计算机主机板开机原理与维修

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计算机主机板开机原理与维修

摘 要

随着时代的进步，电脑已进入千家万户,实现在普及化。计算机机技术从早期的电子管到如今的超大规模集成电路，发展才不过一百多年。二十一世纪的人不光追求计算机软件的完美，而且对硬件的要求更加苛刻了。过几年来，随着网络的迅速发展，越来越多的人开始接触一些大型软件、大型游戏，而这些对硬件要求更高。然而，在我国，从事计算机硬件方面的研究的人是知之甚少，尤其是主板这块。众所周知，主板是计算机其它硬件的载体，它的性能好坏直接决定了整个计算机运行的稳定，还有一些超频的用户如果没有主板的支持，也无法实现。现在的主板日益更新，但始终离不开技术的支持。所以本文结合一些经典的主板来讲解主板的开机电路，让大家知道整个电脑是如何开始工作、如何载入操作系统、又如何关机以及一些简单的维修方法！帮助大家更好的维护电脑！

关键词：软开机、时钟、复位

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目录

1 绪论..........................................................04

2 主板芯片介绍...................................................08

2.1 I/O芯片功能及型号.........................................09 2.2 ICH芯片功能及型号.........................................10 2.3 开机电路中的逻辑门电路.....................................11 2.4 ATX电源...................................................11

3 开机时序分析...................................................14 3.1 INTEL开机时序分析.........................................15 3.1.1 Socket 370接口——技嘉(GIGABYTE)GA-6VX7-4X.................15 3.1.2 Socket 478接口——新开下（PARADISE）P5-865PE主板...........15 3.1.3硕泰克（SOLTEK）SL-86MIP-L主板（INTEL 865G芯片组）..........16 3.1.4技嘉(GIGABYTE)GA-8IPE1000-G主板（INTEL 865PE芯片组）........17 3.1.5精英(ECS)848P-M主板（INTEL 848P芯片组）....................18 3.1.6映泰（BIOSTAR）P4VTC主板（VIA PT800芯片组）................19 3.1.7精英（ECS）P4M266A-M2主反（VIA P4M266A 芯片组）............20 3.1.8 SOCKET 775接品——磐英6E9VB-ML主板（INTEL 915GV芯片组）....21 3.2 AMD开机时序分析...........................................22 3.2.1 SOCKET 462接口——富士康（FOXCONN）K7S741MG-6L.............22

3.2.2 SOCKET AM2接口——技嘉(GIGABYTE)GA-M51GM-S2G主板...........23

4 各故障及排除方法...............................................23 4.1 不开机在维修主板中的定义...................................24 4.2 不开机的故障的原因分析及维修方法...........................24

4.2.1制程工艺影响............................................25 4.2.2软件问题影响............................................25 4.2.3硬件方面的影响..........................................25 4.3 检修工具..................................................26

4.4 数码卡及代码分析..........................................26 结束语.......................................................... 46 参考文献.........................................................46

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1 绪论

要想检修主板的开机故障，我们就必须对计算机的启动过程有一个深刻的了解。打开电源启动机器几乎是电脑爱好者每天必做的事情，面对屏幕上出现的一幅幅启动画面，我们一点儿也不会感到陌生，但是，计算机在显示这些启动画面时都做了些什么工作呢？相信有的朋友还不是很清楚，现在我就来介绍一下从打开电源到出现Windows的蓝天白云时，计算机到底都干了些什么事情。

首先让我们来了解一些基本概念。第一个是大家非常熟悉的BIOS（基本输入输出系统），BIOS是直接与硬件打交道的底层代码，它为操作系统提供了控制硬件设备的基本功能。BIOS包括有系统BIOS（即常说的主板BIOS）、显卡BIOS和其它设备（例如IDE控制器、SCSI卡或网卡等）的BIOS，其中系统BIOS是本文要讨论的主角，因为计算机的启动过程正是在它的控制下进行的。BIOS一般被存放在ROM(只读存储芯片)之中，即使在关机或掉电以后，这些代码也不会消失。

