asyan.org
добавить свой файл
1


Міністерство науки і освіти, молоді та спорту України

ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. О. ГОНЧАРА

Факультет фізики, електроніки та комп’ютерних систем


Кафедра радіоелектроніки


ЗВІТ З ПЕРЕДДИПЛОМНОЇ ПРАКТИКИ

РЕМОНТ МАТЕРИНСЬКИХ ПЛАТ СУЧАСНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ


Виконавець

студент групи КМ-11м-1

“__”________ 2012 р. Земляний Д.О.

Керівник від кафедри

д.ф.-м.н., проф.

“__”______ 2012 р. Тонкошкур О.С.




Керівник від підприємства

ТОВ «ТерраКом»

“__”________2012 р. Головаш А.В.




Завідувач кафедри радіоелектроніки

д.ф.-м.н., проф.

“__”_______ 2012 р. Коваленко О.В.


Дніпропетровськ

2012

РЕФЕРАТ
Звіт з переддипломної практики містить: 21 сторінку, 17 рисунків, 3 літературних джерела.

У роботі описана архітектура материнських плат, їх основні компоненти та функції які вони виконують. Також приведена основна методика ремонту материнських плат, несправності які зустрічаються найчастіше, та рекомендації щодо їх усунення.

Ключові слова: МАТЕРИНСЬКА ПЛАТА, ПІВДЕННИЙ МІСТ, ПІВНІЧНИЙ МІСТ, СЛОТ, СОКЕТ, PCI, IDE, BIOS, ШІМ, МОСФЕТ.

ЗМІСТ
ВСТУП.............................................................................................................4

1. АРХІТЕКТУРА СИСТЕМНОЇ ПЛАТИ....................................................5

2. РЕМОНТ МАТЕРИНСЬКИХ ПЛАТ......................................................12

2.1. Причини пошкоджень .......……......................................................13

2.2. Усунення пошкоджень.... ................................................................13

2.3. Тестування за допомогою POST-card.............................................18

ВИСНОВКИ...................................................................................................20

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА..................................................................21

ВСТУП
За останнє десятиріччя комп’ютерні технології тісно увійшли у наше повсякденне життя. На відміну від минулого коли комп’ютери були гордістю великих заводів, науково-дослідницьких та розрахункових центрів, тепер настільний ПК має більшість. У такій ситуації необхідна велика кількість спеціалістів в галузі ремонту та обслуговування комп’ютерної техніки.

Метою роботи було ознайомлення з архітектурою материнської або системної плати настільного ПК, та придбання навиків з ремонту.

^ 1. АРХІТЕКТУРА СИСТЕМНОЇ ПЛАТИ
Материнська або системна плата - це той фундамент, на якому побудований будь-який сучасний комп'ютер, будь те настільний ПК, ноутбук або система, що вбудовується [1].

Саме материнська плата поєднує такі різні по своїй суті й функціональності комплектуючі, як процесор, оперативна пам'ять, плати розширення й усілякі накопичувачі. Саме завдяки материнській платі до комп'ютера можна підключати периферійні пристрої.

Розмова буде йти, в основному, про плати для настільних ПК, однак значна частина їхнього опису застосовна й до плат для серверів, ноутбуків і комп'ютерів, що вбудовуються.

Типова материнська плата побудована на базі чотирьох-, шестишарової текстолітової друкованої плати. Використання багатошарових плат дозволяє при збереженні стандартних розмірів рознести різні електричні кола таким чином, щоб їхній взаємовплив був мінімальним. По тим шарам, які знаходяться у глибині плати, розводяться ланцюги живлення й заземлення, а по іншим, включаючи верхні й нижній - власне сигнальні ланцюги.

Перейдемо до безпосередніх функцій материнської плати. В обов'язковому порядку на цій платі розміщаються системна шина, процесорне гніздо, слоти для модулів оперативної пам'яті, слоти розширення, різні контролери, а також порти вводу й виводу. Як бачимо, материнська плата поєднує в єдину систему всі компоненти комп'ютера - без неї вони б залишалися просто набором не зв'язаних один з одним комплектуючих [2].

Звернемося до рис. 1.1 На ньому зображена типова сучасна материнська плата P5 GDC-V Deluxe виробництва відомої компанії Asus.


Рис. 1.1. Зовнішній вигляд материнської плати.
Розглянемо, де на платі розташовані ці компоненти. Відразу в очі кидається гніздо для процесора (рис. 1.2), на який наклеєна захисна жовта наклейка, що одночасно призиває до обережності при установці чипа.


