本帖最后由 蒋工 于 2012-9-17 12:04 编辑
笔记本维修之信号篇：示波器+万用表
给那些执着于用示波器维修神话的童鞋们忠告 曾几何时，示波器对于我来说是那么的神秘，当我刚进入仁宝第一次与示波器亲密接触的时候，觉得那是个充满神秘色彩的设备，以为有了他，只要一测主板就能马上知道是主板哪里坏了，就像医院里给人做检测的医疗仪器一样。如果你们也是这么想的话，那就大错特错了，我可以很负责的说，示波器基本上跟诊断卡也就是所谓的DEBUG卡的功能几乎一样，示波器除了比DEBUG卡能测一下CLK时钟信号和电压外，剩下的就是跟DEBUG卡一样的作用，根据示波器测到的信号波形的变化情况来判断主板信号到哪里了，就相当于DEBUG卡代码跑00,FF,28,38,4A，60什么的。只用万用表维修可以成为维修界的高手，但要想成为维修界高手中的高手，示波器和万用表缺一不可，可只用示波器来维修那估计连菜鸟都不如，都不可能修得出主板。示波器不是万能的。 我们先来简单的介绍一下示波器，如下图：
图片中右半部分是一些功能按钮，其中CH1和CH2是2个测试通道。 接下来简单的讲一下示波器窗口显示部分，如下图：
A处显示的是所测到信号的频率 B处是0伏电压的基准线或者叫参照线 C处是每个格子高度代表的电压伏数 D处是每个格子宽度代表的时间秒数 具体示波器的用法将在新一期的鸿利维修培训中讲到。
言归正传，要学会通过信号来维修主板的话，只有示波器和万用表的完美结合才可以。示波器是用来判断信号跑哪里了，确认主板大概的故障所在，接下来就是万用表的任务了，通过他可以精确的查到是哪个信号不正常，哪个芯片坏了导致的。我想肯定会有人（估计大部分的人）问万用表怎么可能判断信号的好坏呢？那么我就告诉你，所有的信号对地都有阻抗，而每种信号总线的对地阻抗的阻值都是一样的，所以对应于同一种信号总线的阻抗阻值如果有一根异常，那么就说明那一根信号总线有问题。 接下来我们得先了解一下一些基本术语以及笔记本主板的所有信号： 我们先来了解一下有关总线方面的知识 总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束， 按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。 总线按功能和规范可分为三大类型:[ (1) 片总线(Chip Bus, C-Bus) 又称元件级总线，是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块(如CPU模块)的信息传输通路。 (2) 内总线(Internal Bus, I-Bus) 又称系统总线或板级总线，是微机系统中各插件(模块)之间的信息传输通路。例如CPU模块和存储器模块或I/O接口模块之间的传输通路。 (3) 外总线(External Bus, E-Bus) 又称通信总线，是微机系统之间或微机系统与其他系统(仪器、仪表、控制装置等)之间信息传输的通路，如EIA RS-232C、IEEE-488等。
其中的系统总线，即通常意义上所说的总线，一般又含有三种不同功能的总线，即数据总线DB（Data Bus）、地址总线AB（Address Bus）和控制总线CB（Control Bus）。 有的系统中，数据总线和地址总线是复用的，即总线在某些时刻出现的信号表示数据而另一些时刻表示地址；而有的系统是分开的。51系列单片机的地址总线和数据总线是复用的，而一般PC中的总线则是分开的。 “数据总线DB”用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线，即他既可以把CPU的数据传送到存储器或I/O接口等其它部件，也可以将其它部件的数据传送到CPU。数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标，通常与微处理的字长相一致。例如Intel 8086微处理器字长16位，其数据总线宽度也是16位。需要指出的是，数据的含义是广义的，它可以是真正的数据，也可以是指令代码或状态信息，有时甚至是一个控制信息，因此，在实际工作中，数据总线上传送的并不一定仅仅是真正意义上的数据。 “地址总线AB”是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向外部存储器或I/O端口，所以地址总线总是单向三态的，这与数据总线不同。地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小，比如8位微机的地址总线为16位，则其最大可寻址空间为2^16=64KB，16位微型机（x位处理器指一个时钟周期内微处理器能处理的位数（1 、0）多少，即字长大小）的地址总线为20位，其可寻址空间为2^20=1MB。