений;
2.Tests - дозволяє вибрати із запропонованого списку пристрій або підсистему, що підлягають перевірці в підпунктах:
1) Memory - діагностика DRAM, в тому числі базової, розширеною і додаткової. Обсяги кожного з розділів пам'яті повинні бути задані спеціально.
Перед початком тестування можна вибрати режим лише швидкого тестування (Quick Memory Test Only), або більш повного тестування. В останньому випадку, тестування виконується не тільки по запису-читання псевдовипадкових чисел у комірки пам'яті, але й пробігом нуля і одиниці вліво і вправо і іншими тест-кодами, здатними виявити помилки, викликані чіпами неправильного розміру, обірваними висновками та іншими адресними проблемами, коли один неправильний біт, може вплинути на інший, віддалений байт. Ще один цікавий параметр режиму - число проходів тесту (Number of Tests Passes), дозволяє задавати до 1000 проходів тесту, що буває потрібно при пошуку плаваючих помилок у DRAM. Якщо при тестуванні DRAM виявлені помилки, то можна вибрати в головному меню пункт Tools (інструментальні засоби), що, після правильно проведеного діалогу з програмою, здатний вивести на дисплей карту розташування всіх чіпів пам'яті на системній платі і відзначити несправні чіпи.
2) Hard Disk - тест НЖМД, дозволяє вибрати для тестування будь-якої з установлених HDD-накопичувачів, виводить відомості про геометрію тестованого диска і загальний обсяг тестованого накопичувача.
Поле тестів складається з чотирьох основних тестів:
- Діагностика контролера, - перевіряє справність портів введення-виведення контролера дисководу;
- Тестування поверхонь диска методом лінійного читання, починаючи з першого (нульового) циліндра і, послідовно, для всіх інших циліндрів;
- Тест "метелик" (Butterfly), - перевіряє спочатку нульовий і останній циліндри, а потім чергові за ними і так далі - до середніх. Цей тест задає найбільш важкий режим роботи позиціонера головок, перевіряючи надійність його роботи;
- Тест випадкового читання, - найближче імітує нормальний режим роботи дисковода, вибираючи для читання циліндри у випадковому порядку. Це дозволяє оцінити працездатність дисковода при не цілком справному позиціонері.
3) Floppy Disk - тест дозволяє вибрати і протестувати будь-який з чотирьох НГМД, які можуть бути встановленими в комп'ютері; дозволяє протестувати сам дисковод і конкретну дискету, на предмет поганих доріжок. Тестування НГМД проводиться методами випадкового читання і випадкового запису. При тестуванні методом випадкового запису вся наявна на дискеті інформація неминуче втрачається, втім, програма сама попередить про це.
4) System Board - тестуються CPU, FPU, контролер DMA і контролер переривань.
5) Real-Time Clock (тест годин реального часу) - тестує таймер реального часу, щоб переконатися, що системний час комп'ютера, вірно відраховують час.
6) Serial Port (тест COM-портів) - тестує кожен регістр контролера послідовного порту, а якщо на роз'єм порту встановлена спеціальна заглушка, то і - передавачі-приймачі порту, на передачі-отримання даних за різними швидкостями передачі.
7) Parallel Ports (тест LPT-портів) - тестує внутрішні регістри паралельного порту, а якщо на роз'єм порту встановлено спеціальну зовнішня заглушка, то перевіряються також зовнішні сигнали і передані рядки даних.
8) Printers - тестує принтер методом друку декількох зразків друку, що допоможе виявити несправності в кабелі і проблеми з конфігурацією принтера. Щоб скомпонувати цей тест для конкретного середовища, слід вибрати режим зміни конфігурації, набравши <С> (Change), і налаштувати тест, обравши тип принтера і порту, після чого, отримати роздруківку.
9) Video - тестує відеопідсистему в режимах Тест відеопам'яті, Тест текстового режиму, Тест графічного режиму, включаючи тести колірної палітри і чистоти кольору.
10) Input Devices (пристрої введення інформації) може протестувати Keyboard (клавіатуру), Mouse (маніпулятор "миша") або маніпулятор Joystick.
11) Select Batch дозволяє управляти ресурсами для тестування:
- Можна задати тестування компонент багаторазово, щоб "зловити" плаваючі помилки;
- Можна скомпонувати блок скороченого тесту, - тільки потрібних компонент;
- Виконати тренувальний тест, для знову вводиться обладнання.
Настановні параметри можуть бути збережені у файлі конфігурації CheckIt; тоді, під час наступного запуску тест-програми, ці параметри будуть встановлені автоматично.
3. Benchmarks (тести продуктивності системи) дозволяють:
- Визначити продуктивність CPU на операціях регістр-регістр, на операції з плаваючою точкою, порівняти рейтинг поточної машини з IBM PC / XT або іншою моделлю РС;
- Отримати значення швидкостей передачі даних в відеопідсистемі як з використанням стандартних функцій BIOS, так і при прямій передачі даних з ОЗУ в відеопам'ять через контролер DMA;
- Виміряти, скільки часу витрачається, в середньому, в даному РС на пошук даних на жорсткому диску, скільки - на позиціонування до наступного циліндру і - яка швидкість передачі даних у дискової підсистеми, порівняти рейтинг поточної машини з РС / ХТ або іншим РС.
4. SetUp (установки) - дозволяє встановити кольоровий або монохромний висновок на екран при роботі CheckIt, вивести протокол активності на дисплей, принтер або зберегти на жорсткому диску.
Утиліта NDiags з пакету Norton Utilities.
Після запуску, тест-програма NDiags визначає і виводить на дисплей складу системи: характеристики входять в систему дисків, оперативної пам'яті, інших компонент і пропонує почати тестування. Верхній рядок містить меню режимів, що дозволяє вибрати потрібну модифікацію тестових режимів. Активізується меню клавішею F10. За замовчуванням, програма починає тестування всіх компонент ПС: тест системної плати, СОМ-портів, LPT-портів, поточну апаратну конфігурацію в CMOS-пам'яті, що використовуються переривання, тест оперативної пам'яті, жорстких дисків, НГМД, відеопідсистеми, аудіо-підсистеми, клавіатури.
У деяких тестах, NDiags більш повно тестує компоненти комп'ютера, ніж CheckIt, а в іншому ж, обидві ці програми схожі. Оскільки NDiags має докладні описи виконання кожного тесту, приводити їх склад, режими і параметри тут, не має сенсу.
На цьому, загалом-то, може і закінчуватися діагностика несправностей РС на рівні користувача. Поглиблений контроль і діагностика можуть проводитись самим користувачем, з достатньою кваліфікацією (знанням архітектури, структури, виконання системної плати, DRAM, підсистем РС і ПР), або ж спеціальним персоналом для технічного обслуговування і ремонту СВТ.
Контрольні питання.
1. Що дозволяє з'ясувати пункт Sysinfo меню програми CheckIt?
2. Яке обладнання РС може бути протестовано програмою CheckIt?
3. Для чого призначений пункт Benchmarks меню програми CheckIt?
4. Що можна визначити за допомогою пункту Tools меню програми CheckIt?
5. Які можливості надає користувачеві пункт SetUp меню програми CheckIt?
6. Які можливості тестування компонент PC надає користувачеві програма NDiags?
Програма поглибленого тестування PC - doctor.
Пакет перевірочних та діагностичних програм PC-doctor, фірми Watergate Software Inc., Є, мабуть, самої потужної, і розвиненою з усіх програм поглибленого професійного тестування компонент РС під управлінням ОС MS DOS. Ця тест-програма містить більше 200 діагностичних тестів, системно-інформаційних функцій і утиліт. Виявляє конфлікти IRQ, визначає доступні і зайняті лінії IRQ, канали ПДП і адреси портів введення-виведення, здатна діагностувати мережі та диски архітектури IDE і SCSI. Тест Maximum System Load з пакету PC-doctor здійснює тренування АПС. PC-doctor пропонує контекстно-залежну екранну допомогу, оперативне керівництво та захист від вірусів. Пакет програм PC-doctor вимагає мінімальних апаратних засобів: досить CPU 386, обсягу пам'яті в 4 МБ, жорсткого диска на 40 МБ.
Програма підтримує:
- Мінімальні кошти модернізації РС;
- Безкоштовне антивірусне сканування пам'яті РС;
- Повний діалоговий режим для користувача інтерфейсу;
- Мережеві та SCSI-засоби зв'язку
і багато іншого.
Вхід в програму PC-doctor проводиться запуском файлу pcdr.exe, після чого виконується мінімальне зовнішнє антивірусне самосканування цієї програми і відкривається головне меню, що складається з пунктів:
Diagnostics - меню діагностики, що складається з дев'яти категорій:
- CPU and Coprocessor, включаючи спеціальні чіпи постачальника (чіп-сет):
- Memory (Base, Extended, Expanded, UMB);
- System Board (IRQ, Timers, RTC, DMA, ets.);
- Video (Adapter Memory, Pages and Registers);
- Serial Ports, включаючи стекову пам'ять FIFO контролера 16550А;
- Parallel Ports;
- Fixed Disk Drive (s);
- Floppy Disk Drive (s);
- Miscellaneous-різноманітні пристрої і підсистеми (SoundBlaster, FAX / Modem, Stacker, CD-ROM, SCSI host adapter ets.), Пропонує Interactive Menu - меню інтерактивного тестування пристроїв:
- Keyboard (keys, LEDs and repear);
- Video Adapter (Character Sets, Color Monitor, VGA);
- Internal Speaker;
- Mouse;
- Joystick (s);
- Floppy Disk Drive (Disk Change and Write Protect).
Hardware Info - меню інформації про всі апаратних засобах АПС, що включає:
- Системну конфігурацію;
- Детальну конфігурацію оперативної пам'яті;
- Використовуються усіма стандартними пристроями запити IRQ і канали DMA;
- Інстальовані драйвери периферійних пристроїв;
- Інформацію про послідовних і паралельних портах, включаючи тип UART;
- Фізичну інформацію про встановлені в систему жорстких дисках;
- Інформацію про логічних DOS-дисках;
- VGA-інформацію;
- Використовувані програмні переривання.
Utility - меню своїх функціональних утиліт, у складі;
- Виконавчі або зовнішні тести;
- Утиліта CMOS Setup;
- Власний текст-редактор;
- Сканер збійних секторів на дисках;
- Вимірювач порівняльної продуктивності компонент системи;
- Максимальна верифікація системної завантаження;
- Оболонки DOS;
- Термінальні зв'язку;
- Дебаггер (відладчик) пам'яті.
Exit PC - Doctor - вихід з програми можливий c поверненням в DOS чи з перезавантаженням РС з новими параметрами в CMOS-пам'яті;
Випадні контекстне меню містять, у свою чергу, безліч режимів тестування. Для прикладу, після вибору пункту меню RAM Memory, PC-Doctor пропонує кілька режимів тестування:
Pattern - шаблонами, словами з 18 біт,
Address - перевірка сигналів вибірки ІМС пам'яті (старшими розрядами адреси),
Fast - одноразове тестування,
Medium - 10-кратне тестування,
Heavy - 20-кратне тестування,
Bus Throughput - методом випадкової вибірки адрес і
Code Test - тестування випадковими кодами.
Якщо менеджер XMS інстальований, то верхня пам'ять буде вся протестована логічними лінійними адресами так, як ніби вона вся розташована вище рівня 1 Мбайт і тестувалася фізичними адресами без участі менеджера.
Тест-програма ASTRA.
Це програма вітчизняної розробки, не діагностує, а тільки тестирующая. Програма працює в середовищі MS DOS і здатна надати докладну інформацію про апаратної конфігурації комп'ютера. Її версії постійно оновлюються на сайті розробника і поповнюються інформацією про нове обладнання. Наприклад, версія 4.12 може визначати 126 типів мікропроцесорів і ідентифікувати багато інших апаратних компонент РС.
Головне достоїнство програми полягає в тому, що вона має відносно невеликий обсяг, і може бути вільно розміщена на створеній Windows простий завантажувальної дискеті. І якщо на РС зруйнувалася ОС Windows, можна легко завантажитися з цієї дискети і задати ім'я файлу, що виконується ASTRA.EXE. Запускається ASTRA також і в середовищі Windows, після запуску переходячи у вікно DOS.
Інтерфейс програми ASTRA дуже простий і зручний. На вкладці Information дається список компонент РС, які можуть бути ідентифіковані програмою, а деякі з пунктів меню мають і власні контекстні підменю.
Якщо ASTRA визначає виробника материнської плати, то часто надається і його
web-адресу. При діагностиці системної пам'яті можна розглянути всі встановлені модулі пам'яті з зчитуванням інформації про їх виробників, частотні характеристики, ємності та деяких таймінгах. Так само можна визначити приводи HDD, CD ROM, параметри відеоконтролера: назву картки, виробник, модель НВІС відеоконтролера, розмір відеопам'яті, підтримувані функції. На жаль, тип відеопам'яті (DDR, SDRAM) і її частотні характеристики програмою не визначаються.
Інформаційна утиліта HWiNFO.
Ця інформаційна утиліта має версії для DOS і для Windows. DOS-версія HWiNFO, також, як і ASTRA, може працювати з завантажувальної дискети. На відміну від ASTRA, навіть DOS-версія HWiNFO показує робочі частоти графічного ядра і відеопам'яті, може визначити і ім'я виробника встановленої відеокарти, але тип відеопам'яті теж не визначає. Технічна інформація про пристрої достатньо докладна, частково доступні дані з SPD модулів пам'яті, інформація SMART, але для HDD ця інформація утиліті HWiNFO недоступна.
У розділі Sensors утиліти HWiNFO фіксуються показання всіх наявних в системі датчиків системного моніторингу температури, напруг і швидкостей обертання вентиляторів охолодження РС.
Windows-версія утиліти HWiNFO вимагає інсталяції в операційну систему і надає більш розширену інформацію, ніж DOS-версія, але аналізу піддається теж тільки апаратна частина комп'ютера.
2.5 Принципи локалізації несправностей у персональних комп'ютерах
Діагностування ПК і його периферійних пристроїв може зайняти багато часу, і все ж виявитися безуспішним. Щоб попередити це, слід уникати поспішних висновків і завжди планувати стратегію пошуку несправності. Приблизний рекомендований план дій наступний:
1) повторити процедуру, в ході якої виявлені неполадки, ретельно виконуючи кожен крок, щоб виключити помилки оператора;
2) провести перевірку наявності та правильності підключення всіх компонент апаратної частини;
3) постаратися згадати, чи не змінилося що-небудь в апаратній, програмної частини і конфігурації РС з тих пір, коли ця процедура виконувалася успішно в останній раз;
4) перевірити себе, - чи правильно використовується устаткування і програмні засоби РС. Наприклад, чи сумісні дисковод і дискети, чи не намагаєтеся ви використовувати утиліту DiskСopy для жорсткого диска і т. п.;
5) вимкнути системний блок і периферійне устаткування, і включити все знову, в правильному порядку;
6) визначити, яка саме підсистема відмовляє і що саме - в ній;
7) якщо проблема пов'язана з дисками, слід зробити резервні копії важливих файлів диска, щоб убезпечити себе від втрати унікальних даних;
8) застосовувати метод систематизованого виключення другорядних компонент і програм, для локалізації місця виникнення несправності;
9) виконати еталонні тести, що перевіряють події, схожі по симптоматиці на вашу проблему;
10) виконати спочатку общецелевое програму тестування;
11) нарешті, виконувати програми спеціалізованого тестування підозрюваної компоненти.
При локалізації несправностей, можливо поява таких симптомів:
1. При завантаженні ОС:
- Індикатор включення живлення не загоряється;
- Операційна система не завантажується;
- З'являються системні помилки при запуску;
- Немає завантаження з жорсткого диска.