Рис. 1.2. Процесорний слот.
Зліва розташований масивний радіатор - під ним знаходиться "північний міст" (рис. 1.3) - мікросхема відповідальна, насамперед, за зв'язок процесора й оперативної пам'яті. Крім того, іноді в неї убудований графічний контролер;


Рис. 1.3. Північний міст.
Ще лівіше й трохи нижче - радіатор. Цим радіатором накритий "південний міст" (рис. 1.4), відповідальний за системи вводу-виводу й контролер, що включає в себе, USB 2.0, а також RAID-контролер.


Рис. 1.4. Південний міст.
Нижче процесорного гнізда й "північного мосту" розташовані слоти для оперативної пам'яті (рис. 1.5). Як бачимо, слотів шість і вони виділені кольором у пари - це означає, що плата розрахована на оперативну пам'ять, що працює у двоканальному режимі, тобто в цьому випадку модулі пам'яті однакового типу й об'єму повинні встановлюватися попарно в слоти одного кольору.


Рис. 1.5. Слоти оперативної пам'яті.
Безпосередньо під слотами для оперативної пам'яті розміщене гніздо IDE для накопичувачів (ліворуч) і гніздо для підведення до материнської плати електроструму від блока живлення (рис. 1.6).


Рис. 1.6. IDE і гніздо живлення.
Оскільки для сучасних процесорів Pentium 4 потрібне додаткове електроживлення, у правому верхньому кутку плати передбачене відповідне гніздо для підключення до блока живлення (рис. 1.7).


Рис. 1.7. Додаткове гніздо живлення.
Під мікросхемою "південного мосту" можна побачити чотири гнізда Serial ATA (SATA), до яких підключаються жорсткі диски (рис. 1.8).


Рис. 1.8. SATA гніздо.
Ліворуч від "південного мосту" розташоване ще одне гніздо IDE для підключення вінчестерів або оптичних накопичувачів по традиційній паралельній шині ATA (рис. 1.9).


Рис. 1.9. IDE гніздо.
Мікросхема BIOS, відповідальна за зберігання однойменної програми базової системи вводу/виводу, а також батарейка, від якої здійснюється живлення цієї мікросхеми (рис. 1.10).


Рис. 1.10. Мікросхема BIOS.

Гніздо для підключення флоппі-дисководу розташоване у лівого краю плати (рис. 1.11). Хоча сьогодні дискетами вже мало хто користується, багато виробників системних плат не квапляться відмовлятися від нього.


Рис. 1.11. Гніздо флоппі-дисковода.
У лівій верхній частині системної плати розташовані слоти для установки плат розширення (рис. 1.12). Два крайні ліворуч маленьких слота - це гнізда для плат з інтерфейсом PCI Express x1 (теоретична смуга пропускання - до 250 Мбайт/с). Таких плат поки практично немає на ринку, однак у перспективі виробники мають намір повністю відмовитися від звичних PCI і перейти на випуск карт винятково з новим інтерфейсом. Далі ідуть три слота PCI, а чорним кольором виділений слот PCI Express x16 (теоретична смуга пропускання - до 4000 Мбайт/с) для установки відеокарти.


Рис. 1.12. PCI слоти.

Основні мікросхеми зображені на рисунках 1.13, 1.14, 1.15.


Рис. 1.13. Гігабітний сітьовий контролер.

Рис. 1.14. Восьмиканальный (7.1) звуковий кодек.

Рис. 1. 15. Контролер IEEE 1394 (FireWire).
У правій верхній частині розпаяні різні гнізда, які після установки плати в системний блок будуть виведені на його задню стінку (рис. 1.16). Ліворуч, один над іншим, розміщені два порти PS/2 для підключення миші й клавіатури. Потім ідуть паралельний порт, цифровий аудіоінтерфейс S/PDIF, аналоговий відеовихід VGA ( 15-контактне гніздо D-Sub) для підключення монітора, порт IEEE 1394 або FireWire (угорі) і два порти USB 2.0, сітьовий порт і ще два порти USB 2.0, і, нарешті, шість аудіопортів від убудованого звукового контролера.


Рис. 1.16. Задня панель.

^ 2. РЕМОНТ МАТЕРИНСЬКИХ ПЛАТ
Материнська плата має кілька основних характеристик [3]:

1) Формфактор (AT/ATX) - визначає форму, розміри материнських плат, розташування компонентів на платі. Важливо: формфактор плати визначає, у який тип корпуса ви можете неї поставити.

2) Гніздо процесора(слот, socket).