第二个基本概念是内存的地址，以前的机器中一般安装有32MB、128MB或512MB内存(现在的机器虽然配置高，但基本原理还是离不开这些)，这些内存的每一个字节都被赋予了一个地址，以便CPU访问内存。32MB的地址范围用十六进制数表示就是0～1FFFFFFH，其中0～FFFFFH的低端1MB内存非常特殊，因为最初的8086处理器能够访问的内存最大只有1MB，这1MB的低端640KB被称为基本内存，而A0000H～BFFFFH要保留给显示卡的显存使用，C0000H～FFFFFH则被保留给BIOS使用，其中系统BIOS一般占用了最后的64KB或更多一点的空间，显卡BIOS一般在C0000H～C7FFFH处，IDE控制器的BIOS在C8000H～CBFFFH处。 好了，下面我们就来仔细看看计算机的启动过程吧。第一步： 当我们按下电源开关时，电源就开始向主板和其它设备供电，此时电压还不太稳定，主板上的控制芯片组会向CPU发出并保持一个RESET（重置）信号，让CPU内部自动恢复到初始状态，但CPU在此刻不会马上执行指令。当芯片组检测到电源已经开始稳定供电了（当然从不稳定到稳定的过程只是一瞬间的事情），它便撤去RESET信号（如果是手工按下计算机面板上的Reset按钮来重启机器，那么松开该按钮时芯片组就会撤去RESET信号），CPU马上就从地址FFFF0H处开始执行指令，从前面的介绍可知，这个地址实际上在系统BIOS的地址范围内，无论是Award BIOS还是AMI BIOS，放在这里的只是一条跳转指令，跳到系统BIOS中真正的启动代码处。 第二步： 系统BIOS的启动代码首先要做的事情就是进行POST（Power－On Self Test，加电后自检），POST的主要任务是检测系统中一些关键设备是否存在和能否正常工作，例如内存和显卡等设备。由于POST是最早进行的检测过程，此时显卡还没有初始化，如果系统BIOS在进行POST的过程中发现了一些致命错误，例如没有找到内存或者内存有问题（此时只会检查640K常规内存），那么系统BIOS就会直接控制喇叭发声来报告错误，声音的长短和次数代表了错误的类型。在正常情况下，POST过程进行得非常快，我们几乎无法感觉到它的存在，POST结束之后就会调用其它代码来进行更完整的硬件检测。 第三步： 接下来系统BIOS将查找显卡的BIOS，前面说过，存放显卡BIOS的ROM芯片的起始地址通常设在C0000H处，系统BIOS在这个地方找到显卡BIOS之后就调用它的初始化代码，由显卡BIOS来初始化显卡，此时多数显卡都会在屏幕上显示出一些初始化信息，介绍生产厂商、图形芯片类型等内容，不过这个画面几乎是一闪而过。系统BIOS接着会查找其它设备的BIOS程序，找到之后同样要调用这些BIOS内部的初始化代码来初始化相关的设备。第四步： 查找完所有其它设备的BIOS之后，系统BIOS将显示出它自己的启动画面，其中包括有系统BIOS的类型、序列号和版本号等内容。第五步： 接着系统BIOS将检测和显示CPU的类型和工作频率，然后开始测试所有的RAM，并同时在屏幕上显示内存测试的进度，我们可以在CMOS设置中自行决定使用简单耗时少或者详细耗时多的测试方式。第六步： 内存测试通过之后，系统BIOS将开始检测系统中安装的一些标准硬件设备，包括硬盘、CD－ROM、串口、并口、软驱等设备，