2. При прогоні прикладних програм:
- Не читає один FDD;
- Не читають обидва FDD;
- Не пише один FDD;
- Не пишуть обидва FDD;
- Не читає HDD;
- Не пише HDD;
- FDD і / або HDD не вибираються;
- РС "завис", введення з клавіатури заблокований.
3. Можливі симптоми несправності системи відображення інформації.
Монохромний монітор і плата його адаптера:
- Немає зображення на екрані;
- Немає вертикальної синхронізації;
- Немає горизонтальної синхронізації;
- Спотворені символи на екрані;
- Відсутній режим низького або високого дозволу.
Кольоровий графічний монітор і плата його адаптера:
- Немає зображення на екрані;
- Немає синхронізації з кадрів;
- Немає синхронізації по рядках;
- Немає текстового режиму, графіка працює;
- На екрані спотворені символи;
- Спотворений колір або його відсутність;
- Немає текстового режиму високого або низького дозволу.
4. Несправності КЛАВІАТУРИ:
- Клавіатура не працює (заблокована);
- Клавіатура друкує неправильні символи;
- Одна або кілька клавішею не працюють;
- Немає перемикання регістрів верхній / нижній і / або навпаки.
5. Несправності ВВЕДЕННЯ-ВИВЕДЕННЯ:
- Динамік не працює;
- Маніпулятор не працює;
- Немає завантаження з НГМД;
- Немає завантаження з НЖМД.
Контрольні питання.
1. Які симптоми несправностей проявляються при запуску РС?
2. Які симптоми несправностей зустрічаються при завантаженні ОС?
3. Які симптоми несправностей зустрічаються при прогоні прикладних програм?
4. Якими можуть бути симптоми несправностей системи відображення?
5. Перелічіть симптоми несправностей клавіатури.
6. Як виявляються несправності систем введення-виведення інформації РС?
2.5.1 Системні помилки при завантаженні ОС
1. Несправності при включенні РС.
Якщо індикатор включення живлення не загоряється, слід перевірити по черзі:
- Наявність живлячої напруги у розетці,
- Справність штепсельного підключення РС, кабелю живлення,
- Справність мережевого фільтра або пристрої безперебійного живлення,
- Справність блоку живлення ПЕОМ.
2. Не завантажується операційна система. Якщо немає завантаження з жорсткого диска, слід спробувати повторити завантаження і уважно поспостерігати за процесом виконання POST-програми, при невдачі - завантажитися з "рятувальної" дискети і протестувати НЖМД, в першу чергу - його завантажувальний запис і взагалі всю системну область.
При наявності помилок запуску операційної системи, видаються різні повідомлення, які виробляє POST-програма, тільки слід мати на увазі, що коди цих повідомлень специфічні для кожної з версій POST, особливо для ROM BIOS різних виробників (AMI, AWARD, PHOENIX
і т. д.).
Всі повідомлення POST-програми про помилки прийнято ділити на типи:
- Аудіо сигнали;
- Коди системних помилок на дисплеї;
- Коди помилок введення-виведення на дисплеї;
- Інші помилки на екрані дисплея.
Загальна кількість кодів помилок досягає сотень, і коди помилок для кожної конкретної моделі РС, точніше різновиди ROM BIOS, яким укомплектована дана модель РС, слід шукати в інструкції з експлуатації даного РС, але найбільш часто зустрічаються коди помилок, для найбільш поширених ROM BIOS, можна знайти і в літературі.
2.5.2 Помилки при прогоні прикладних програм
При прогоні програм користувача можливі такі помилки:
1. Один з дисководів НГМД не читає або не пише.
Можливі причини:
1) погана дискета. Замінити дискету;
2) поганий дисковод. Спробувати працювати з іншого дисководу;
3) забруднений роз'єм інтерфейсу на дисководі. Очистити роз'єм від пилу і промити спиртом;
4) погано або неправильно підключений шлейф до дисководу. Перевірити правильність підключення кабелів: роз'єм до перекрутки звичайно повинен підключатися до другого FDD, після перекрутки - до першого. Але потрібно бути уважним, трапляються шлейфи з установкою адрес дисководів навпаки.
5) невірно закоммутіровать адресу дисковода FDD, або невірно встановлені перемички конфігурації дисководів на контролері та / або дисководах. Перевірити і виправити конфігурацію дисків відповідно до інструкції з експлуатації контролера і дисководів;
6) невірно встановлений тип дисководу в CMOS-пам'яті. Перевірити й, при необхідності, поміняти його через утиліту SetUp.
2. Непевний читання даних з FDD.
Можливі причини:
1) не встановлено, або неправильно встановлений, або встановлені два термінатора на магістралі управління / даних на 5,25 "FDD. Перевірити і виправити: термінатор повинен бути встановлений тільки на одному, останньому FDD;
2) забруднені головки читання-запису НГМД. Почистити головки дисковода з допомогою спеціального миючого диска. Чистити головки НГМД можна тільки спеціальними рідинами або ізопропіловим спиртом. Етиловий спирт розчиняє захисне покриття дискет.
3) швидкість обертання шпінделя двигуна НГМД виходить за допустимі межі. Протестувати НГМД програмою NDiags і, при необхідності, відрегулювати швидкість обертання шпінделя двигуна.
3. Жоден з дисководів не читає.
Можливі причини:
1) несправність в роз'ємі слота підключення контролера НГМД. Почистити роз'єм слота, в якому стояв контролер дисководів, або переставити контролер в інший слот;
2) несправний контролер дисководів. Вимкнути всі, крім одного, дисководи від контролера, перевірити запис / читання на що залишився дисковод, при необхідності, завантажуючи DOS з дискети. Якщо досвід виявився вдалим, то, підключаючи по черзі інші дисководи, визначити, в якій частині контролера є помилка. Можна для проби замінити контролер на явно справний, не забувши про конфігурування (перемички, перемикачі на платі контролера).
4. Прикладна програма не виконується, або виконується невірно (неправильні результати, або зависання РС в програмі).
Можливі причини:
1) не налагоджена програма. Скористатися коштами налагодження програм: дизайнер, дебаггер і т. д.;
2) конфлікт у програмної конфігурації. Перевірити поточну програмну конфігурацію: переглянути файли config.sys, autoexec.bat і карту розподілу оперативної пам'яті в частині драйверів, TSR-програм, на предмет конфліктів, при необхідності - відкоригувати;
3) несправність апаратної частини РС. Провести поглиблене тестування АПС, за допомогою вбудованих або зовнішніх тест програм.
Підводячи підсумки методів апаратного, апаратно-програмного і програмного тестування можна коротко повторити, що:
1) якщо ОС не завантажується, потрібно ще раз перевірити, через утиліту SetUp, правильність завдання апаратної конфігурації;
2) спробувати завантажити DOS, на захищених від запису системної або "рятувальної" дискети;
3) уважно переглянути повідомлення, що з'являються при виконанні POST-програми, тут можуть бути виведені симптоми внутрішніх несправностей РС;
4) переглянути повідомлення BIOS про певні їй апаратних ресурсах РС;
5) при виконанні системних файлів IBMBIO.COM і IBMDOS.COM, перевірити результати виконання конфігураційних файлів config.sys і autoexec.bat, на відсутність в них логічних помилок. Для контрольованого покрокового виконання конфігураційних файлів потрібно відразу після появи на дисплеї таблиці апаратних ресурсів, ще до появи повідомлення "Starting PC DOS ...", натиснути клавішу F8;
6) протестувати компоненти РС за допомогою сервісної плати;
7) якщо система з дискети завантажилася, а з жорсткого диска - ні, потрібно з тією ж системної дискети запустити діагностику логічної структури НЖМД, використовуючи утиліти NDD або Scandisk і, при виявленні помилок, - відновити логічну структуру диска;
8) виправити можливі порушення завантажувального запису і системних файлів, використовуючи утиліту SYS.COM9
9) перевірити пам'ять і системний диск комп'ютера на відсутність вірусних заражень (антивірусний пакет мінімального розміру, наприклад, DrWeb-413, може поміститися і на системну дискету);
10) якщо помилка залишилася - перейти до тестування компонент РС з використанням вбудованих програм: POST (за допомогою аналізатора шини), ROM Diagnostics, або програм загального тестування CheckIt, NDiags та ін, запускаючи їх з тією ж дискети;
11) якщо помилка носить плаваючий характер, - проводити поглиблене тестування компонент АПС з використанням відповідних програм, наприклад PC-Doctor.
Розібрані вище симптоми несправностей далеко не вичерпують всі можливі помилки, що виникають при прогоні програм користувача, і дані тільки для прикладу симптомів помилок. Інші помилки будуть мати інші симптоми. Аналіз симптомів і ймовірні причини помилок повинні визначатися персоналом обслуговування ПЕОМ самостійно, виходячи із загальних або поглиблених уявлень про роботу відповідних вузлів і блоків НД Так що час, що витрачається на діагностику несправностей РС, прямо залежить від кваліфікації обслуговуючого персоналу.
Контрольні питання.
1. Якими можуть бути симптоми помилок при прогоні програм користувача.
2. У чому можуть бути причини невпевненої читання дискети?
3. У чому можуть полягати причини відмов у роботі для користувача програми?
4. Як встановити причину відмови користувача програми?
2.6 Номенклатура і особливості роботи тест-програм
2.6.1 Тест-програми в середовищі DOS
У середовищі DOS відомо більше п'ятдесяти тест-програм як загального, так і спеціального тестування. Наприклад, крім вже розібраних CheckIt, NDiags, PC-doctor, відомі й інші програми.
AMI Diag 4.06a, CheckIt PRO SysInfo 1.0 - представляє більше 50-ти детальних програм з докладними звітами про апаратних і програмних підсистемах РС, дозволяє усувати деякі несправності після їх виявлення, відстежує чотири параметри жорсткого диска, зіставляє результати тестування CPU, відеоканалу і жорсткого диска з 25-ма популярними моделями РС;
Computer Consultant, фірми Micro 2000 Inc. - Перевіряє компоненти РС, вимірює продуктивність і швидкодія компонент ПК, завантажується зі своєї власної операційної системи, так що навіть при відсутності завантаження DOS, може легко запускатися з дистрибутивної дискети;
Conflict Finder for DOS, фірми Dariana Software, - визначає джерело конфліктів між системною і дочірніми платами і між самими дочірніми платами, включаючи звукові карти, приводи CD-ROM, відеоадаптери, мережеві плати та інші периферійні пристрої;
Disk Technician Gold 1.22 - представляє собою резидентний драйвер пристроїв. Виявляє і повідомляє про несправності жорсткого диска в фоновому режимі, під час роботи інших програм, відновлює і переміщує спотворені дані, попереджає про небезпечне зносі жорсткого диска. Окрема програма з меню, пропонує дефрагментацію, тестування та відновлення інформації, неруйнуюче форматування низького рівня і додаткові тести диска. Остання її версія сумісна з ОС Windows і програмами компресії дисків DoubleSpace, Stacker, Superstore.
Net Census 2.00, фірми Tally System Corp., - Менеджер конфігурації для мережі, утвореної з самостійних ПК. Проводить ревізію і відстеження всього програмного забезпечення ПК в межах локальної мережі, або всієї організації. Автоматично сканує систему в пошуках апаратури і програм, захищених торговельними марками, включаючи плати комунікації, співпроцесори і пам'ять;
PrinTrace, фірми Interlogic Trace Inc., - Пропонує 11 тестів принтерів, працює більш ніж з
600-ма лазерними, матричними, струминними принтерами, моделями принтерів типу «ромашка», з паралельним, послідовним і мережевим Novell NetWare інтерфейсами. Сумісна з ОС Windows.
SB Pro, фірми RenaSonce Group Inc., - Самозагрузчик програма. Має власну операційну систему і здатна працювати на будь-яких комп'ютерах, виконаних на основі процесорів Intel. Сумісна з MS-DOS, OS / 2, Unix, Xenix, Pick та іншими ОС. Відрізняє неполадки апаратної частини від проблем конфігурації, діючи в обхід всіх існуючих ОС і додатків.
І ще безліч інших програм загального і спеціального застосування.
2.6.2 Тест-програми в середовищі Windows
Тестування в середовищі Windows, як уже зазначалося вище, утруднено через специфічних особливостей цієї операційної системи. Розробники ОС Windows ставили перед собою завдання - створити інтелектуальну операційну систему, здатну у великій частині замінити користувача, оснастивши програму безліччю функцій самонастроювання і саморегулювання. Але це завдання виявилося настільки складною, що програма під час роботи живе як би сама по собі, створюючи безліч тимчасових файлів, приватних налаштувань і функцій управління прикладними програмами та периферією, потреби в яких опиняються малоймовірними, але які надзвичайно ускладнюють роботу самої ОС.
Найбільш відомі тест-програми в середовищі Windows - Sandra-2000, AIDA-32, PC Wizard, BurnInTest, покликані вирішувати завдання майже виключно оцінного характеру.
BurnInTest не є програмою діагностування (хоча саме так вона рекламується), це - програма-випробувач, наприклад, тестування жорсткого диска, Burn In досліджує дисковод на наявність будь-яких помилок, складає звіт про тестування, але й не намагається діагностувати проблему. . Програма дозволяє під час тестування примусово форсувати режим роботи НЖМД з тим, щоб виявити його слабкість або ненадійність.
За замовчуванням, Burn In тестує всі компоненти системи: жорсткий диск, текстовий і графічний режими роботи відеопідсистеми, центральний процесор, пам'ять, принтер. Можна вибрати тестування всіх, або обраних, або одного з пристроїв в різних режимах: одноразовий прогін тесту, задану кількість проходів тесту, безперервне тестування. Причому, можна виконати простий тест, або задати ускладнене тестування. Порівняльних тестів продуктивності (швидкодії), тестів призначення запитів переривань, використання каналів ПДП і адресних тестів портів введення-виведення, Burn In не виробляє.
Майже всі функції програми Burn In пізніше увійшли до розділу "Модулі" порівняльного тестування продуктивності пристроїв, пакета Sandra-2000.
AIDA-32 допоможе детально розібратися у конфігурації апаратної частини комп'ютера. Її інтерфейс організований у стилі провідника, тому для багатьох користувачів виявиться звичним середовищем. На відміну від Sandra, AIDA-32 дає досить докладну інформацію про встановлені модулях пам'яті і жорстких дисках. Для кожного модуля пам'яті окремо можна переглянути і технічну інформацію, хоча і неповну, з SPD. SPD - це ІМС енергонезалежної пам'яті, встановлювані в кожному модулі пам'яті, починаючи з РС 100. У цю пам'ять виробник записує всі характеристики даного модуля. Для жорстких дисків, крім імені його виробника з його URL-адресою, виводяться технічні характеристики диска, а також розділ SMART (Self-Monitoring, Alerting and Reporting Technology - система самодіагностики накопичувача). Саме атрибути SMART можуть надати інформацію про поточний стан напрацювання жорсткого диска. Серед тестів продуктивності в AIDA-32 є тільки тести швидкостей читання і запису системної пам'яті.
PC Wizard - потужна інформаційна утиліта, крім докладної інформації про систему надає можливість провести ряд простих тестів компонент комп'ютера Зокрема, тести продуктивності для мікропроцесора, відео підсистеми, швидкісні тести для пам'яті всіх рівнів, в тому числі зведений, і тести окремо для кожного логічного диска HDD. Тести виконуються за кілька хвилин, але характер такого тестування викликає сумніви в його достовірності.
WINCheckit. Для діагностики комп'ютера в середовищі Windows можна використовувати добре себе зарекомендувала програму WINCheckit 6.5 фірми Touchstone Software. Її функція QuickCheckit виконує швидку діагностику всіх пристроїв комп'ютера.
При виявленні несправності, діагностична програма WINCheckit запускається в стилі «майстра», і пропонує можливі шляхи вирішення виявленої проблеми.