3) Кількість і тип гнізд для плат розширення (DDR/PCI/AGP). Для підключення плат розширення (відеокарт, звукових карт, внутрішніх модемів і ін.) необхідно мати на платі достатню кількість гнізд розширення відповідного типу.

4) Набір мікросхем. Це одна або кілька мікросхем, таймери, системи керування, спеціально розроблені для "обв'язки" процесора. Тип набору в основному визначає функціональні можливості плати: типи підтримуваних процесорів, структура/об'єм кеш-пам’яті, можливі сполучення типів і об'ємів модулів пам'яті, підтримка режимів енергозбереження, можливість програмного настроювання параметрів і т.п.

5) Наявність інтегрованих можливостей відео/аудіо/мережа/модем /SCSI).

6) Можливості розгону.

Однак основи ремонту системних плат майже не залежать від цих характеристик. Тому що незважаючи на різноманіття типів і видів материнських плат вони мають подібну архітектуру.

^ 2.1. Причини пошкоджень
Для початку давайте розберемося які бувають причини поломок материнських плат. Знаючи обставини після яких виникла несправність, ви легше її знайдете.

1. З вини користувачів.

У результаті необережних або недотепних дій виникають різні механічні ушкодження: поломки гнізд, процесорного сокета, порвані доріжки, відламані різні деталі (дуже часто поруч із процесорним гніздом - при установці кулера), короткі замикання. Часто користувачі палять порти миші й клавіатури (гніздо PS/2) або LPT-порт роблячи маніпуляції підключення/відключення гнізд при включеному ПК

2. З вини інших пристроїв.

Звичайно причиною поломки є неякісний блок живлення (який, ламаючись може спалити не тільки материнську плату, але й ще половину пристроїв усередині системного блоку). Причиною поломки так само може стати неякісний пристрій невідомого виробника. Буває, і цьому є не мало прикладів, що винуватцями тих або інших поломок є розроблювачі материнських плат (і не тільки), які допускають помилки при проектуванні плат.

^ 2.2. Усунення пошкоджень
Спершу необхідно провести первинну й потім бажано більше детальну діагностику. Первинна діагностика материнської плати полягає в наступному:

1). З'ясувати, чи дійсно несправна материнська плата, тобто перевірити працездатність інших комплектуючих:

а). Від'єднуємо клавіатуру, мишку, lpt-шнур принтера й, запускаємо, все інше. Перевіряємо, чи не замикає кнопка “Reset”. Перевіряємо, чи не замикає сама материнська плата на корпус (для цього її бажано дістати з корпуса).

б). Обов'язково треба перевірити напругу на літієвій 3-х вольтовій батарейці. Якщо на батарейці менше, ніж до 2.9 В - міняти й перевірити струм споживання, повинен бути в межах 3..10 мкА, якщо більше - материнська плата висаджує батарейку (Зрідка в ланцюгах батарейки попадаються пробиті або обірвані діоди).

в). У деяких випадках досить просто скинути cmos, не забувши при цьому відключити чергове живлення (ATX). Іноді по різних причинах, в CMOS може виявитися встановлена частота шини, на якій використовуваний процесор непрацездатний.

г). Перевіряємо блок живлення (БЖ), найкраще заміною на свідомо справний. Якщо в ньому потекли (висохнули) найперші вхідні високовольтні фільтруючі ємності, то індикаторні лампочки будуть світитися, кулера - крутитись, але комп'ютер не видасть ні звуку. Обов'язково перевірити БЖ на відповідність напруг!

д). Відключаємо все усередині. Витягаємо пам'ять, відеокарту, всі інші плати, залишаємо тільки процесор і спікер, якщо після вмикання материнська плата запищить, то умовно можна вважати її робочою (BIOS запускається), а несправність десь у висмикнутих платах. Тепер вставляємо назад пам'ять, перевіряємо, якщо пищати стало інакше, виходить, пам'ять визначається, можна включати відеокарту, перевіряємо, повинна з'явитися картинка на моніторі, по черзі вставляємо інші плати, після кожної перевіряємо, підключаємо інші проводи й шлейфи, так само перевіряємо після кожного підключення.

2) Якщо з'ясовується, що не працює дійсно материнська плата, то проводимо більш детальну діагностику. Отже, у першу чергу нам необхідно запустити материнську плату з одним процесором і підключеним динаміком (запустити BIOS). Перевірити, чи доходить до тесту пам'яті (постійні довгі гудки).