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另外绝大多数较新版本的系统BIOS在这一过程中还要自动检测和设置内存的定时参数、硬盘参数和访问模式等。第七步： 标准设备检测完毕后，系统BIOS内部的支持即插即用的代码将开始检测和配置系统中安装的即插即用设备，每找到一个设备之后，系统BIOS都会在屏幕上显示出设备的名称和型号等信息，同时为该设备分配中断、DMA通道和I/O端口等资源。 第八步： 到这一步为止，所有硬件都已经检测配置完毕了，多数系统BIOS会重新清屏并在屏幕上方显示出一个表格，其中概略地列出了系统中安装的各种标准硬件设备，以及它们使用的资源和一些相关工作参数。第九步： 接下来系统BIOS将更新ESCD（Extended System Configuration Data，扩展系统配置数据）。ESCD是系统BIOS用来与操作系统交换硬件配置信息的一种手段，这些数据被存放在CMOS（一小块特殊的RAM，由主板上的电池来供电）之中。通常ESCD数据只在系统硬件配置发生改变后才会更新，所以不是每次启动机器时我们都能够看到“Update ESCD? Success”这样的信息，不过，某些主板的系统BIOS在保存ESCD数据时使用了与Windows 9x不相同的数据格式，于是Windows 9x在它自己的启动过程中会把ESCD数据修改成自己的格式，但在下一次启动机器时，即使硬件配置没有发生改变，系统BIOS也会把ESCD的数据格式改回来，如此循环，将会导致在每次启动机器时，系统BIOS都要更新一遍ESCD，这就是为什么有些机器在每次启动时都会显示出相关信息的原因。第十步： ESCD更新完毕后或自检完成后，固化在ROM中的19号中断复位硬盘，读取主引导记录到内存，检查分区表，寻找唯一的活动分区，并根据分区表信息到活动分区的第一扇区读取引导记录，把控制权交给引导记录的引导程序，由引导程序完成操作系统的加载。系统BIOS的启动代码将进行它的最后一项工作，即根据用户指定的启动顺序从软盘、硬盘或光驱启动。以从C盘启动为例，系统BIOS将读取并执行硬盘上的主引导记录，主引导记录接着从分区表中找到第一个活动分区，然后读取并执行这个活动分区的分区引导记录，而分区引导记录将负责读取并执行IO.SYS，这是DOS和Windows 9x最基本的系统文件。Windows 9x的IO.SYS首先要初始化一些重要的系统数据，然后就显示出我们熟悉的蓝天白云，在这幅画面之下，Windows将继续进行DOS部分和GUI（图形用户界面）部分的引导和初始化工作。如果系统之中安装有引导多种操作系统的工具软件，通常主引导记录将被替换成该软件的引导代码，这些代码将允许用户选择一种操作系统，然后读取并执行该操作系统的基本引导代码（DOS和Windows的基本引导代码就是分区引导记录）。上面介绍的便是计算机在打开电源开关（或按Reset键）进行冷启动时所要完成的各种初始化工作，如果我们在DOS下按Ctrl＋Alt＋Del组合键（或从Windows中选择重新启动计算机）来进行热启动，那么POST过程将被跳过去，直接从第三步开始，另外第五步的检测CPU和内存测试也不会再进行。我们可以看到，无论是冷启动还是热启动，系统BIOS都一次又一次地重复进行着这些我们平时并不太注意的事情，然而正是这些单调的硬件检测步骤为我们能够正常使用电脑提供了基础。

前面详细介绍了计算机的启动过程，而在主板上的开机才是这里的最底层，只有这个达到了开机要求其它的才可以工作。

现在的主板都采用ATX电源供电，它的优点是可以实现软开机，支持通过键盘、鼠标、网卡等设备唤醒电源，实现自动开机的目的。ATX电源在待机时有一个待机电压输出给主板，为主板的开机电路供电，在接到主板的开机信号后，电源启动，各输出端输出正常的工作电压。

在采用ATX电源供电的主板上都设有开机电路，在开机电路中一般需要南桥芯片的参与工作，只有极小数的主板采用专用开机、复位芯片，不需要南桥的参与。在确保各种开机条件（如电压、时钟、复位信号）都具备时，主板才能开机。而各种主板开机电路的设计与蕊片的选择又主要围绕着INTEL和AMD这两大处理器，所以本文主要讲解INTEL和AMD开机时序（下图为INTEL主板南北桥架构图）

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