Крім вичерпного набору детальних діагностичних програм та звітів про стан АПС, WINCheckit надає посилання на важливий вбудований інструментарій Windows, починаючи від добре відомих програм Scandisk і Defrag і до маловідомої утиліти Automatic Scip Driver.
Sandra -2000 поглиблених режимів діагностики компонент не виконує, але зате вимірює і зберігає в протоколі всі характеристики швидкодії, продуктивності всіх складових АПС, з докладним зазначенням режимів роботи, суміщень і наводить порівняльні характеристики швидкодії за різними використаним режимам тестування.
Як інформаційний комплекс, Sandra сьогодні не має собі рівних. У її асортименті близько 60 інформаційних модулів, кожен з яких може містити в собі не один, а кілька тестів. Всі тести в Sandra поділяються на інформаційні та порівняльні. Інформаційні тести видають всю інформацію про систему та її складових, а порівняльні - проганяють безліч різноманітних режимів роботи, порівнюючи швидкісні характеристики всіх складових АПС з параметрами еталонних комплектуючих зі своєї бази даних. І ті й інші тести видають безліч корисних порад з налагодження та конфігурування АПС і відомостей про помилки, виявлених при тестуванні, або не підтримуються функціях.
Інформаційні модулі апаратної частини тест-програми Sandra -2000 видають такі відомості:
System Summary - коротка інформація про апаратні ресурсах даної АПС;
Mainboard Information - повна інформація про системну плату, всіх встановлених на ній контролерах, версії BIOS, типі підтримуваної пам'яті, швидкості системної шини і т. д.;
CPU and BIOS - більше 70 параметрів мікропроцесора та інформація про встановлену BIOS;
APM and ASPI information - аналіз системи управління живленням ПК;
PCI and AGP Bus Information - інформація про контролерах PCI і AGP і всіх підключених до них пристроїв;
Video System Information - інформація про відеокарту і відеомоніторі;
Windows Memory Information - інформація про вільну та використаної областях оперативної пам'яті, з урахуванням вільного простору на жорсткому диску;
DOS Memory Information - інформація про вільну та використаної пам'яті для DOS-програм;
Drives Information - інформація про всі встановлені в системі дисководів та жорстких дисках: повні фізичні характеристики, розмір вільного простору і т. д.;
Ports Information - інформація про комунікаційних портах і підключених до них пристроях;
Keyboard Information - інформація про клавіатуру;
Mouse Information - інформація про маніпуляторі "миша";
Sound Card Information - інформація про звуковий карті;
Printer Information - все про підключене принтері;
MCI Devices Information - інформація про пристрої для мультимедіа;
Comms Devices Information - інформація про комунікаційних пристроях (мережеві плати, модеми і т. д.);
SCSI Information - інформація про пристрої SCSI, а також про дисководах CD-ROM і CD-RW;
Glide Video Information - інформація про встановлену відеоплаті з підтримкою стандарту тривимірної графіки GLIde (3dfx);
OpenGL Video Information - інформація про встановлену відеоплаті з підтримкою стандарту тривимірної графіки OpenGL;
Plug & Play Enumerator - відомості про самоконфігурірующіхся пристроях, що підтримують специфікацію P & P, і версіях встановлених для них драйверів;
Інформаційні модулі ресурсів апаратної частини програми Sandra-2000.
CMOS Information - відомості про незмінних (апаратних) установках BIOS;
CMOS Dump - сумарні відомості про низку апаратних установок і ресурсів, займаних пристроями;
Hardware IRQ Setting - відомості про використовувані пристроями запитах переривань;
DMA Setting - відомості про використовувані пристроями каналах прямого доступу до пам'яті;
Модулі порівняльного тестування продуктивності пристроїв програми Sandra-2000.
CPU Benchmark - порівняльне тестування процесора (загальний рейтинг);
CPU Multimedia Benchmark - порівняльне тестування процесора при обробці мультимедійної інформації;
Drives Benchmark - тестування жорстких дисків;
CD / DVD Benchmark - тестування дисководів CD-ROM або DVD;
Memory Benchmark - тестування модулів оперативної пам'яті;
Network Benchmark - тестування швидкостей передачі даних по мережі.
Інформаційні модулі програмного забезпечення програми Sandra-2000.
Windows Information - інформація про версії і параметрах встановленої операційної системи;
Winsock Information - інформація про програмне інтерфейсі, необхідному для доступу до Інтернет;
Processes Information - зазначає всі програми, запущені в даний момент на комп'ютері, з точної і повної інформації про кожну;
Modules Information - інформація про підключені динамічних бібліотеках (DLL);
OLE Information - інформація про формати документів, які можуть використовуватися кількома програмами;
DOS Devices Drivers Information - завантажені драйвери DOS;
DirectX Information - інформація про модулях DirectX;
Network Information - інформація про мережеві установках даного комп'ютера;
Fonts Information - відомості про встановлені на комп'ютері шрифти;
Remote Access Service Connections - відомості про налаштування підключення до Інтернет;
Protected Mode Int Handlers - відомості про завантажені в пам'ять комп'ютера програмних модулях Windows і займаних ними областях пам'яті;
Real Mode Int Handlers - відомості про завантажені в пам'ять комп'ютера програмних модулях DOS і займаних ними областях пам'яті.
Інформаційні модулі про файли конфігурації програми Sandra-2000.
Config.sys
Autoexec.bat
Основні файли конфігурації, керують процесом завантаження:
Config.dos
Autoexec.dos
Environment Variables
MsDOS.sys
Win.ini
System.ini
Файли конфігурації Windows:
Control.ini
Protocol.ini
Bootlog.ini
Netlog.ini
«Майстра» - модулі швидкого налаштування програми Sandra-2000.
Performance Tune-Up Wizard - підсумовування рад і рекомендацій щодо налаштування всіх встановлених в комп'ютері пристроїв:
Web Update Wizard - майстер автоматичного оновлення Sandra через Інтернет;
Create A Report Wizard - видача звітів по тестуванню вибраних пристроїв.
Список вражаючий, але, при всій своїй потужності, Sandra може лише повідомити про проблеми, не роблячи ніяких спроб їх виправити. Якщо ж потрібно спробувати їх автоматичне виправлення (що не гарантує правильності результатів на всі випадки), то можна скористатися програмами
Win Tune-98, First AIDA-2000. Для поглибленого тестування і діагностики несправностей доведеться (із застереженнями, які враховують особливості роботи ОС Windows) використовувати, описану вище
WINCheckIt 6.5, або інші сумісні з Windows тест-програми. Наприклад, такі, як Disk Technician Gold, PrinTrace, ExperTrace, Personal Measure Window RAM, або, що бажано, - самозагрузчик тест-програми.
Контрольні питання.
1. Які програми відомі в середовищі MS DOS?
2. Які переваги при діагностиці несправностей РС мають тест-програми під MS DOS перед тест-програмами Windows?
3. Яка програма не вимагає попереднього завантаження ніякий з операційних систем, сумісна з багатьма ОС і діє в обхід всіх існуючих ОС і додатків?
4. Які тест-програми відомі в середовищі Windows?
5. Які інформаційні модулі має тест-програма Sandra-200?
6. У чому переваги тест-програми Sandra перед програмою Sysinfo?
7. Які завдання виконують "Майстра" - модулі швидкого налаштування зі складу програми Sandra?
8. Якими програмами можна скористатися для усунення проблем і помилок, виявлених програмою Sandra?
Розділ 3. Автономна і комплексна перевірка функціонування
і діагностика СВТ, АПС і АПК
Деякі з досить інтелектуальних засобів обчислювальної техніки, такі як принтери, плоттери, можуть мати режими автономного тестуванні. Так, автономний тест принтера запускається без підключення до комп'ютера, натисканням комбінацій клавішею на пульті його управління. Принтер, виконуючи наявну в його ПЗУ спеціальну мікропрограму, друкує діагонально всі доступні йому символи, і оператор, переглядаючи і порівнюючи отриману при цьому роздруківку, визначає правильність його роботи в режимах різної щільності та якості друку.
Апаратно-програмна система має можливість автономної перевірки функціонування компонент її обчислювального ядра, використовуючи вбудовані або файли тест-програми. АПС може виконувати і зовнішні тест-програми для її компонент, а також тест-програми комплексного тестування, що імітують багатозадачний і розрахований на багато режими роботи АПС.
Апаратно-програмний комплекс часто складається з окремих АПС, які й можуть бути протестовані автономно, відповідними тест-програмами в рамках самої АПС.
3.1 Функціональний контроль АПС
Контроль функціонування компонент спеціалізованих АПС типу Main Frame здійснюється, під час її роботи, апаратурними засобами (спеціальними схемами контролю суматорів, лічильників, дешифраторів, засобів передачі даних і т. д.). Контроль обчислювального процесу в таких АПС виконується спеціальними програмними засобами, контролюючими правильність виконання алгоритмів обчислень, допустимість одержуваних результатів, їх достовірність. Найчастіше такий контроль використовує метод подвійного перерахунку окремих частин загальної задачі. При розробці спеціалізованих АПС розробляються одночасно і спеціальні тест-програми їх комплексного тестування. Комплексні тест-програм типу ТКП (Тести Контрольно-Перевірочні), повинні періодично запускатися обслуговуючим персоналом, під час планово-попереджувального і поточного технічного обслуговування АПС.
Якщо говорити про АПС типу персональний комп'ютер, то програми комплексного тестування для них практично відсутні, тому що розробка подібних програм, в загальному випадку, неможлива. АПС, використовуючи один і той же обчислювальне ядро (системну плату), можуть мати саму різну апаратну конфігурацію в залежності від завдань, на які вони орієнтовані. Тому, для функціонального контролю РС використовуються тест-програми загального застосування, такі як розглянуті вище CheckIt, NDiags, Sandra і т. п.
3.1.1. Контроль і діагностика компонент системної плати.
Системні плати РС, в залежності від їх модифікацій, можуть містити або тільки власне обчислювач (CPU з його системної обваженням, оперативну пам'ять і систему шин зі своїми контролерами і формувачі), або додатково - деякі з контролерів периферійних пристроїв (НЖМД, відеоконтролер, комунікаційні порти , аудіоконтроллер, мережеві засоби межкомпьютерной зв'язку і т. д.). Це потрібно мати на увазі і, коли розмова піде про контроль та діагностиці системної плати, то буде матися на увазі системна плата мінімальної конфігурації, без інтегрованих у неї контролерів периферійних пристроїв.
3.1.1.1) Контроль роботи CPU і FPU.
Функціональний контроль центрального процесора РС відбувається першим, і обов'язково - при кожному виконанні POST-програми. При цьому тестується файл регістрів процесора, його перемикання з режиму Rм в PM і назад, і його реакція на запити переривання. CPU, як відомо, має власну мікропрограму самотестування, яка запускається автоматично, якщо CPU досить довго перебуває в режимі простою (Ti Idle).
Контроль функціонування CPU можна проводити спеціально, з використанням зовнішніх тест-програм. Так, якщо в програмі CheckIt вибрати пункт меню Tests, а в його контекстному меню пункт System Board, то цей тест перевірить в частині мікропроцесора:
- Загальні функції CPU (General Function),
- Помилки за переривання CPU (Interrupt Bug),
- 32-розрядне множення (32-bit Multiply),
- Захищений режим роботи (Protected Mode),
- Арифметичні функції FPU (NPU Arithmetic Functions),
- Тригонометричні функції FPU (NPU Trigonometric Functions),
- Функції порівняння FPU (NPU Comparison Function).
Якщо в програмі NDiags вибрати пункт СИСТЕМА / ТЕСТ СИСТЕМНОЇ ПЛАТИ, то тест-програма проведе:
- Загальний тест ЦПУ,
- Тест регістрів ЦПУ
- Арифметичний тест ЦПУ,
- Тест захищеного режиму роботи ЦПУ.
Якщо у програмі PC - Doctor вибрати пункт Diagnostics / CPU / Coprocessor, то будуть виконані тести:
- CPU Registers,
- CPU Arithmetic's,
- CPU Logical Operations,
- CPU String Operations,
- CPU Interrupt / Exceptions (/ виключення),
- CPU Buffer / Cache.
- CPU C & T / Cyrix Specific (якщо ЦПУ їх підтримує),
- CoProc Registers,
- CoProc Commands,
- CoProc Arithmetic's,
- CoProc Transcendental,
- CoProc Exceptions,
- CoProc Cyrix / IIT.
Як видно, найбільший набір перевірок пропонує програма PC-Doctor.
3.1.1.2) Контроль засобів системної підтримки CPU
Тестуючі здатності системної підтримки процесора у програми CheckIt вельми скромні. Якщо в програмі CheckIt вибрати пункт меню Tests, а в його контекстному меню пункт System Board, то цей тест перевірить із засобів системної підтримки CPU тільки:
- Контролер (и) DMA і
- Контролер (и) переривань (Interrupt Controllers).
Програма NDiags, при виборі пункту меню СИСТЕМА / ТЕСТ СИСТЕМНОЇ ПЛАТИ, з пристроїв системної підтримки процесора тестує контролер ПДП і контролер переривань.
Програма PC-d octor в пункті Diagnostics / Motherboard тестує ті ж засоби системної підтримки процесора:
- Контролер переривань,
- Контролер ПДП.
3.1.1.3) Контроль і діагностика DRAM
Оперативна пам'ять персонального комп'ютера виконується, як відомо, на мікросхемах динамічного типу, що і відповідає абревіатурі DRAM - Dynamics-Random-Access Memory (динамічна пам'ять довільного доступу). Запам'ятовуючими елементами таких мікросхем є елементарні конденсатори, утворені плаваючими затворами польових транзисторів. Ці переходи можуть перебувати в зарядженому (логічна одиниця) або розрядженому (логічний нуль) станах.
Особливістю динамічної пам'яті, на відміну від статичної, є вимога періодичної регенерації всієї зберігається в ній, тому що запам'ятовують ємності мають тенденцію до саморазряду. Крім того, елементарний запам'ятовує конденсатор пам'яті може розрядитися, якщо в нього потрапить високоенергетична космічна частинка, що не рідкість на земній поверхні. Таким чином, динамічна пам'ять має схильність до перекручувань окремих біт інформації. Це може мати фатальні наслідки для комп'ютера, тому що в DRAM зберігаються як дані, так і робочі програми, і сама операційна система. Спотворення одного біта в машинній команді може призвести до того, що, наприклад, замість операції читання виконається операція запису, яка може зіпсувати дані, програму і навіть саму ОС.
Саме тому динамічна оперативна пам'ять забезпечується схемою паритетного контролю - згортки кожного записаного байта по модулю-2. У відповідальних ЕОМ використовуються коди, що виправляють помилки, наприклад, код Хеммінга. Під час запису, кожен байт інформації супроводжується контрольним розрядом, виробляється схема згортки, а при читанні, тією ж схемою згортки кожен байт перевіряється на парність і, у разі порушення паритету, виробляється немаскіруемое переривання, яке формує повідомлення про помилку DRAM. У цьому випадку автоматичне виконання подальших операцій блокується і на екрані дисплея з'являється повідомлення:
Error Parity DRAM. System Halted (Помилка парності динамічної пам'яті. Система зупинена).
Контроль працездатності оперативної пам'яті РС виконується відповідними секціями POST-програми при кожному включенні живлення комп'ютера, або при "холодному" рестарт системи (натискання кнопки RESET).