При ремонті багато чого можна помітити просто при уважному огляді. Перебиті або процарапані при установці додаткових плат або закручуванні/відкручуванні гвинтів, установці/зніманні радіатора доріжки, сколупнуті й царапані SMD-елементи, роздуті конденсатори, дірки й тріщини в мікросхемах після сильних перенапруг і статики, горілі транзистори через перевантаження або коротке замикання. На нових материнських платах третього ешелону зустрічаються недопаяні пасивні елементи. Уважно оглядаємо периферійні порти материнської плати на предмет пошкоджень! Перевіряємо на предмет замикань контакти в ISA, PCI, AGP і ін. слотах. Якщо таке спостерігається, то звичайно перепайка гнізда повністю повертає працездатність плати. електролітичні конденсатори, що здулися, в імпульсному стабілізаторі - хвороба багатьох сучасних материнських плат. Причин тут декілька - неякісні електроліти, перегрівши від розташованих рядом силових елементів, власний розігрів втратами на ВЧ після того, як електроліт уже частково висохнув, відсутність запасу по напрузі й потужності, погана вентиляція й перегрів у тісному корпусі, коли все закрито шлейфами. При перепоюванні номінальна ємність звичайно некритична, можна поставити й в 2 рази менше. А от напругу краще побільше.

Взагалі, ремонт плати, у загальному випадку, зводиться до перевірки спочатку всіх живлень (на всіх елементах плати, як процесор, мости (чипсет), пам'ять, AGP і PCI). Наприкінці залишаються частоти, і сигнали на флеш-пам'яті BIOS, якщо імпульси є, але комп'ютер не стартує, спробувати перешити BIOS (це можна зробити й раніше, щоб бути впевненим у ньому). Несправний BIOS зустрічається не занадто часто. Якщо при вмиканні комп'ютер відразу звертається до дисководу - завантажувальний блок справний. Майже завжди для awardbios можна завантажитися з DOS-дискети й наосліп, у домашніх умовах для перепрошивання, оправдане hot-swap, програматор собі не кожний може дозволити.

А як бути якщо не виконана жодна команда системного BIOS?

1) Потрібно бути абсолютно впевненим, що всі напруги в нормі й забезпечене належне тактування.

2) Потрібно бути абсолютно впевненим, що процесор справний і даний екземпляр плати з даним процесором, працює.

3) Припустимо, що передача керування за адресою FFFF FFF0h все-таки відбулася. До ініціалізації першого POST коду ( Power-On Self Test - функція початкового самотестування) BIOS виконує сотні команд, Якщо там проблема - повідомлення POST не дочекатися.

У деяких випадках настрій системної плати залежить і від звукових чипів, сітьових чипів, інших підключених до PCI/LPC/ISA. Особливо, якщо вони щось там просаджують, замикають і т.п.

З поширенням мереж і подовжувачів, люди все частіше палять ввід-вивід смиканням принтера на ходу, неробочий Super I/O , звичайно гріється, а тому що останнім часом цей контролер розташований у південному мосту, то заміні підлягає міст. Для PS/2 гнізда частіше згоряє запобіжник або дросель (SMD) у ланцюзі живлення/землі клавіатури. Так само перевіряти відсутність КЗ по живленню в USB, буває, що зламані контакти замикаються, а не працює від цього клавіатура.

Якщо ви засунули зовсім несправну флешку, або вставили її неправильно - постраждати може не тільки сама мікросхема (що звичайно й трапляється при вставлянні "задом наперед"), але й прямо підключений південний міст. USB - єдина річ, що може палити міст без розкриття комп'ютера.

Один зі способів дефектації ПМ полягає у вимірі опору сигнальних виводів на всіх USB гніздах. У справної опору рівні.

Regulator Module (VRM) - модуль регулятора напруги (ШИМ). Це - програмувальний перетворювач постійної напруги фірми. Звичайно розташовується поруч із панелькою процесора в оточенні більших конденсаторів, дроселів і купи силових транзисторів і діодів. Має 24 ніжки. Працює за принципом ключового перетворювача із широтно-імпульсним керуванням і індуктивним накопичувачем ( накопичувачі - це чорні ферритові кільця з мідним дротом). На ніжки 1-5 надходить 5 розрядів двійкового коду, нулі й одиниці, вихідної напруги, відповідно до якого цифрова схема керування формує послідовності прямокутних імпульсів змінної тривалості (тобто широти, звідки й назва) на ніжках 14/17 і 11/8, керуючих ключами на польових транзисторах які на певний час комутирують накопичувальну індуктивність і джерело живлення +5 вольтів. У результаті з +5 вольтів виходить ваша напруга +1,644 вольта. Горять ці мікросхеми вкрай рідко, у першу чергу перевіряти 10-омний резистор по її (ШІМ) живленню.