一般来说，若地址总线为n位，则可寻址空间为2^n字节。 “控制总线CB”用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是微处理器送往存储器和I/O接口电路的，如读/写信号，片选信号、中断响应信号等；也有是其它部件反馈给CPU的，比如：中断申请信号、复位信号、总线请求信号、设备就绪信号等。因此，控制总线的传送方向由具体控制信号而定，(信息)一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。 对于笔记本的信号维修针对的就是系统总线的维修，CPU,北桥，南桥通过各自的系统总线来相连，进行信号的传输，任何一根总线有问题，主板都将工作不正常。下面用一张图来直观的了解一下笔记本主板中的各种系统总线：
我们以IBM T43为例
从上面的框架表中很清楚的可以看到各各芯片之间相连的系统总线，让我一一给大家分析：
1：CPU与北桥 他们之间的系统总线叫FSB总线，包含数据总线DB（有64根）、地址总线AB（有32根）和控制总线CB（具体多少忘记了） FSB总线是Front Side BUS的英文缩写，中文叫前端总线，是将中央处理器CPU连接到北桥芯片的系统总线，它是CPU和外界交换数据的主要通道。前端总线的数据传输能力对计算机整体性能影响很大，如果没有足够带宽的前端总线，即使配备再强劲的CPU，用户也不会感觉到计算机整体速度的明显提升。这个名称是由AMD在推出K7 微架构系列CPU时提出的概念，但是一直以来都被大家误认为是外频的另一个名称。我们所说的外频指的是CPU与主板连接的速度，这个概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，而前端总线的速度指的是数据传输的速度，由于数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的位宽和传输频率，即数据带宽=总线频率×数据位宽÷8。目前PC机上主流的前端总线频率有800MHz、1066MHz、 1333MHz几种，前端总线频率越大，代表着CPU与内存之间的数据传输量越大。虽然前端总线频率看起来已经很高，但与同时不断提升的内存频率、高性能显卡特别多显卡系统相比CPU与芯片组存在的前端总线瓶颈仍未根本改变。例如64位、1333MHz的FSB所提供的内存带宽是1333MHz×64bit/8=10667MB/s=10.67GB/s与双通道的DDR2-667内存刚好匹配，但如果使用双通道的DDR2-800、DDR2-1066的内存，这时FSB的带宽就小于内存的带宽。更不用说和三通道和更高频率的DDR3内存搭配了。
2：北桥与南桥 他们之间的系统总线叫DMI总线，有12根,(老架构的系统总线叫HUB-Link总线，有8根，比如T40) DMI总线是Direct Media Interface Bus的缩写,中文叫做直接媒体接口,是Intel公司开发用于连接主板南北桥的总线,取代了以前的Hub-Link总线。DMI采用点对点的连接方式,具有PCI-E总线的优势。DMI实现了上行与下行各1GB/s的数据传输率,总带宽达到2GB/s。在Intel的Nehalem架构发布之初,由于集成了内存控制器,需要一个更为快速的数据传输接口来进行处理器数据和内存数据的传输,同时还要保证与主板上的其他芯片和接口如PCIE2.0和ICH南桥芯片之间的连接速度,所以当时采用了QPI总线技术,然而到了Lynnfield核心的Core i7/i5系列,其核心内部完全集成了内存控制器、PCI-E 2.0控制器等,也就是说将整个北桥都集成到了CPU内部,还稍有加强,在数据传输方面的要求自然要更高,所以Intel在CPU内部依然保留了QPI总线,用于CPU内部的数据传输。而在与外部接口设备进行连接的时候,需要有一条简洁快速的通道,就是DMI总线。这样这两个总线的传输任务就分工明确了： QPI主管内,DMI主管外。
3：南桥与BIOS 他们之间的系统总线叫LPC总线，有4根。（老架构的系统总线叫X-BUS总线，最新架构的系统总线叫SPI总线） LPC总线是Low Pin Count Bus的缩写，是基于 Intel 标准的33 MHz 4 bit 并行总线协议，代替以前的 ISA 总线协议，两者性能相似。LPC总线它是INTEL当初为了取代低速落后的X-BUS而推出的总线标准。一般用于主板南桥芯片通信。