При появі симптому помилки DRAM, слід перезавантажити операційну систему і спробувати знову запустити ту ж прикладну програму. Якщо помилка не повториться, то цей випадок класифікується як одиночний збій. Якщо ж помилка повторюється, то це - симптом жорсткої помилки. У такому випадку слід відключити механізм вироблення NMI і запустити програму діагностики помилок пам'яті, наприклад, CheckIt / Tests / Memory. Можна скористатися й послугами програми NDiags, вибравши пункт меню ПАМ'ЯТЬ \ Тест основний (базової) пам'яті, і Тест розширеної пам'яті, а якщо конфігурація передбачає і додаткову пам'ять, то і її тест. NDiags протестує обрану пам'ять наступними шаблонами:
- Записом і перевіркою нулів у всі розряди всіх осередків перевіряється пам'яті,
- Записом і перевіркою одиниць у всі розряди всіх осередків перевіряється пам'яті,
- Пробігом та перевіркою одиниці по всіх розрядами по-черзі в кожному адресі,
- Пробігом та перевіркою нуля за всіма розрядами по-черзі в кожному адресі,
- Записом і перевіркою коду 10101010 в кожну адресу (шаховий код),
- Записом і перевіркою коду 01010101 в кожну адресу (інверсний шаховий код).
Обидві ці програми досить докладно тестують DRAM, але програма CheckIt дозволяє протестувати пам'ять як мінімальним (Quick Memory Test Only), так і розширеним набором тестів і навіть повторити тестування не один раз, а до 999 разів, щоб виявити плаваючі помилки пам'яті. Крім того, програма CheckIt дозволяє локалізувати помилку пам'яті до компоненти (ІМС або модуля SIMM).
Тестування пам'яті за допомогою програми PC-d octor виконується при виборі пункту Diagnostics / RAM Memory. Програма пропонує вибрати режим тестування:
- Fast - швидкий, по одному проходу кожного тесту,
- Medium - середній, по 10 разів,
- Heavy - важкий, по 20 разів,
тип тестування:
- Pattern - 18-ти шаблонний,
- Address - за адресним лініях вибірки ІМС,
- Bus Throughput - випадковими сигналами вибірки,
- Code Test - випадковими кодами.
Далі слід вибрати тип тестованої пам'яті:
- Base - базову пам'ять до 640 КБ.
- Extended - розширену, до 16 МБ.
- Expanded - додаткову, від 1 до 32 МБ,
- UMB - блок вищої пам'яті, від 1 до 1,064 МБ.
Тести можуть виконуватися з різними параметрами: з печаткою протоколу, запам'ятати протокол у файлі, повний протокол або тільки протокол помилок, із завданням адрес для кожного типу пам'яті. Таким чином, можна тестувати не всю, а тільки вибрані ділянки пам'яті.
Тимчасові характеристики оперативної пам'яті під Windows прекрасно визначаються за допомогою програми Sandra, але якщо пам'ять несправна, або помиляється, Sandra просто відмовиться її тестувати. У цьому випадку, можна скористатися програмами, про які згадувалося в підрозділі 2.6.2.
3.1.1.4) Контроль роботи системної шини
Всі типи системної шини, від ISA до PCI та USB, формуються з локальної шини центрального процесора, за допомогою шинних формувачів і контролерів системної шини. Проте, оскільки системна шина не являє собою окремого пристрою, її функціональний контроль безпосередньо неможливий, і несправності системної шини проявляються в одночасному відмову роботи деяких, або всіх зовнішніх пристроїв.
Несправність системної шини може бути локалізована, тільки, якщо уважно спостерігати за виконанням тест-секцій POST-програми, за допомогою аналізатора шини типу Anal Bus. Для більш детальної локалізації несправностей системної шини можна зациклити початкові секції POST-програми та переглядати осцилографом адресні сигнали, сигнали передачі даних по системній шині і сигнали управління шиною: запит і підтвердження захоплення шини, стан ліній запитів переривань, сигнали циклів шини - IOR, IOW, MemR, MemW, Lock, Unlock і т. д. Побіжно переглянути справність шинних формувачів можна, якщо заміряти і порівняти з таблицею еталонних станів рівні напруг на всіх контактах роз'ємів слотів розширення в режимі, обумовленому таблицею еталонних станів ..
3.1.1.5) Контроль ROM BIOS і CMOS-пам'яті
Програма CheckIt на перевірку та тестування ROM DIOS не орієнтована, але може протестувати лічильник годин реального часу, якщо вибрати пункт меню Tests / Real Time Clock. Цей тест складається з:
- Порівняння реального часу з часом DOS - Compare Real-Time Clock time to DOS time,
- Порівняння реальної дати з датою DOS - Compare Real-Time Clock date to DOS date,
- Порівняння минулого часу - Compare Elapsed Time.
Програма NDiags в пункті меню СИСТЕМА / ТЕСТ СИСТЕМНОЇ ПЛАТИ містить вікно перевірки годинника реального часу (ЧРВ), перевірка яких складається з:
- Перевірки вироблення сигналу запиту переривання від ЧРВ і
- Тесту таймер DOS.
Якщо вибрати пункт СИСТЕМА / СТАТУС CMOS, то буде перевірено:
- Стан батареї живлення CMOS,
- Годинник поточного часу в CMOS,
- Опитування контролера жорсткого диска на відповідність його параметрів записаним в CMOS,
- Правильність конфігурації оперативної пам'яті,
- Правильність апаратної конфігурації,
- Правильність контрольної суми CMOS-пам'яті.
Програма PC-d octor, в пункті Diagnostics / System Board, містить контекстне меню, в яке входять і пункти перевірки ROM BOIS, CMOS і RTC Clock:
- System Timer - перевірка переривань від таймер DOS,
- BIOS Timer - порівняння DOS-таймера з таймером годин реального часу,
- RTC Clock (лічильник годин в системі CMOS), перевіряє правильність оновлення лічильника, період повторення позначок переривань від годинника, переривання від RTC-будильника і відповідність поточних годин і дати
- CMOS RAM - перевіряє пам'ять CMOS шаблонним тестом, як оперативну.
Контрольні питання.
1. Якими засобами може бути проведений контроль функціонування CPU? FPU?
2. Які режими поглибленої діагностики DRAM надає програма CheckIt?
3. Які режими, на відміну від CheckIt, надає програма PC-doctor для тестування DRAM?
4. Як можна перевірити функціонування засобів системної підтримки CPU PC?
3.1.2 Контроль і діагностика периферійних пристроїв АПС
Як вже було сказано на початку даного розділу, деякі периферійні пристрої можуть мати режим автономної перевірки, без участі обчислювального блоку, але при автономному тестуванні можуть виявитися неперевіреними засоби зв'язку цих ПУ з центральним обчислювально-керуючим пристроєм (CPU). Для перевірки периферійних пристроїв у комплексі з центральним обчислювачем, слід використовувати програми комплексного тестування.
3.1.2.1) Контроль та діагностика засобів введення оперативної інформації.
Клавіатура.
Контролер клавіатури тестується POST-програмою перед завантаженням операційної системи. Спеціальна секція POST-програми, після скидання і ініціалізації клавіатури, перевіряє відсутність "залиплими" клавішею. Як відомо, утримання клавіші в натиснутому стані, через невеликий період часу, який може бути заданий спеціально в пункті Advanced CMOS SetUp / Typematic Rate Delay (установка розширених параметрів CMOS / час затримки автоповтора) утиліти SETUP, змушує контролер клавіатури повторювати введення того ж символу з заданою частотою. "Залиплими" клавіша призводить до того ж ефекту, що і фіксується POST-програмою з видачею відео коду типу
хх 301
де хх - порядковий номер "залиплими" клавіші.
Більш докладно можна протестувати клавіатуру вбудованою (якщо вона є) або зовнішнього тест-програмою.
Програма CheckIt у пункті меню Tests / Input Devices / Keyboard призначена для перевірки клавіатур РС / ХТ, АТ і розширеної в режимах:
- Press Each Key - перевірка спрацьовувань всіх клавішею,
- Typematic Repeat Test - перевірка автоповтор при утриманні клавіші,
- Keyboard Lights Test - перевірка індикаторів клавіатури.
Якщо при перевірці спрацьовувань клавішею знайдеться не спрацьовує, чи нечітко спрацьовує клавіша, потрібно розібрати клавіатуру, у вимкненому стані клавіатури перевірити тестером або мультиметром факт замикання її контактів при натисканні. Залежно від конструкції клавіатури, промити спиртом, відрихтувати контактну групу цієї клавіші (шілдовая клавіатура), або замінити цілком модуль несправної клавіші. Порушення контактних з'єднань або друкованого монтажу в клавіатурах плівкового) мембранного) типу невідновні без заміни всієї мембрани. Розкладка клавішею по мембрані дуже специфічна для кожної моделі клавіатури, так що, в цьому випадку доцільніше просто замінити клавіатуру цілком.
Якщо ж в клавіатурі шілдового типу виявлена несправність групи клавішею, то ймовірність несправностей всіх клавішею цієї групи малоймовірна. Найімовірніше, дефект укладений у відмові дешифратора рядків матриці клавішею, або у відмові одного з інформаційних входів контролера, або в обриві зв'язку цієї групи клавішею з виходом дешифратора рядків або інформаційним входом контролера. Для локалізації подібної несправності потрібно, перш за все, за принциповою схемою клавіатури розібратися, як організована в ній матриця клавішею. Може виявитися, що вся несправна група належить одному рядку і крім них, у тій же рядку немає справних клавішею, тоді ймовірно несправний вихід дешифратора, або обірвалося його зв'язок з рядком матриці клавішею. Друге припущення легко перевіряється мультиметром. Для перевірки роботи дешифратора потрібно включити комп'ютер і перевірити осцилографом наявність негативних імпульсів на виходах дешифратора і якщо їх немає - замінити ІМС дешифратора. Слід мати на увазі й те, що різні клавіатури можуть мати різну розкладку клавішею по матриці, тому для довідки потрібно використовувати принципову схему клавіатури саме цієї моделі.
Якщо виявиться, що вся несправна група належить одному стовпцю і крім них, у тому ж стовпці немає справних клавішею, тоді, ймовірно, несправний інформаційний вхід контролера, пов'язаний з цим стовпцем, або обірвався зв'язок його зі стовпцем клавішею. Друге припущення також перевіряється мультиметром. Для перевірки першого припущення потрібно включити комп'ютер і перевірити осцилографом наявність негативних імпульсів на цьому вході контролера, утримуючи однією з клавішею цього стовпця і якщо вони є - доведеться замінити ІМС контролера.
Якщо крім несправних клавішею в тому ж рядку або стовпці є і працюють клавіші, то дефект, ймовірно, укладений в обриві друкованого шлейфу, що з'єднує клавіші в рядок, або стовпець відповідно. Усувається подібний дефект установкою дублюючої перемички, що з'єднує вихід однієї з несправних клавішею рядка (стовпця) - з одного зі справних, того ж рядка (стовпця).
Помилка при перевірці автоповтора свідчить про несправність контролера клавіатури, встановленого на платі клавіатури.
Помилки при перевірці індикаторів вимагають, для їх локалізації, аналізу роботи їх схем. Управляє запалюванням і гасінням індикаторів контролер клавіатури по командах, отримуваних ним від центрального процесора, по перериваннях від активної програми. Світлодіоди індикаторів отримують живлення від джерела +5 В, струм через них обмежується спеціальними резисторами, а протікання струму або його відсутність управляється станом підсилювальних елементів (часто - ІМС інверторів). Інвертори, у свою чергу, управляються безпосередньо виходами відповідних портів контролера. Якщо не запалюється чи не гасне індикатор, потрібно перевірити логічним пробником або мультиметром подачу на нього живлення +5 В, потім відповідність падіння напруги на світлодіоді його характеристиці, падіння напруги на струмообмежувальні резистори, потім на виході і вході інвертора, нарешті, на відповідному виході контролера . Змінити стан контролера натисканням відповідної клавіші, під час проходження тесту, неможливо (ним керує сама тест-програма) і під час локалізації місця несправності потрібно використовувати відповідний крок тест-програми.
Програма NDiags виконує ті ж тести (окрім тесту автоповтора), а при перевірці натискання клавішею додатково висвічує скан-код клавіші, клавіші. Це може бути важливо, якщо всі клавіші спрацьовують, але плутають скан-коди. Це може бути наслідком порушення таблиці переведення коду сканування матриці клавішею в скан-код клавіатури, що знаходиться в ПЗП контролера клавіатури. Цей дефект може виникати і внаслідок некоректного ремонту клавіатури, коли ІМС контролера клавіатури була замінена на ІМС контролера від клавіатури іншого типу.
Програма PC - Doctor в пункті меню Diagnostics / System Board / Keyboard проводить тестування контролера клавіатури, точніше - його частини, розташованої на системній платі, в режимах:
- Completed - укомплектованість, наявність,
- KBD Power-On Self test - самотестування по включенню живлення,
- KBD IRQ Test - перевірка вироблення запиту переривання IRQ1 від клавіатури,
- KBD Interface Test - перевірка роботи інтерфейсу клавіатури.
У пункті Interactive Tests / Keyboard містяться три тести:
- Keyboard Keys - тест натискання клавішею з індикацією скан-кодів,
- Keyboard LEDs - тест світлодіодних індикаторів стану клавіатури,
- Keyboard Repeat - тест автоповтора.
Маніпулятори.
Для перевірки маніпуляторів "миша" можна скористатися файлом тесту маніпулятора (test.exe), зазвичай наявними на дистрибутивної дискеті з драйвером миші. Тест дозволяє перевірити функції маніпулятора і його налаштування, такі як позиція курсору миші, область і швидкість переміщення маніпулятора, символ, що ідентифікує курсор і т. д. Можна використовувати і тест-програми загального тестування.
Програма CheckIt надає в пунктах меню:
- Tests / Input Devices / Mouse - тестування маніпулятора миша,
- Tests / Input Devices / Joystick - тестування ігрового маніпулятора.
При тестуванні миші програма пропонує перевірки:
- Press each mouse button - перевірка натискання кнопок миші,
- Move mouse to screen top - перевірка переміщення курсору по екрану вгору,
- Move mouse to screen bottom - перевірка переміщення курсору по екрану вниз,
- Move mouse to screen left - перевірка переміщення курсору по екрану вліво,
- Move mouse to screen right-перевірка переміщення курсору по екрану вправо.
Програма NDiags в пункті меню ІНШІ / ТЕСТ МИШІ пропонує аналогічні перевірки.
Програма PC - Doctor також дозволяє тестувати маніпулятори перевіркою спрацьовування їх кнопок і переміщення курсору, із зазначенням його поточних координат.
Всі три програми можуть протестувати ігровий Кемпстон-джойстик: правильність його центрування і спрацьовування його кнопок. Для тестування пропорційного джойстика слід скористатися спеціальними тестами, які прикладаються до дистрибутиву його драйвера, т. к. конструкцій, логічних організацій, функціональних можливостей і різновидів їх застосувань так багато, що універсальної програми їх перевірки просто не може бути.
3.1.2.2) Контроль та діагностика засобів виведення оперативної інформації
Відеопідсистема.
Наявність, справність портів введення-виведення і самодіагностика відеоконтролера (відеокарти) тестується POST-програмою перед завантаженням операційної системи.
Детальний тестування відеомонітора в автоматичному режимі без участі оператора неможливо, тому що сама програма не може перевірити правильність відображення шрифтів, лінійність розгортки, колірну палітру, правильність відпрацювання атрибутів символів і т. д. Тест-програма тільки генерує і виводить на екран монітора відповідні картинки, забезпечуючи зображення вказівками ознак правильної роботи, а оператор, виконуючи вказівки програми, повинен відповідати програмі - чи відповідає зображення вимогам програми.
Вбудована програма ROM Diagnostic, програми сервісних плат RACER, ROM & DIAG і комплексу PC-tester містять відповідні пункти перевірки відеопідсистеми РС, але, в силу обмеженості місткості їх пам'яті, повноцінну перевірку організувати не можуть. Тому, для більш ретельної перевірки якості відеосистеми слід скористатися зовнішніми (завантажуваними) тест-програмами.