Вигорілі польові ключі - розповсюджена несправність для материнських плат, мікросхеми й т.д. видні неозброєним поглядом по обвуглених околицях. Непогано пальцем поторкати усі більше менш великі елементи на мат. платі (польові ключі, мікросхеми, південний і північний мости обов'язково).

Першою справою при відсутності живлення на процесорі треба обов'язково продзвонити мосфети, це чревате вигорянням процесора. Перевірити напруги на процесорі. Іноді буває витік, хоча мосфет продзвонюється як робочий, тоді тільки заміною перевіряється.

Проблеми з польовими транзисторами, до речі, бувають досить часто, вони починають коротити або давати втрата, вони часто зустрічаються разом з роздутими електролітами. Розпухлі конденсатори на таких платах - тільки наслідок. Ще проблеми з живленням - вигоряння ключів, які комутирують чергове або основне живлення на клавіатуру/USB/мережа/... через відсутність запасу по потужності або КЗ, ключів або стабілізатора +2.5 В при установці модуля пам'яті DDR "навпаки" і т.п., але звичайно це все (дірки й вугілля) видно неозброєним оком. Інша, що часто зустрічається несправність імпульсного стабілізатора - виліт мікросхеми ШІМ-контролера після стрибка по +12 В, викликаного, наприклад, КЗ по +5 або згорянням БЖ, тоді згоряють не тільки ШІМ і мосфети, але іноді й частина їх SMD-Обв'язки. При висиханні вхідних конденсаторів стабілізатора може спрацьовувати захист від перевантаження через гадане збільшення спадання напруги.

Якщо на процесорі є всі живлення, а він не гріється - для початку перевірити кнопку RESET на КЗ, а потім кварц 14.318 МГц і синтезатор, чи видають вони що-небудь. Як правило процесор холодний в 2-х випадках: або немає живлення, або немає частоти. У рідких випадках, при масивному кулері відриваються контакти сокета – маємо тонку роботу з підпайки контактів.

^ 2.3. Тестування за допомогою POST-card
POST Tester - цікавий й корисний пристрій у роботі сервісного інженера. На рис. 2.1 показаний зовнішній вигляд діагностичної плати PORT80+, що виробляють у Києві.

Рис. 2.1. POST-card.
Гнітюче число сучасних BIOS під час проходження процедури POST (Power On Self Test) посилають у порт 80h номер поточного тесту. Знаючи - на якому тесті зупинилася процедура POST і розшифровку кодів - набагато легше локалізувати несправність.

Діагностика материнської плати за допомогою індикатора POST кодів , перетворюється в просту справу. Залежно від моделі POST-card коди помилок виводяться в десятковому або шістнадцятирічному вигляді на цифровому індикаторі або простими світлодіодами. На деяких сучасних материнських платах уже убудовані функції що заміняють POST-карту й коди відображаються на індикаторі, що перебуває на мат. платі. Але POST-карта не являється порятунком від всіх лих, так-як вона відображає тільки результат виконання тестової процедури яка перебуває усередині мікросхеми BIOS і при кожному вмиканні й перезавантаженні комп'ютера запускає функції самотестування основних компонентів і підсистем ПК. Якщо по ходу виконання виявлена помилка система видає звуковий сигнал і виводить повідомлення на екран ( звичайно тільки у випадку якщо помилка не була виявлена раніше чим наприклад відеоадаптер ). Відповідно POST карта не покаже корисної інформації при несправності самої мікросхеми BIOS, її обв'язці, системах запуску й живлення материнської плати. Таблиці POST кодів можна легко скачати із сайтів виробників мікросхем BIOS.

ВИСНОВКИ
Під час переддипломної практики я ознайомився з будовою материнських плат сучасних комп’ютерних систем на рівні не звичайного користувача, а інженера по ремонту комп’ютерної техніки. Також мною було отримано основні навички з ремонту системних плат.

Нажаль даний звіт не може вмістити всієї інформації, з огляду на дуже великий її обсяг.

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Бугаев, А.А. Фазовый переход металл-полупроводник и его применение / А.А. Бугаев, Б.П. Захарченя, Ф.А. Чудновский. – Л.: Наука, 1979. – 183 с.

2. Семенов, А.Л. Фотоиндуцированная неустойчивость и фазовый переход полупроводник-металл в системе Пайерлса / А.Л. Семенов // ФТТ.  1998. – Т. 40, № 11. – С. 2113–2118.

3. Терморезистор прямого подогрева ТРП68-01 [Электронный ресурс] // Индустрон. – 2007. – Режим доступа. http://www.industron.ru/catalog/relsib/uzt/ uzt.htm.