4：北桥与显卡 他们之间的系统总线叫PCIE总线（老架构的系统总线叫AGP总线） PCIE总线是PCI Express Bus的缩写， 是Intel研发的一个总线技术，是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔提出的，很明显英特尔的意思是它代表着下一代I/O接口标准。交由PCI-SIG（PCI特殊兴趣组织）认证发布后才改名为“PCI-Express”。这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s以上，而且还有相当大的发展潜力。PCI Express也有多种规格，从PCI Express 1X到PCI Express 16X，能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。
5：北桥与内存 他们之间的系统总线叫内存总线，包含数据总线，地址总线和控制总线。 CPU与内存的联系，要看内存控制器建立在CPU内部还是北主板北桥芯片上。假如内存控制器建立在北桥芯片上：CPU--前端总线--北桥（整合了内存控制器）--内存总线--内存条，如果是Intel i3/i5处理器或AMD处理器，内存控制器整合在CPU里而非北桥芯片里：CPU--内存总线--内存 特别要注意的是内存有一组SM Bus，分别为SMB_DATA和SMB_CLK。具体有什么用将在下面的内容中讲到。
所有的总线都讲完了，那么我们该如何来通过示波器和万用表来确定信号跑到哪里了，以及是哪一根总线有问题呢？记住我们是要用万用表来精确到某一根总线，而不是笼统的某一种总线。你们自己去想吧，刚才我们讲到了那么多的总线，要在其中找出一根，那难度可以说就像大海捞针了，可我们却能通过示波器和万用表轻松的能找到，我们是如何办到的呢，请继续听我讲下去。
在CPU收到北桥发出的CPU_RST后，CPU开始发出信号向BIOS寻址，那么肯定会有人会问CPU发出的第一个信号是什么信号呢？让我来告诉你们，CPU发出的第一个信号就是：“ADS”，也就是“数据地址选择信号”。是FSB总线的控制总线中的一根。接下来我们再讲一下DEBUD卡代码所对应的总线：
1：DEBUG卡跑“00”、“FF” 有分为3种情况可能导致，首先我们来讲一下2个RST信号：PCI_RST和CPU_RST。PCI_RST是南桥发给北桥的，CPU_RST是北桥收到南桥的PCI_RST后北桥发给CPU的。搞清了这个顺序下来就很容易分析了。下来就具体分析一下这3种情况吧： A:南桥不发出PCI_RST给北桥（无PCI_RST）
这是唯一一个跟任何总线都没有关系的故障，此故障只要南桥工作条件满足即可，包括电压，CLK时钟信号（时钟芯片产生），CPUPWER_GOOD（CPU电压芯片产生），这里除了CLK时钟信号要用示波器测量外其他都可以用万用表测量，所以这里就不详细讲述了。如果我们用示波器去测试任何一根总线的话，看到的只有直流信号即电压，而没有任何的交流信号即波形。
下面是一片CPUPWER_GOOD（T43图纸中标的是VR_PWRGD）不正常导致没有PCI_RST故障的T43主板，用万用表电压档测PCI_RST为0V或者小于3V都属于不正常。让我们来看一下开机瞬间FSB总线，LPC总线上的波形：
开机一瞬间测试到FSB上的“ADS”信号波形是一个1V的直流信号，如下图
LPC上的
“LPC_AD0”信号波形也是一个3V的直流信号。如下图：
那么接下来的2种情况都跟总线有关系了
B:南桥发出PCI_RST给北桥，但北桥不发出CPU_RST(无CPU_RST)
此故障只要南桥和北桥各自的DMI电路部分工作条件满足即可，包括电压，CLK时钟信号（时钟芯片产生），DMI总线（12根），这里除了CLK时钟信号要用示波器测量外，其他都可以用万用表测量包括DMI总线。如果我们用示波器去测试任何一根总线的话，看到的只有直流信号即电压，而没有任何的交流信号即波形。
下面是一片DMI总线其中一根（T43图纸中标的是DMI_RXN0）不正常导致没有CPU_RST故障的T43主板，用万用表电压档测CPU_RST为0V或者小于1V都属于不正常。让我们来看一下开机瞬间FSB总线，LPC总线上的波形：
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发表于 2012-9-13 17:48
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发表于 2012-9-13 18:33
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