Програма CheckIt має пункт меню Tests / Video, який складається з трьох основних частин:
Video RAM - для автоматичної перевірки відео-пам'яті та апаратних засобів підкачки. Спочатку різними шаблонами перевіряється запис і читання відеопам'яті., При цьому тесті на екрані з'являються дивні зображення, тому що інформація у відеопам'яті, завжди завжди формує зображення на екрані, але далеко не всі шаблони тесту перевірки відеопам'яті формують осмислене зображення. На наступному кроці програма формує відео сторінки, виводом на екран цифр різних кольорів, причому цифри, з яких сформовано екран, відповідають номерам відео сторінок.;
Text - перевіряє всі текстові режими, доступні даному РС. Тест складається з 10 кроків, що представляють оператору різні зображення. На кожному екрані, у лівому верхньому куті відображаються назва кроку, режим екрану і номер поточного кроку. Що повинен оператор побачити на екрані, повідомляється перед початком кожної групи режимів і оператор, виконуючи ці завдання, повинен повідомити програмі, чи відповідає зображення вимогам програми, на кожному кроці тесту. У перших п'яти пунктах тесту на екран виводяться набори всіх символів ASCII різними квітами і з різною роздільною здатністю, на наступних п'яти - символи з різними атрибутами, на останній - 8 різнокольорових смуг з контрастними рядками тексту.
Graphics - перевіряє графічні режими роботи відеосистеми. Висновок сітки дозволяє оцінити лінійність горизонтальної і вертикальної розгорток, а наступним тестом - виводяться 6 екранів з кольоровими блоками; колір кожного блоку повинен відповідати написи про його кольорі. Це дозволяє оцінити правильність роботи цветообразующіх вузлів відеокарти і монітора. На наступних трьох екранах виводиться кожного разу один з трьох основних кольорів, що допомагає оцінити чистоту цвіту по всьому полю екрану.
Деякі з тест-режимів програми, на конкретному комп'ютері можуть працювати неправильно, тому що не всі типи відеопідсистем підтримують максимальний дозвіл і частоти розгорток, а тест написаний по-максимуму. Так що, якщо якісь режими виконуються неправильно, потрібно звернутися до технічного опису даної відеосистеми і тільки тоді можна буде зробити висновок - це помилка відеосистеми, або ці режими просто не підтримуються даної відеосистемою РС.
За симптомами неправильної роботи відеосистеми можна досить впевнено визначити місце несправності з точністю до вузла підсистеми. Так, наприклад,
- Якщо на екрані відеомонітора немає розгортки, та органами регулювання яскравості і контрастності її отримати не вдається, то, ймовірно, несправний генератор рядкової розгортки відеомонітора, або схема вироблення високої напруги (25 кіловольт) для живлення третій анода кінескопа в відеомоніторі;
- Якщо на екрані замість повної розгортки кадру видно тільки яскрава горизонтальна лінія, то - несправний вузол кадрової розгортки відеомонітора;
- Якщо на екрані замість повної розгортки кадру видно тільки яскрава вертикальна лінія, то - несправний вузол рядкової розгортки відеомонітора;
- Якщо при перевірці чистоти кольору спостерігається нерівномірність фарбування по площі екрана, помітні переходи, наприклад, червоного у фіолетовий, то це - наслідок намагніченості маски екрану. Розмагнітити маску кінескопа можна спеціальною котушкою розмагнічування. Подібний симптом може також бути наслідком неправильної роботи схеми зведення променів відеомонітора.
- Якщо при перевірці текстових режимів у деяких з них виявляються спотворення або відсутність окремих символів, можна впевнено сказати, що це - помилка знакогенератора, який розташований на відеокарті;
- Якщо символи виводяться вірно, але з неправильними атрибутами, то це помилка контролера електронно-променевої трубки (ЕПТ), розташованого на відеокарті;
- Якщо в режимах виведення сітки виявляються нерівномірності розмірів її осередків, або спотворення типу «бочка» або «подушка», можна зробити висновок, що неправильно працює схема лінеаризації розгортки, розташована в відеомоніторі;
- Якщо спостерігається нестабільність зображення по вертикалі, то це - наслідок невірної роботи схем кадрової синхронізації. Щоб визначити місце несправності (відеокарта, або відеомонітор), потрібно переглянути осцилографом імпульси кадрової синхронізації на виході відеокарти і, якщо там все в порядку, то несправність укладена в ланцюзі синхронізації генератора кадрової розгортки відеомонітора;
- Якщо має місце нестабільність зображення по горизонталі, або вертикальні межі зображення не збігаються з краями екрана, або спостерігається повне розсипання зображення, значить - помилка у схемі рядкової синхронізації. Локалізація місця подібної несправності аналогічна кадрової;
- Якщо якийсь з основних кольорів виводиться як додатковий (наприклад, червоний виводиться жовтим), то це говорить про те, що друга складова цього додаткового кольору (в даному прикладі - зелена) не управляється, тобто не гаситься при виведенні червоного кольору. Попередня локалізація подібної несправності - канал зеленого, а уточнення місця виникнення дефекту аналогічно локалізації несправностей синхронізації;
- Якщо деякі додаткові кольори виводяться основними, (наприклад блакитний виводиться зеленим), то несправний канал синього кольору, тобто не управляється синя складова.
- Якщо всі кольори не відрізняються за яскравістю (наприклад, червоний від світло-червоного і т. п.), то це - несправність в каналі яскравості (інтенсивності). Локалізація - аналогічна попередньому.
Для точного знаходження місця несправності слід скористатися функціональної, а потім - принциповій схемами виділеного вузла (відеокарти, відеомонітора) і стандартної КІА (осцилограф і ін), переглядаючи сигнали синхронізації, колірних складових, сигналів інтенсивності в тому режимі тесту, де цей дефект виявлений. Для довідки, можна скористатися параметрами сигналів справного каналу.
Метод заміни підозрюваного пристрою на явно справний (відеокарта, монітор) не може бути рекомендований, тому що є серйозний ризик зіпсувати справний пристрій. Якщо попередня локалізація виявиться неправильною, а друга складова відеопідсистеми має серйозний дефект, наприклад, висока напруга на входах або виходах інтерфейсу, то заміна першої компоненти може спричинити за собою вихід з ладу заміненої справної компоненти.
Методи тестування подібні програмі CheckIt пропонує і програма NDiags, у пункті меню Відео, відрізняючись тільки дещо більшим набором режимів тестування.
Програма PC-d octor відрізняється заглибленістю режимів тестування. У пункті меню Diagnostics / Video Adapter пропонуються пункти:
- Video Memory - шаблонне тестування відеопам'яті,
- Video Pages - тестування восьми відеосторінок,
- VGA Controller Registers - тестуються регістри контролера, і якщо виявлена версія відеокарти VESA чи SVGA, то і в їх стандартах,
- VGA Color-DAC Registers - тестуються 6-бітові регістри колірних складових, всього з палітрою з 262144 колірних відтінків.
У пункті меню Interactive Tests пропонуються тести:
- Character Sets - 12 модифікацій в текстових і графічних режимах,
- Color Palettes - 12 модифікацій в графічних режимах кольорової палітри,
- Monitor Quality - пропонує своє контекстне меню:
- Solid Block - чисто білий екран високої яскравості,
- Flashing Block - білий екран з атрибутом мерехтіння,
- Vertical Lines - висновок чергуються чорних і білих вертикальних смуг,
- Horizontal Lines - висновок чергуються чорних і білих горизонтальних смуг,
- Checkerboard - на екран виводиться чорно-біла шахматка,
- Flashing Checkerboard - на екран виводиться чорно-біла шахматка з мерехтінням,
- VGA Functionality зі своїм підменю:
- Horizontal Pan - на екран виводиться рамка з хитанням по горизонталі,
- Vertical Pan - на екран виводиться рамка з хитанням по вертикалі,
- Display Start Address - періодичне переключення 1-й і 2-ї сторінок,
- Split Screen - періодичний скролінг двох сторінок по вертикалі,
- Split Screen with Horizontal Pan - періодичний скролінг двох сторінок по горизонталі,
- 512 Display Characters - висновок 512 ASCII-символів у стандартах 9х16 і 8х8 пікселів.
Контрольні питання.
1. Якими засобами можна перевірити функціонування клавіатури і маніпуляторів РС?
2. Що означає POST-код хх301?
3. Якими засобами можна протестувати маніпулятори?
4. Якими засобами можна протестувати відеопідсистему РС?
5. Що, ймовірно несправне в відеопідсистемі РС, якщо на екрані відеомонітора тільки одна яскрава вертикальна смуга?
6. Що, ймовірно несправне в відеопідсистемі РС, якщо деякі додаткові кольори виводяться як основні?
3.1.2.3) Функціональний контроль і діагностика НЖМД
Якщо в підсистемі жорсткого диска (контролері, накопичувачі, з'єднувальних кабелях і т. д.) виникає несправність, вона може бути виявлена при виконанні відповідних секцій POST-програми, при цьому на екран дисплея виводиться POST-код помилки. Помилки з кодами 17хх - свідчать про несправності накопичувачів і контролерів з інтерфейсом ST-506/412, з кодами 104хх - про несправності тих же пристроїв з інтерфейсом ESDI, з кодами 210хх - про несправності накопичувачів і HOST-адаптерів SCSI. Конкретні коди помилок та їх опис можна знайти в спеціальній літературі.
У багатьох випадках диск не перебуває тому, що:
- Неправильно встановлений тип диска в CMOS-пам'яті;
- Неправильно встановлена конфігурація диска (перемичка статусу накопичувача);
- Неправильно підключений кабель управління до НЖМД;
- "Залипання" дисків і головок.
У старих MFM-дисках їхній статус може бути встановлений за допомогою утиліти SetUp, з використанням таблиці, наявної в самій утиліті (тип 1, 2, 3 і т. д. до типу 46). Якщо ж параметри диска не підходять під жоден з відомих утиліті SetUp типів, то може бути використаний тип 47 - User. При цьому параметри диска: кількість циліндрів, головок, секторів на доріжку, при необхідності - циліндр прекомпенсаціі і зона паркування головок, повинні бути задані оператором вручну. Сучасні дисководи мають службову запис параметрів на самому диску, в цьому випадку, вони можуть бути лічені і встановлені в CMOS самої утилітою SetUp, якщо вибрати в меню SetUp пункт Auto Detect Hard Disk.
Конфігурування НЖМД.
Способів завдання адреси пристрою на каналі шини АТА існує два - за допомогою кабельної вибірки або явним завданням адреси на кожному з пристроїв.
Режим кабельної вибірки включається установкою на диску перемички CS (Cabel Selekt). У цьому випадку обидва пристрої на шині конфігуруються однаково - в режим CS, а адреса пристрою визначається його положенням на спеціальному кабелі-шлейфі. На відміну від звичайного кабелю, у якого всі однойменні контакти всіх роз'ємів рівнозначні, в цьому кабелі контакт 28 (CSEL) для влаштування-0 (Master) заземлений через хост-адаптер, а для пристрою-1 (Slave) - не підключений (перерізаний в кабелі-шлейфі). Кабельна вибірка буде працювати, якщо її застосування підтримується і задано на всіх пристроях даного каналу шини, включаючи хост-адаптер. Недоліком такої вибірки є прив'язка фізичного підключення диска до кабелю: диск-0 повинен бути підключений до ближнього від адаптера роз'єму шлейфу, а диск-1 - до далекого.
Режим явною адресації використовує звичайний «прямий» кабель. У цьому випадку перемичка в положення CS не встановлюється, а адресу кожного з пристроїв задається перемичками, склад яких у різних моделей НЖМД варіюється. Досить вказати пристрою його номер (0 або 1) або роль (Master або Slave), але в пристроях, розроблених до прийняття стандарту АТА, ведучому (Master) диску ще «підказували» наявність веденого (Slave). Таким чином, на дисках IDE можна побачити наступні джампери:
M / S - якщо на шині присутній лише один пристрій, воно повинно конфігуруватися як Master. Якщо пристроїв два, то друге має конфігуруватися як Slave. Іноді джампер того ж призначення позначається як «C / D» (диск C: / диск D:), але для другого каналу IDE таку назву вже некоректно.
SP (Slave Present), DSP (Drive Slave Present) - встановлюється на диску-0 (Master) для вказівки на присутність диска-1 (Slave). Якщо цей перемикач встановлений, а пристрій-1 не підключено, BIOS видасть повідомлення про помилку.
ACT (Drive Active) - встановлюється на диску-0 (зустрічається рідко).
Для повністю АТА-сумісних дисків (наприклад, моделі Seagate), джампери SP DSP не потрібні і відсутні. Перемичка ставиться тільки на диску-0, а наявність диска-1 Master визначить автоматично.
При конфігуруванні дисків потрібно враховувати ту обставину, що перестановка джамперів сприймається пристроєм навіть не по апаратному скиданню (кнопці RESET), а тільки при включенні харчування.
При установці на один шлейф двох різнотипних не-АТА пристроїв можливі нерозв'язні проблеми.
Кабель управління повинен підключатися до контролера (або адаптера) і дисководу з дотриманням нумерації контактів роз'ємів: перший провід шлейфа, зазвичай відрізняється кольором, - до перших контактів роз'ємів. В іншому випадку диск опізнаватися не буде, і ознакою такої помилки є постійне світіння індикатора "Дисковод вибраний".
Сучасні версії PnP BIOS і відповідні їм диски дозволяють не вказувати тип IDE диска, якщо вибрати в SetUp опцію AUTO, для автоматичної установки його типу під час POST-процедури, з відповіді на команду ідентифікації диска. Накопичувачі на жорстких дисках, що підключаються до зовнішніх інтерфейсів шин USB і FireWire конфігуруються вже на етапі завантаження операційної системи.
Зберігання даних на магнітному носії завжди супроводжується появою помилок. Причин для яких може бути безліч: дефект поверхні носія, випадкове перемагнічування ділянки носія, потрапляння під голівку сторонньої частки, неточність позиціонування головки над треком, коливання голівки по висоті, викликане зовнішньої вібрацією або ударом по корпусу накопичувача, доглядом різних параметрів накопичувача через старіння, зміни температури, тиску і т. п. Незалежно від причин, помилки повинні бути виявлені і, по можливості, виправлені.
Для контролю достовірності зберігання інформації на диску, застосовується CRC-код (циклічна контрольна сума) для поля даних, який дозволяє фіксувати помилки деякої кратності, і часто, код ECC, здатний, внаслідок великої надлишковості, - і виправляти деякі помилки. Якщо сектор зчитується з помилкою (не збігається підрахована контрольна сума із записаною в тому ж секторі), то драйвер робить спробу виправити цю помилку з використанням коду ЕСС. Якщо виправлення виявляється неможливим, то контролер виконує повторні зчитування і, при випадковому характері помилки, шанси правильно прочитати сектор при повторних читаннях, досить великі. Однак, якщо помилка викликана, наприклад, неточністю позиціонування головки на трек, пов'язаної з відходом параметрів, повторне читання може і не дати позитивного ефекту. Накопичувач з кроковим двигуном, в цій ситуації, може тільки повторити позиціонування з попередньою рекалібровкой - повернутися на нульову доріжку і знову "дошагать" до потрібного циліндра; це іноді допомагає. У приводу з рухомою котушкою, більше можливостей для забезпечення оптимального положення голівки. Для цього сервосистеми може похитати голівку щодо центрального положення, заданого сервометкамі, і знайти положення голівки, в якому дані читаються вірно. Якщо і в цьому випадку не вдається прочитати сектор без помилки, контролер сигналізує про це установкою біта помилки в байті стану, на що програма (або операційна система) повинна відреагувати повідомленням типу "CRC Data Error".
Якщо контролеру ніяк не вдається достовірно прочитати дані з сектора, то такий сектор повинен бути виключений з подальшого використання, інакше численні повторні спроби звернення до цього сектору будуть безрезультатно віднімати масу часу, що помітно знизить продуктивність комп'ютера. На рівні накопичувача, відмітка про дефектність сектора робиться в заголовку сектора, запис до якого, як відомо, здійснюється тільки під час низькорівневого форматування диска, але сучасні вбудовані контролери дисків IDE самі обробляють виявлення дефектних секторів і замість них підставляють резервні. Так що для користувача, дефектні сектори дисків АТА і SCSI виявляються невидно. Однак, проста підстановка номери резервного сектора в заголовок сектору призведе до порушення послідовності секторів в кластері. Щоб цього уникнути, інтелектуальні контролери виробляють зрушення даних у всіх секторах, наступних за дефектним, на один сектор тому (ця процедура називається Defective Sector Slipping), після чого, звернення до послідовної ланцюжку секторів знову стане "гладким".
Надійність зчитування інформації з диска у великій мірі залежить від точності позиціонування. Позиціонування, що забезпечується сервоприводом, особливо з виділеної сервоповерхностью, може бути не оптимальним для кожної головки і вимагати корекції. Інтелектуальні контролери зберігають карту відхилень для всіх циліндрів і головок, яка створюється і коригується в процесі роботи. Процес автоматичної термокалібровкі накопичувача (Thermal Calibration або T-Cal) запускається контролером автоматично і досить випадково, і стає помітним користувачеві, тільки якщо раптом вінчестер, до якого немає звернення, "починає жити своїм життям", виконуючи серію позиціонування.
Дискові накопичувачі є, мабуть, тією частиною комп'ютера, відмова якої обертається найбільшими збитками, в сенсі втрати даних. Природно, їх надійність намагаються підвищувати всіма можливими способами, але відмови все-таки трапляються. Відмови НЖМД поділяють на передбачувані та непередбачувані.
Передбачувані відмови (Predictable Failure) є наслідком поступового відходу параметрів від номінальних значень, коли цей догляд переходить певний поріг. Якщо спеціально контролювати такі параметрами диска, як час розгону шпиндельного двигуна до потрібної швидкості, час, що витрачається диском на позиціонування, відсоток помилок позиціонування, висота польоту головок, продуктивність (що залежить від кількості вимушених повторів для успішного виконання функцій), кількість використаних резервних секторів та інших параметрів, то стає можливим передбачення відмов. Повідомлення про наближення відмов операційній системі і користувачеві дозволяє вжити необхідних заходів для запобігання втрати даних на диску.
Цілям попередження відмов служить технологія SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology - технологія самоспостереження, аналізу та повідомлень), що застосовується в сучасних накопичувачах. Ця технологія, розроблена фірмою Seagate, має коріння в технології IntelliSafe, фірми Compaq, і PFA (Predictive Failure Analysis - аналіз передбачуваних відмов), фірми IBM.
Завдання стеження за параметрами накопичувача при цьому покладаються на контролер, а програмного забезпечення залишається тільки періодично перевіряти, чи все в порядку в накопичувачі, або наближається час відмови. Специфікації SMART існують у двох версіях - для інтерфейсів ATA і SCSI, які розрізняються як по системах команд, так і за способами повідомлень про стан накопичувача. Звичайно, залишаються непередбачувані відмови (Non-Predictable Failure), які трапляються раптово, але вони викликаються, найчастіше, відмовами електронних компонент накопичувача, під дією імпульсних перешкод, або від механічних вузлів накопичувача - внаслідок зовнішніх вібрацій і ударів. При дотриманні ж правил експлуатації накопичувачів їх ймовірність не настільки велика, як передбачені відмови.
Контрольні питання.
1. Про що сигналізує POST-код 104хх?
2. Як ідентифікуються НЖМД при їх підключенні через кабель-селект?
3. До чого призводить установка на один шлейф двох різнотипних НЖМД?
4. Як захищаються НЖМД від помилок позиціонування? від інформаційних помилок?
5. Що таке передбачувані відмови НЖМД і внаслідок чого вони виникають?
6. Що являє собою технологія SMART і яким цілям вона служить?
3.1.2.4) Контроль і діагностика несправностей пристроїв виводу аудіоінформації
Конфігурування звукових карт.
До більшості звукових карт додаються настановні програми, які аналізують конфігурацію АПС і шукають ресурси, ще не використовувані іншими пристроями. Це надійний метод конфігурування, але слід мати на увазі, що якщо якийсь пристрій в момент аналізу не активно, то воно може бути і не виявлено. За замовчуванням, для звукових карт призначається IRQ5, але деякі з звукових карт можуть працювати тільки з певними IRQ. Наприклад, карта Sound System фірми Microsoft може працювати з IRQ 7, 9, 10 або 11, а карта Sound Man фірми Logitech - IRQ 2, 3, 5, 7, 10, 11, 12 або 15. Так, друга може вкластися в резерв, а перша повинна бути реконфигурирован.
Симптоми конфліктів через IRQ - раптові зриви звучання або навпаки, що не припиняється звук.
Звукова карта може використовувати кілька каналів DMA, але канал 2 - зарезервований для контролера НГМД, канал 4 - для каскадування першого контролера DMA, 5, 6 і 7 - використовуються для підвищення продуктивності комп'ютера в середовищі Windows, так що їх займати звуковою картою не слід; залишаються канал 1 (часто резервується для сумісності з Sound Blaster) і канали 0 і 3. Основний симптом конфліктів через каналів ПДП - відсутність звучання в аудіосистемі.
Перевірити функціонування виведення аудіоінформації на вбудований динамік РС можна, наприклад, за допомогою тест-програми NDiags, якщо вибрати пункт меню ІНШІ / ДИНАМІК. Втім, якщо при завантаженні DOS видається штатний звуковий сигнал про нормальне завершення POST-програми, це говорить про справність таймер і вбудованого динаміка. Якщо комп'ютер обладнаний звуковою картою і звуковими колонками, то при завантаженні ОС Windows видається системне запрошення у вигляді невеликої музичної фрази. Це свідчить про справність аудіо підсистеми РС. Якщо ж аудіоінформація не виводиться, то це - симптом несправності аудіо підсистеми, чи конфліктів звукової карти з іншим периферійним пристроєм.
Тестуючих програм для звукових карт ще не багато, тому рекомендується наступний порядок локалізації несправностей аудіо-підсистеми за симптомами:
1. Немає звуку:
- Перевірити, підключені чи звукові колонки;
- Підключені вони до гнізда лінійного або потужного виходу відеокарти, відповідно до типу використовуються колонок;
- Подається Чи харчування на активні колонки;
- Чи правильно налаштований програмний мікшер (регулювання гучності буває і на шпальтах, і у вікні програми відтворення);
- Перевірити, чи сумісна поточна програма з даною звуковою картою (часто ігри вимагають конкретних налаштувань звукової карти);
2. Працює тільки один з двох каналів:
- Чи не використовується двоконтактну вилка для підключення стереофонічної системи;
- Завантажений драйвер звукової карти (Без його завантаження через файл config.sys, в деяких платах працює тільки лівий канал);
3. Т реском в гучномовцях:
- Не розташована чи звукова карта дуже близько до інших картах розширення (звукову карту слід розташовувати в слот, максимально віддалений від інших карт);
- Не розташовані чи активні колонки занадто близько від відеомонітора;
4. після установки звукової карти комп'ютер не запускається:
- Причина може бути в тому, що картка не вставлена в слот;
5. з'являються про шпарко парності і зависання:
- Чи немає конфлікту з-за використання одного з каналів ПДП одночасно звуковою картою та іншим периферійним пристроєм;
- Чи відповідає призначений канал ПДП конкретної встановленої звуковий карті;
- Чи немає конфлікту з-за адрес портів введення-виведення;
- Чи використовується канал ПДП-1, для забезпечення сумісності з Sound Blaster;
6. після підключення звукової карти перестав працювати джойстик:
- Чи не використовуються відразу два ігрових порту;
- Чи не занадто швидкодіючий комп'ютер для даної гри (деякі ігрові порти погано працюють з швидкодіючими комп'ютерами).
Контрольні питання.
1. Як можна протестувати аудіо підсистему РС?
2. На які канали DMA можна конфігурувати звукову карту?
3. Як виявляються конфлікти звукової карти з-за неправильного призначення IRQ?
3.1.2.5) Функціональний контроль інших периферійних пристроїв введення і виведення інформації АПС.
Стандартні зовнішні периферійні пристрої включають в себе принтер, плоттер, маніпулятор "миша", дигитайзер, сканер і модем.
Принтери.
Існує безліч різноманітних моделей принтерів, що відрізняються за типами, швидкостям роботи і можливостям. За типами принтерів відомі: матричні - струменевий і ударної дії, і посторінкові - лазерний. Кожен з цих типів (і часто - моделей) принтерів має свої особливості автономної та комплексної перевірки. З точки зору технічного обслуговування їх функціональний контроль проводиться в автономному і комплексному режимах.
Автономний контроль полягає у перевірці відпрацювання команд перекладу рядка, формату. запуску діагонального тесту друку символів в автономному режимі (Off Line), з використанням вбудованої в контролер принтера тест-програми. Інструкція по експлуатації кожного принтера містить відомості про запуск автономного тесту його перевірки.
Комплексний функціональний контроль здійснюється в режимі зв'язку з комп'ютером (On Line), запуском друку спеціальних тест-наборів, з використанням різних загальних або спеціалізованих діагностичних програм. Можна також перевірити принтер штатної роздруківкою будь-яких текстових та бінарних файлів. Для швидкої перевірки функціонування принтера можна скористатися в DOS клавішею <Print Screen>, за якою DOS друкує вміст екрану монітора. Якщо <Print Screen> друкує нормально, а прикладна програма - ні, то проблема криється - у неправильному драйвері принтера, або неправильних параметрах зв'язку (конфігурація принтера), або зіпсованому друкується файлі.
Плоттери.
Плоттери (Графобудівники) поширені в проектних і архітектурних організаціях, і використовують векторний принцип формування зображень на паперовому носії. На відміну від інших периферійних пристроїв, таких як принтери та модеми, що конфігуруються і управляються самим комп'ютером, плоттер потрібно конфігурувати як з комп'ютера, так і до самого плоттера. Так, багато хто з його параметрів, такі як швидкість переміщення малює пера і точність його позиціонування, можна вибирати на самому плоттері і навіть перемикати їх, в процесі його роботи. Плоттер є одним із самих складних пристроїв, в плані його підключення до комп'ютера, тому що чи не кожна з прикладних програм вимагає особливої конфігурації з'єднувального кабелю. Так, певний плоттер може задовільно працювати, наприклад, з програмою САПР, але не зможе працювати з програмою - планувальником проекту. Такі програми плоттера, як програми CAD, планувальники проектів та графічні програми, як правило, підтримують весь спектр плотерів, а мови взаємодії з плоттером використовуються такі як HPGL (Hewlett-Packard Graphics Language) і HIPLOT (Houston Instruments Plotter Language).
Незалежно від форматів паперу і типів пристроїв, все плоттери є одним з найбільш складних для конфігурування ВУ. Використання плотерів більш ніж з однією прикладною програмою може викликати проблеми. Плоттери зазвичай використовують для зв'язку з комп'ютером послідовний порт, який має достатньо широкий спектр інтерфейсів зв'язку, але більша частина прикладних програм може використовувати тільки спеціальні інтерфейси управління СОМ-портом, що вимагає спеціального конфігурування плоттера і перемикань конфігурації плоттера при переході до іншої прикладної програми.
Якщо плоттер буде використовуватися з різними програмами, такими як CAD, планувальник проектів, програми малювання, демонстраційна графіка, і з додатками для Windows, то потрібно подбати про необхідні драйвери саме для кожного з додатків, і про відповідне конфігуруванням комп'ютера і самого плоттера.
Перш за все, потрібно забезпечити однаковість у плоттера і порту таких узгоджених параметрів зв'язку, як:
- Швидкість передачі даних (у бодах),
- Кількість переданих біт за одну передачу (7 або 8),
- Число бітів синхронізації (степових біт - 1, 2, або 0),
- Контроль переданої інформації по парності, або непарності, або відсутність контролю.
Правильне взаємодія плоттера і комп'ютера повинні не тільки використовувати один і той же мова протоколів - швидкості зв'язку та призначення службових біт, але й однаковий метод управління потоками даних (апаратне або програмне квитирование).
Дигітайзери.
Дигитайзер (сколці), як відомо, призначений для оцифровки різних точок на планшеті дигитайзера, наприклад, кутів, почав ліній, їх перетинів і т. д.
При підключенні дигитайзера потрібно виконати його конфігурування, що визначає параметри його зв'язку з портом комп'ютера і режим емуляції, відповідні порту підключення, драйверу дигитайзера і використовуваної прикладній програмі. Наприклад, потрібно вказати адресу СОМ-порту, номер моделі дигитайзера, тип навідника, режим роботи (абсолютні або відносні координати), тип функціонування (з опитуванням, або кероване перериванням) і т. д. Природно, ці установки повинні відповідати допустимим установкам самого дигитайзера .
Функціональний контроль пристрою можна провести з використанням спеціальної тест-програми і спеціального еталонного шаблону. Для цього оператор встановлює вручну навідник дигитайзера на потрібні точки шаблону і натискає відповідні кнопки навідника. При цьому координати відповідних точок і функції кнопок передаються тест-програмі, яка визначає точність і правильність функціонування дигитайзера.
Сканери.
Сканер, як відомо, призначений для перекладу зображень в цифровій, комп'ютерний вид. Для сканера, як і для принтера, основна характеристика-це його роздільна здатність, вимірювана в кількості точок на дюйм. Насправді, параметрів роздільної здатності у сканера два - оптичне (реальне) і програмне. Оптичне - це показник первинного сканування; згодом, програмними методами, сканер може підвищити якість зображення і, відповідно, його дозвіл. Так, оптичний дозвіл може складати 300х600 dpi, а програмне - до 4800х4800 dpi. Дозвіл сканера, як і монітора. має два показники - дозвіл по горизонталі і - дозвіл по вертикалі. Наприклад, 600х600, 600х300, 800х1200 dpi, але найчастіше вживають тільки перше значення. Для сканування зображень і розпізнавання тексту, цілком достатньо 600 dpi, а просто для збереження і відтворення фотографій в масштабі 1:1 досить і 150 dpi. Якщо потрібно буде потім масштабувати картинку, потрібно кілька більшу роздільну здатність, але й тут 200dpi - розумна межа. При подальшому збільшенні дозволу якість зображення на екрані монітора не покращиться, а обсяг його зберігання зросте до немислимих розмірів. Наприклад, повнокольорове зображення формату А4, скановане з роздільною здатністю 800 dpi займе десятки мегабайт. Для роздруківки картинки на кольоровому струменевому принтері або чорно-білому лазерному - достатньо дозволу 600dpi.
Інший показник сканера - розрядність, що означає кількість байт інформації для оцифровки кожної точки і кількість квітів, які розпізнаються сканером; 24 біта відповідає 16,7 мільйонам квітів, 30 біт - мільярду.
Ручні сканери - невеликі, дешеві, але складні в експлуатації: потрібно повільно і рівномірно проводити цим пристроєм по всій поверхні, що сканується. Вони підтримують дозвіл до 800х800 dpi, а розрядність - 24 біт. Головний недолік ручних сканерів - розмір зображення, що сканується, що поміщається в фотоприймач сканера, зазвичай не перевищує
10 см. Цього достатньо для сканування фотографії або сторінки книги невеликого формату, але сканування сторінки журналу доведеться виконувати в декілька прийомів і потім програмно-ручним способом довго і важко "склеювати" зображення.
Планшетні сканери використовують принцип проекції сканируемого аркуша через об'єктив на світлочутливу матрицю, яка потім вже сканується телевізійним способом і оцифровується. Це сканери самого широкого і універсального застосування. Є сканери з переміщуваної апертурной лінійкою, на зразок ксерокса, або з протяжкою сканируемого аркуша відносно нерухомої апертурной лінійки фотодатчиків.
Для техніка-обслуговувача СВТ важливим є показник типу інтерфейсу підключення сканера. Сканери з інтерфейсом SCSI вимагають SCSI-хост-адаптера, часто поставляється разом зі сканером. Сканери з інтерфейсом паралельного порту просто підключаються до гнізда LPT-порту, але карта
LPT-порту повинна мати повний LPT-інтерфейс, як для передачі, так і для прийому даних., З-за низької пропускної здатності LPT-порту, такий сканер буде працювати дуже повільно. Якщо комп'ютер має шину USB, то сканер за швидкістю роботи мало поступиться SCSI, а зручності підключення та нарощування
USB-пристроїв окупають всі витрати. При купівлі сканера потрібно ретельно простежити за комплектністю постачання:
- Інструкції з експлуатації (російською мовою),
- Компакт-диски з програмним забезпеченням (драйвери для Windows 95/98/ME/XP, спеціальні програми редагування зображень та розпізнавання тексту, наприклад, Fine Reader Lite або Cuneiform),
- І, якщо це сканер з SCSI-інтерфейсом, - плата Host-адаптера.
Технічне обслуговування сканерів полягає в періодичному видаленні паперової пилу з механізму подачі листів або переміщення апертурной лінійки і - в обережному видаленні пилу з її фотодатчиків, за допомогою м'якого пензлика. Стандартні програми загального тестування не тестують сканерів, а для спеціальних - потрібні листи з тест-шаблонами. Їх відскановані та оцифровані зображення програма порівнює з еталонною цифровою інформацією.
Контрольні питання.
1. Якими засобами може бути протестований принтер?
2. Які параметри плоттера потрібно узгоджувати з LPT-портом і за якої умови?
3. Як тестується дигитайзер?
4. Які вимоги пред'являються до LPT-порту при підключенні до нього сканера?
5. Як слід підключати сканер для забезпечення максимальної швидкості його роботи?
3.1.3 Контроль і діагностика несправностей засобів комунікації РС.
3.1.3.1) Контроль і діагностика несправностей СОМ-портів
Конфігурування СОМ-портів.
Управління послідовним портом розділяється на два етапи: попереднє конфігурування апаратних засобів порту (через SetUp), і поточне (оперативне) перемикання режимів роботи прикладним або системним програмним забезпеченням. Спосіб і можливості конфігурації
СОМ-порту визначаються його виконанням і розміщенням. Порт, розташований на платі розширення, яка встановлюється в слот ISA, конфігурується перемичками на самій карті, а розташований на системній платі - програмно, через утиліту SetUp.
Щоб правильно конфігурувати плати портів, доведеться переставляти на них перемички або перемикати відповідні перемикачі, а тому що подібних плат існує безліч типів, то відомості про їх конфігуруванні, слід шукати в інструкції з експлуатації конкретної плати.
Конфігуруванню підлягають:
1) базова адреса, що може мати значення 3F8h, 2F8h, 3E8h, 2E8h. BIOS, перед завантаженням ОС, перевіряє наявність СОМ-портів і привласнює виявленим портам логічні імена СОМ1, СОМ2, СОМ3 і СОМ4 саме в такій послідовності;
2) використовується лінія запиту переривання для СОМ1 і СОМ3 - зазвичай IRQ4 або IRQ11, для СОМ2 і СОМ4 - IRQ3 або IRQ10. Переривання необхідні для портів, до яких підключаються пристрої введення (миша, дигитайзер), UPS і модеми. При зв'язку двох комп'ютерів нуль-модемним кабелем, переривання зазвичай не використовуються;
3) використання каналу DMA для UART 16450 або 16550 - це дозвіл використання і номер каналу DMA при роботі з СОМ-портом, але з СОМ-портами режим DMA використовується рідко.
Краще всього використовувати для конфігурування стандартні прийняті для СОМ-портів значення (таблиця 3.1).
Проблема може виникнути, коли BIOS реєструє ці порти. Якщо виявляється, що послідовний порт за адресою 3F8 не виявлений, а адреса 2F8 зайнятий, скажімо, модемом, то порту СОМ1 помилково присвоюється адреса 2F8. Для СОМ1 зарезервована лінія IRQ4, але порт з адресою 2F8, буде використовувати ресурси СОМ2, тобто лінію IRQ3, а не IRQ4, і якщо тепер звертатися до СОМ1 через DOS, то з'ясується, що послідовний порт або модем не працюють.
Таблиця 3.1 Стандартні адреси введення-виведення і переривання для послідовних портів).
| Тип шини | Порт | Адреса в \ в | IRQ |
| Всі | COM1 | 3F8 | IRQ4 |
| Всі | COM2 | 2F8 | IRQ3 |
| ISA | COM3 | 3E8 | IRQ4 |
| ISA | COM4 | 2E8 | IRQ3 |
| ISA | COM3 | 3E0 | IRQ4 |
| ISA | COM4 | 2E0 | IRQ3 |
| ISA | COM3 | 338 | IRQ4 |
| ISA | COM4 | 238 | IRQ3 |
Для додаткових портів повинні використовуватися і окремі переривання, але, як видно з таблиці 1.3, СОМ-портів призначені всього два запити - IRQ3 і IRQ4. Тому, все що підключаються
СОМ-порти повинні бути розбиті на дві групи так, щоб з портами, що використовують один і той же IRQ, працювали зовнішні пристрої, які не будуть працювати одночасно, а одночасно працюють ПУ - використовували порти з різними перериваннями.
Режим роботи порту за замовчуванням: 2400 біт / сек, 7 біт даних, 1 стоп-біт. Режим роботи та використання контролю парності, задані при ініціалізації порту під час роботи BIOS, може змінюватися в будь-який момент часу (оперативне переключення) самої прикладної програмою, або командою DOS MODE COMx: з зазначенням відповідних параметрів.
- Контролери системної шини, буфери, шинні формувачі,
- Систему локальної шини для зв'язку CPU з FPU, DRAM, ROM,
- Полупостоянную пам'ять невеликого обсягу (CMOS-пам'ять) для зберігання поточної апаратної конфігурації РС.
Вищеназвані контролери, буфери і формувачі на системній платі сучасних комп'ютерів виконуються у вигляді наборів з декількох НВІС. Кожен такий набір носить назву чіп-сету (Chip Set). Чіп-сети різних виробників можуть містити різну кількість НВІС і різний зміст кожної з НВІС, але загальний склад всіх контролерів, буферів і формувачів залишається практично незмінним, хоча і досить жорстко прив'язаним до конкретного типу мікропроцесора.
Розглянута тут для прикладу структурна схема РС386 реалізована набором чіпів VLSI (Very Large Scall Integration), що складає чіп-сет групи 8230 і включає в себе набори модулів:
82С206 - інтегрований периферійний контролер,
82С301 - системний контролер,
82С302 - контролер оперативної пам'яті,
82А303, 82А304 - буфери старшої та молодшої частин адрес,
82В305 - контролери шини даних,
82А306 - буфер керуючих сигналів.
Зустрічається багато різних наборів (чіп-сетів), наприклад групи, 81310, 8281 і т. д., мають інший склад, але в цілому виконують ті ж самі процедури обмінів.
1.4.1 Структурна схема системної плати РС i 386 DX
Системна плата i386DX, структурна схема Кото наведена на малюнку 1.3, має такі особливості:
1) застосовується модернізований ISA-інтерфейс, що включає в себе додатковий роз'єм для організації доступу в підсистему DRAM по 32-бітової шини даних;
2) управління обміном виконується CPU i386 в режимі pipelined mode - конвеєризації адрес в 32-бітовому форматі;
3) апаратно-програмні засоби забезпечують доступ до DRAM в режимі Interleaving Organization - чергування банків пам'яті;
4) допускається сторінковий, по 2 Кбайт, режим (Page Mode) роботи ОЗУ;
5) для підвищення гнучкості роботи системи, у ряді контролерів додатково програмуються регістри конфігурації портів введення-виведення;
6) ПЗУ базової системи введення-виведення ROM BIOS, обсягом 64 Кбайт, включає в себе програму Extended CMOS SetUp або New SetUp, з якої і завантажуються вищевказані порти регістрів конфігурації, в результаті чого, за бажанням користувача, можуть бути змінені параметри тіньової ОЗУ ( Shadow RAM), скасовано перевірка паритету DRAM (Рarity Check DRAM), забезпечується незалежне програмування робочої швидкості CPU, DMA, системної шини, затримки в управлінні пам'яттю і пристроями введення-виведення;
7) у складі клону IBM PC \ AT, для периферійного обладнання може бути встановлений менеджер режимів живлення, що дозволяє переводити модулі обрамлення в економічний режим енергоспоживання, якщо НД знаходиться в режимі простою (Ti-Idle). Сам менеджер має автономну систему харчування і організований на чіпі i82347
┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ Local Bus System Memory Bus IO Channel Bus
80387 D A MD MA SD SA
│ 80287 │ 32 │ 32 │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ 32 │ 32 │ 16 │ 24 │
WTL 3167 \ │ \ │ ctrl │ ABF │ \ │ \ │ \ │ \ │
│ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ┐ │ │ ─ ─ ─ ─ ─> │ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ │ ─> │ │ │
FPU │ CPU │ ─ ─ ─ ─ │ ─> │ <─ ─ ─ ─ ─ ─> │ 82 A 303 │ <─ ─ ─ ─ ─ │ ─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ │ ─> │
└ ─ ─ ┤ │ │ │ │ 82 A 304 │ <─ ─ ─ ┐ │ │ │ │
│ │ <─ ─> │ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │ │
│ 80386 │ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │ │ │ │
└ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ┘ │ │ ctrl │ DBF │ │ │ │ │ │
│ │ │ ─ ─ ─ ─ ─> │ │ <─ ─ ─ ─> │ │ RD [15/00] │ │
│ │ <─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ 82 A 305 │ <─ ─ ─ ─ ─ │ ─ ─ │ ─ ┬ ─> ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
┌ ─ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ┐ │ │ │ │ │ │ │ │ │ I / O BUS │ │ │
│ │ │ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │ │ │ <─ ─> │ │
│ SC │ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │ │ │ │ 74 S 245 │ │ │
│ │ │ │ ctrl │ MC │ │ │ │ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
│ 82 C 301 │ │ │ <─ ─ ─ ─ ─ ┤ │ <─ ─ ┐ │ │ │ │ │ │
└ ─ ─ ─ ┬ ┬ ─ ─ ─ ┘ │ ├ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ 82 A 302 │ <─ ─ ─ ─ ─ │ ─> │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ └ ─ ─ ┤ ROM │ <─ ─ ─ │ ─ ─ ┤
│ │ │ │ └ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ BIOS │ │ │
\ / ┌ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
CONTROL │ BFS │ │ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
XD [07/00] └ ─ ─ ─ ┬ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ ┌ ─ ┤ AT │ <─ ─ ─ │ ─> │
XA [01/00] │ │ │ │ │ Add On │ <─ ─> │ │
│ │ │ │ │ Boards │ │ │
Peripheral ┌ ─ ─ ─ ┴ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ┬ ─ ┘ │ │
Bus │ DRAM │ │ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
XD XA └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │ │
│ <─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │ │
│ │ <─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ │ │
8 │ │ 8 (24) ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ │ │
\ │ │ / │ I / O BUS │ │ │
│ <─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ 74 S 245 │ <─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ │
│ │ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
│ <─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ IPC │
│ <─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ 82 C 206 │
│ │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘ ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
│ <─ ─ │ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ KBDC │
│ │ <─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─> │ 8042 │ └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘
Малюнок 1.3. Структурна схема системної плати РС386.
На приведеній схемі використані наступні позначення:
CPU - центральний процесор,
FPU - математичний співпроцесор,
SC - System Control - системний контролер,
ABF - Addres Buffers - буфери адреси (303 - старшої, 304 - молодшої) частин адреси,
DBF - Data Buffer - буфер даних,
МС - Memory Controller - контролер ОЗУ,
BFS - Buffers - буфери пам'яті (КЕШ),
DRAM - ОЗУ,
I / O Bus - прийомопередавачі шин,
ROM BIOS - системне ПЗУ,
АТ - адаптери та контролери розширення системної шини,
IPC - Integrated Peripheral Controller - інтегральний контролер периферії,
KBDC - Keyboard Controller - контролер клавіатури.
1.4.2 Архітектура шин чіп-сету групи 8230
Системна плата IBM PC386 з набором чіп-сету 8230, зображена на малюнку 1.3, має таку систему шин:
1. 32-бітова локальна шина адреси Lokal Bus А [31/02] пов'язує:
- CPU 80386,
- FPU 80387 або WEITEK WTL3167, якщо є його розетка,
- Буфери адреси 82A303 і 82A304,
- Контролер DRAM 82A302;
2. 24-бітова системна шина адреси IO Channel Bus SA [23/00] формується буферами адреси 82A303, 82A304 і використовується в підсистемі введення-виведення для карт розширення УВВ;
3. 24-бітова шина розширення адреси Peripherial Bus XA [23/00] формується буферами адреси 82A303, 82A304 і використовується контролером IPS 82C206 також для доступу до ROM BIOS, а частина адреси XA [01/00] - і для доступу до портів модулів системної підтримки ;
4. 10-бітова шина адреси DRAM MA [09/00] - мультіплексіруемая шина для передачі адреси з контролера MC 82A302 в DRAM для доступу до осередків DRAM;
5. 32-бітова локальна шина даних Local Bus D [31/00] - двунаправленная шина з Z-станом, підключена до навантажувальним опорам 32х10 КОм і коммутировать до сопроцессору і буферів даних DBF 82A305.
Локальні шини A [31/02], D [31/00] і XA [01/00] можуть бути організовані в підсистему розширення локальної шини VESA, для використання в системі швидкісних 32-бітових УВВ, минаючи арбітраж.
6. 16-бітова системна шина даних IO Channel Bus SD [15/00] формується на буферах даних DBF 82A305 і двонаправлених шинних формувача IO BUS типу 74S245.
7. Для доступу до ROM BIOS використовується локальна шина RD [15/00], перетворення якої в шину IO Cannel Bus SD [15/00] виробляє другий шинний формувач IO BUS 74S245. Системні шини доступні, якщо керуюча ПЛІС PAL16L8 (системний контролер SC 82C301) декодована одну з комбінацій керуючих сигналів, призначених для доступу до карт УВВ.
8. 32-бітова шина даних DRAM System Memory Bus MD [31/00] пов'язує DRAM і буфер даних DBF 82A305. Повна ширина ліній MD [31/00] виведена і на спеціальний роз'єм розширення DRAM.
9. 8-бітова шина розширення даних Peripherial Bus XD [07/00] призначена для доступу до інформації периферійних портів обрамлення УВВ, розташованих в контролерах SC 82A301, MC 82A302, IPC 82C206. Для організації доступу до 8-бітовим пристроїв через 16-бітову магістраль IO Cannel Bus SD [15/00], використовуються два цикли обміну, протягом яких на Peripherial Bus XD [07/00], через буфер I / O BUS 74S245, надсилається від / до УВВ по одному байту.
У слотах УВВ є роз'єми для набору сигналів групи інтерфейсів XT / AT-BUS.
Контрольні питання.
1. Що пов'язує локальна шина мікропроцесора?
2. Яку розрядність мають локальна і системна шини даних?
3. Яку розрядність має локальна адресна шина мікропроцесора?
4. До якого обсягу адресного простору може мати прямий доступ CPU i386?
5. Скільки байт може бути передано одночасно з системної шині ISA?
6. Скільки байт інформації може бути передано одночасно в / з DRAM?
7. У чому особливість адресної шини DRAM?
8. Скільки портів введення-виведення можна адресувати через системну шину адреси?
1.4.3 Мікропроцесор
1.4.3.1) Архітектура і типи мікропроцесорів
Архітектура, тобто логічна організація мікропроцесора, однозначно визначає властивості, особливості та можливості побудови обчислювальної системи на базі даного мікропроцесора.
Сучасні мікропроцесори, при всій різноманітності їх типів, моделей та виробників, мають одну з трьох типів архітектури: CISC, RISC і MISC (це відноситься до микропроцессорам універсального, а не спеціального застосування).
Архітектура CISC (Complex Instruction Set Computer) - командо-комплексна система управління комп'ютером. Відрізняється підвищеною гнучкістю і розширеними можливостями РС, виконаного на мікропроцесорі, і характеризується:
1) великим числом різних по довжині і формату команд;
2) використанням різних систем адресації;
3) складної кодуванням команд.
Архітектура RISC (Reduced Instrucktion Set Computer) - командо-однорідна система управління комп'ютером, має свої особливості:
1) використовує систему команд спрощеного типу: всі команди мають однаковий формат з простою кодуванням, звернення до пам'яті здійснюється командами завантаження (даних з ОЗУ в регістр мікропроцесора) та запису (даних з регістра мікропроцесора в пам'ять), інші використовувані команди - формату регістр-регістр ;
2) при високій швидкодії допускається більш низька тактова частота і менший ступінь інтеграції НВІС VLSI;
3) команда менше навантажує ОЗУ;
4) налагодження програм на RISC більш складна, ніж на CISC;
5) з архітектурою CISC програмно несумісна.
Архітектура MISC (Multipurpose Instruction Set Computer) - багатоцільова командна система управління комп'ютером, поєднує в собі переваги CISC і RISC. Елементна база складається з окремих частин (можуть бути об'єднані в одному корпусі): основна частина (HOST - ведуча), архітектури RISC CPU, а розширювана частина - з підключенням ПЗУ (ROM) мікропрограмного управління. При цьому обчислювальна система набуває властивості CISC: - основні команди працюють на HOST, а команди розширення утворюють адресу мікропрограми для свого виконання. HOST виконує команди за один такт, а розширення еквівалентно CPU зі складним набором команд (CISC). Наявність ПЗУ усуває недолік RISC, пов'язаний з тим, що при компіляції з мови високого рівня код операції (мікропрограма) вже дешифрованого і відкрита для програміста.
Несправності і тестування СОМ-портів.
Тестування послідовних портів починають з перевірки їх розпізнавання системою. Перелік адрес виявлених портів зазначається в таблиці, виведеної BIOS на екран перед завантаженням DОS. Якщо BIOS виявляє менше портів, ніж встановлено фізично, то, ймовірно, будь-яким двом портам присвоєно один і той же адресу. Цю помилку може виявити тест-програма тільки з використанням зовнішньої заглушки (External Loop Back), тому що без заглушки, конфліктуючі, але справні порти, будуть працювати паралельно, забезпечуючи збіг прочитаної інформації. Якщо фізично встановлений один порт і його не виявляє BIOS, то причини можуть бути в тому, що порт був відключений при конфігуруванні, або вийшов з ладу (частіше за все, через порушення правил підключення).
При роботі СОМ-порту з мишею або модемом, останні можуть не працювати з-за некоректної налаштування апаратного переривання.
У першому наближенні, СОМ-порт можна протестувати діагностичної програмою, наприклад, CheckIt або NDiags без використання заглушок. Цей режим перевіряє функціонування контролера UART (внутрішній діагностичний режим) і вироблення переривань, але не зачіпає вхідні і вихідні формувачі. Якщо тест без заглушки не проходить, то причину слід шукати або у конфлікті адрес, переривань, або в самому контролері UART.
Для більш достовірного тестування, слід використовувати тестування з зовнішньої заглушкою.
СОМ-порт використовує більшу кількість вхідних сигналів ніж кількість вихідних, так що можливо виконати повну перевірку всіх ланцюгів і сигналів.
Заглушка з'єднує входи приймачів з виходами деяких передавачів, замикаючи інформаційну петлю, або петлю управління-квитування. Обов'язкова для всіх заглушок перемичка RTS - CTS дозволяє працювати передавача, без неї інформація не може передаватися. Вихідний сигнал DTR використовується програмою CheckIt для перевірки вхідних ліній DSR, DCD і RI.
Якщо тест без заглушки проходить, а з заглушкою - ні, то дефект слід шукати в зовнішніх формувача, або їх харчуванні + / - 12 В, за допомогою осцилографа або вольтметра. Рекомендується наступна послідовність перевірки:
1. перевірити наявність двополярної харчування вихідних схем передавачів;
2. перевірити напругу на виходах TхD, RTS і DTR. Після апаратного скидання, на виході TхD має бути від'ємний потенціал порядку -12 вольт, а на виходах RTS і DTR - такий же позитивний;
3. з'єднавши контакти ліній RTS і CTS (або встановивши заглушку), спробувати вивести на СОМ-порт невеликий файл (наприклад, командою COPY C: \ autoexec.bat COM1). З справним портом ця команда успішно виконається за кілька секунд, з повідомленням про успішне копіюванні. Під час цього висновку потенціали на виходах RTS і DTR повинні змінитися на негативні, а на виході TхD повинна з'явитися пачка двополярний імпульсів з амплітудою більше 5 вольт. Якщо потенціали RTS і DTR не змінилися, то помилка криється все-таки в буферних формувача. Якщо на виході RTS (і вході CTS) з'явився негативний потенціал, а команда COPY виконалася з помилкою, то, ймовірно, вийшов з ладу приймач на лінії CTS. Якщо команда COPY проходить успішно, а зміни потенціалу на виході TхD не виявляються, то винен буферний передавач сигналу TхD.
Можливості ремонту СОМ-порту однозначно визначаються його виконанням: інтегровані, чи ні буферні формувачі прямо до складу інтерфейсної БІС.
Несправний СОМ-порт, встановлений на системній платі, можна відключити опціями BIOS SetUp.
Сам формат асинхронної посилки вже дозволяє виявити деякі з можливих помилок передачі:
1) якщо прийнято позитивний перепад (передній фронт старт-біта), що сигналізує про початок посилки, а по строб старт-біта зафіксований рівень логічної одиниці (нижній рівень), то старт-біт вважається фантомним і приймач знову переходить в стан очікування;
2) якщо під час, відведений під стоп-біт (стоп-біти), виявлений рівень логічної одиниці, то фіксується помилка стоп-біта;
3) якщо передача обумовлена з передачею біта паритету, а байт прийнятий з порушенням паритету по парності, або непарності, (що обумовлюється перед початком передачі), то фіксується помилка передачі даних;
4) якщо станеться обрив лінії даних, що приймається портом за логічний нуль, то приймач прийме його за стартовий біт, потім будуть прийняті 8 нульових біт, але логічний нуль на місці стоп-біта буде свідчити про помилку формату передачі.
Контрольні питання.
1. Що підлягає конфігуруванню в параметрах СОМ-порту?
2. Як можна використовувати СОМ3 і СОМ4 при їх роботі з шиною ISA?
3. Що потрібно для повної перевірки та діагностики СОМ-портів?
4. Сигналами яких рівнів обмінюється стандартний СОМ-порт з термінальними пристроями?
5.Как можна відключити несправний СОМ-порт, єси він інтегрований на системну плату РС?
3.1.3.2) Контроль і діагностика LPT-портів
Конфігурування LPT-портів залежить від їх виконання і розміщення. Порт, розташований на платі розширення, яка встановлюється в слот ISA або ISA + VLB, конфігурується установкою відповідних перемичок на самій платі, а порт, розміщений на системній платі, звичайно конфігурується програмно, через утиліту BIOS SetUp.
Управління паралельним портом розділяється на два етапи - попереднє конфігурування через Setup апаратних засобів порту і поточне (оперативне) перемикання режимів прикладним або системним програмним забезпеченням.
Конфігуруванню підлягають такі параметри порту:
Базова адреса. Типово LPT1 конфігурується на адресу 378h, LPT2 - на адресу 287h, але ці їх адреси, при необхідності, згодом можуть бути програмно переключені так, щоб кожен порт мав власний унікальний адресу.
Лінія запиту переривання. Для LPT1 зазвичай використовується IRQ7, а для LPT2 - IRQ5. Якщо ж, як у більшості "настільних" застосувань РС, переривання від принтера не використовуються взагалі, то ці переривання можуть бути призначені іншим периферійним пристроям.
Канали DMA використовуються для режимів ECP і Fast Centronics, що і встановлюється за потребою. Канал DMA, для використання LPT-портом, може бути призначений будь-який з вільних. Якщо ж вільного каналу немає, то можна призначити той канал, який вже призначений іншому ПУ, але яке не буде працювати одночасно з портом.
Тестування паралельних портів слід починати з перевірки їх наявності в АПС. Їх список зазначається в таблиці, виведеної BIOS на екран перед завантаженням DOS, або його можна переглянути за допомогою тест-програми або отладчика.
Тестування паралельних портів.
Наявність у комп'ютері паралельних і послідовних портів можна перевірити за допомогою отладчика Debugger. Для цього в командному рядку отладчика DEBUG набирається
D 40:0 <ENTER>
При цьому не дисплей виведеться інформація з системної області BIOS, наприклад,
040: F 8 03 00 00 00 00 00 00 BC 03 00 00 00 00 00 00
яка інтерпретується наступним чином:
03F8, - адреса зареєстрованого порту СОМ1;
три групи, з чотирьох нулів кожна, свідчать про те, що порти СОМ2, СОМ-3, СОМ-4 в системі не зареєстровані (відсутні);
03ВС - адреса зареєстрованого порту LPT1;
такі групи, по чотири нулі в кожній, означають, що порти LPT2, LPT-3, LPT-4 в системі не зареєстровані (відсутні).
Якщо виведений список портів менше реально встановлених, то, ймовірно, деякі з портів мають однакові базові адреси (при цьому працездатність таких портів не гарантується), або якісь порти відключені при конфігуруванні, або несправні.
Тестування портів рекомендується проводити за допомогою діагностичних програм. Це дозволяє протестувати їх внутрішні регістри, а при наявності спеціальних заглушок, які встановлюються при тестуванні на вихідні роз'єми, - і приймачі-передавачі вхідних і вихідних ліній портів. У заглушці встановлені перемички між контактами, відповідними тестуємим вхідним і вихідним лініях порту, і утворюють, таким чином, петлі зворотного зв'язку для переданих і прийнятих портом сигналів інтерфейсу. Оскільки кількість вихідних ліній LPT-порту (12) і вхідних (5) різна, то повна перевірка порту за допомогою пасивної заглушки принципово неможлива.
Крім того, різні тест-програми написані, частіше за все, для певних комбінацій з'єднань в заглушці і вимагають для перевірки порту спеціально на них орієнтованих заглушок. Наприклад, для програми CheckIt потрібно заглушка, в якій поєднані такі контакти:
Data 0 (2) ------ Error (15)
Strobe # (1) ----- Select (13)
Init # (16) ------- Ack # (10)
Slct In # (17) --- Busy (11)
Auto LF (14) - PaperEnd (12)
Зрозуміло, що при цьому залишаться неперевіреними виходи Data 1 - Data 7 регістра даних.
Для програм ROM Diagnostic, NDiags, PC-doctor - потрібні інші, свої комбінації перемичок на заглушці.
Часто несправності паралельних портів відбуваються з вини сполучних кабелів і роз'ємів. Для перевірки порту, кабелю і принтера можна скористатися спеціальними тестами з популярних тест-програм, або спробувати вивести на принтер будь-небудь символьний файл.
1) Якщо висновок файлу, з точки зору DOS, проходить (DOS повідомляє, що копіювання файлу на PRN успішно виконано), а на справному принтері нічого не друкується, ймовірно, має місце обрив в кабелі або неконтакт в роз'ємі ланцюга STROBE #.
2) Якщо принтер знаходиться в режимі On Line, а приходить повідомлення про його неготовність (Not Ready Error), то причину помилки потрібно шукати в лінії Busy.
3) Якщо принтер при друці спотворює інформацію, то можливо замикання або обрив ліній даних. Для визначення дефектної лінії можна скористатися файлом друку послідовних кодів всіх друкованих символів. Тоді, за періодичністю повторів деяких символів або їх груп, можна буде обчислити несправну лінію даних інтерфейсу.
4) Якщо принтер, підключений до порту, в стандартному режимі (SPP) друкує нормально, а при переході на режим ЕСР починаються збої, то слід перевірити, чи відповідає кабель вимогам стандарту IEEE 1284. Кабелі з неперевітимі проводами нормально працюють на швидкостях 50-100 Кбайт / сек, але на швидкостях 1-2 Мбайт / сек, LPT-порт може помилятися, особливо при довжині кабелю більше двох метрів.
5) Якщо при установці драйвера PnP-принтера з'явилося повідомлення, що необхідний двонаправлений кабель, слід перевірити наявність зв'язку контакту 17 роз'єму DB-25 з контактом 36 роз'єму Centronics.
Контрольні питання.
1. Які адреси і запити переривань можуть мати LPT-порти?
2. Як можна перевірити наявність зареєстрованих в РС СОМ-і LPT-портів?
3. Як простіше за все перевірити функціонування LPT-порту разом з підключеним принтером?
4. Які два етапи конфігурування використовує LPT-порт?
6. Чому LPT-порт не може бути протестований повністю навіть з заглушкою?
3.1.3.3) Діагностика несправностей засобів мережних комунікацій АПС
Конфігурація мережевого адаптера увазі його настроювання на використання системних ресурсів РС і вибір середовища передачі. Конфігурування здійснюється за допомогою установок перемикачів (Jumper less) або програмно (Software configuration), із збереженням параметрів в енергонезалежній пам'яті адаптера. Програмне конфігурування виконується за допомогою спеціальної DOS-утиліти, що поставляється для конкретної моделі, або родини сумісних адаптерів, або конфігурується системою P & P.
Базова адреса використовуваної області портів і номер переривання вибираються так, щоб не виникало конфліктів із системними пристроями РС та іншими адаптерами введення-виведення.
Колективна пам'ять (Adapter RAM) адаптера, буфер для переданих і прийнятих пакетів даних, зазвичай приписується до області верхньої пам'яті (UMA), що лежить у діапазоні адрес A0000h - FFFFFh, Додаткові модулі ROM BIOS адаптера звичайно встановлюються тільки для віддаленого завантаження (Boot ROM) і також приписуються до UMA. Тіньову пам'ять (Shadow RAM) і кешування на область Adapter RAM задавати не можна, а на область Boot ROM - безглуздо.
При помилковому завданні адрес RAM і ROM з перекриттям областей відеоадаптера, комп'ютер або перестане завантажуватися через помилки тестування відеоадаптера, або завантажиться зі "сліпим" екраном, що небезпечно для програмно-конфігурованих адаптерів.
Локалізація несправностей в мережі на прикладі мережі Ethernet.
Симптомами несправностей мережі можуть бути:
- Зниження пропускної здатності;
- Зависання передачі;
- "Заморожування" мережі;
- Втрати зв'язку з одним з абонентів;
- Втрати зв'язку з цілим сегментом мережі.
Зниження пропускної здатності мережі відбувається або через зашумлення переданих даних сторонніми джерелами перешкод, або через перевантаження мережі, або викликаються несправностями мережевого обладнання (мережеві карти, концентратори, маршрутизатори, мости), або середовища передачі даних (сполучні кабелі, роз'єми і т . д.). У всіх цих випадках передаються інформаційні пакети спотворюються, що виявляється на приймальному кінці зв'язку з неспівпадання контрольного коду (CRC), супроводжуючого передачу поточного пакету. Це призводить до повторних передачам пакету до тих пір, поки він не буде переданий безпомилково. Випадкові помилки, таким чином, усуваються, а жорсткі призводять до зависання передачі, що могло б взагалі виключити з роботи весь зіпсований ділянка мережі. Для недопущення цього, передачі по мережі контролюються охоронним таймером, за переповнення якого зв'язок примусово переривається