主板维修基础.docx
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主板维修基础
主板维修基础
本章主要讲解主板维修的基础知识，主要包括电路基础、主板维修的介绍，目的是清楚明了地告诉大家，主板维修需要修什么，是怎么维修的，学习主板维修要做哪些准备等。
主板电路基础部分主要介绍了主板上常见的各种常用元件的识别、好坏判断及代换原则，并以主板为主要讨论范畴，介绍主板维修中需要了解的电路知识。
深刻地理解电路的基础知识，对于主板维修具有非常大的帮助，可以在主板电路维修中做到触类旁通，举一反三。
1.1电路基础知识介绍
1.1.1断路
在电路中，A点到B点之间的线路断开了，电流无法流过，就是断路。
断路也被称为开路。
图1-1所示，开关没有闭合，那么就是断路。
断路一般会造成负载没有供电，但通常不会造成严重故障。
什么叫做负载呢？
在图1-1中，灯泡就是负载，电池就是电源。
在主板上，电源就是常说的ATX电源输出的各个供电，而南桥、北桥、I/O芯片、CPU等需要供电的设备统称为负载。
图1-1断路示意图
1.1.2短路
在电路中，电流没有从它该流过的地方流过，抄近路流过，就是短路。
图1-2所示，正常情况下，电流应该流过灯泡，使灯泡发光，如果把A和B之间用一条导线相连，电路就会从这条导线直接流过，从电池正极流向负极，此时就是短路。
举一个很浅显的例子来说，A和B是邻居，A到B家去的时候，需要经过A的家门和B的家门，才能到B家中，突然有一天，两家的院墙倒掉了，那么A到B家里去，就不经过正常的路线，而是直接从院墙上跨过去了。
这种明显是一种不正常的状态，在电路中，这就是短路。
在实际的电路损坏中，短路有轻有重，即有轻微短路和严重短路之分。
图1-2中所示的短路就是严重短路。
一般来说严重短路会造成故障的扩大，也是实际维修中需要特别注意的一种故障。
短路故障中，一般会伴随严重的负载发热，甚至温度高到冒烟。
也有一种情况，在电路中习惯称为“后级短路烧前级”，什么意思呢？
举例来说，在主板的南桥芯片的供电电路中，常见的有一种稳压器，它的作用是供给南桥一个3.3V的电压，有些主板南桥短路损坏后，南桥本身会剧烈发烫，但也有一些，南桥短路损坏了，南桥本身不发热，但是这个稳压器却非常烫。
这是因为南桥短路后，使流过稳压器的电流达到极大值，温度剧烈升高，最后直到烧坏。
这就是“后级短路烧前级”，就是后级负载短路后会烧坏前级为负载供电的元件。
图1-2短路示意图
1.1.3直流电
直流电指大小和方向都不随时间而变化的电流。
在日常生活中，常见的直流电例子就是由“电池”提供的电流。
电池有极性，分正极与负极。
许多电器，如收音机、扬声器等不含电感元件的电器都用直流电驱动。
直流电分正、负极，无法利用变压器改变电压，用在低电压电器里。
用干电池的电器都属此类。
主板上使用的都是直流电，是由ATX电源产生的。
1.1.4交流电
交流电指大小和方向都随时间周期性变化的电流。
通常的交流电是按正弦规律或余弦规律变化的，电流先由零变到最大，再由最大变到零；然后反方向由零变到最大，再由最大变为零，完成一个周期。
以后是下一个周期，如此反复变化。
交流电有很多优点，除可用于一些特殊的电器，如电动机等外，它对于电的传输，特别是远距离传输有着特别的意义。
交流电一极是正的时候，另一极就是负，不停地交换改变。
家用大电器，如冰箱、电视、空调等都使用交流电。
1.1.5主板上的供电和信号
1．供电和信号的区别
在主板上，有些地方有5V电压，称为5V供电；还有的地方，同样有SV电压，却称为信号，那么供电和信号的区别在哪里呢？
先来举个例子。
因为大部分人对ATX电源比较熟悉，此处就以ATX电源为例说明供电和信号的区别。
ATX电源中，有12V、5V、3.3V电压输出，分别对应的线的颜色是黄色、红色、橙色。
在ATX电源盒的外壳上，针对不同颜色的线，明显标示出来了它们的供电电流，但是绿色线、灰色线没有标示电流，并且如果用数字万用表去测量绿色线的电压，发现它也是一个约3.3～5V的电压。
当然，大部分人也知道，这个绿色线是用来给ATX电源通电的。
可以拿一把镊子，将绿色线和黑色线（黑色线为地线）短接，那么ATX电源就通电工作，在黄色、红色、橙色线上就输出对应的电压，在这个时候去测量绿色线电压，肯定是OV电压。
如果把绿色线和黑色线断开，ATX电源就断电了，不输出12V、5V等供电，绿色线的电压就又恢复到3.3～5V的电压。
那通过这个讲解，可以看出，绿色线的特性就是可以根据需要被拉低或者置高，所以绿色线就是一个信号。
红色线的输出也是SV电压，但是如果把红色SV直接和地线短接，后果是很严重的。
一般情况下，质量好的ATX电源会有一个保护动作，关闭输出，以防止故障扩大；质量差的ATX电源，很可能就会把电源也一起烧掉了。
2．供电和短路的区别
供电是一个可以输出电流的电压，在工作过程中，这个电压不可以被置高或者拉低，如果供电被拉低了，就是前面提到过的短路。
同理，在一般情况下，置高也是不允许的。
信号在理论上说，电压信号只考虑电压变化（电流很小，一般不考虑），在主板的工作过程中，可根据需要，随时被拉低或者置高。
图1-3所示，在实际的主板上，供电和信号就可以这样简单地区分。
图1-3供电和信号的区别
1.1.6主板上的信号解释
1．有关信号的重要概念
（1）时钟和复位
计算机主板上，除了供电部分，其他部分基本都是使用数字电路进行工作的，那么必须要了解数字电路中的几个重要的概念，就是时钟和复位。
时钟信号，就是为数字电路工作提供一个基准，使各个设备统一步调工作。
时钟频率越高，设备的工作速度就越快。
例如，CPU的工作频率，也就是它的时钟，这个频率越快，CPU的处理速度就越快。
但是在主板上，所有设备的工作速度并不会是一致的，这个时候就需要时钟来协调，给速度快的设备一个快速的时钟，给速度慢的设备一个低速的时钟，这样，各设备就可以协调工作。
时钟的基本单位是Hz（赫兹）。
在主板上都有一个主时钟产生电路，这个电路的作用就是给主板上的所有设备提供时钟。
对于不同的设备，时钟电路会送出不同的时钟频率，如送到CPU的频率是100MHz，送到PCI设备的频率是33MHz，送到AGP的频率是66MHz。
对于主板上的标准设备，像AGP、PCI、PCI-E等，它们所需的时钟频率在任何主板上都是按照标准设定的。
从维修的角度去考虑，就只要知道它们被设计为使用多少频率的时钟，然后去测量对应的时钟信号是否正常即可。
接下来，说一下复位信号。
首先必须了解，复位信号是一个过程，而不是持续保持的状态。
什么叫状态呢？
像供电，就是一个持续的状态，必须要持续给某个设备保持一个供电，它才可以正常工作；而复位，是一个过程。
除了早期的ISA设备，现在的主板上的设备，它们的复位过程都是从高电平向低电平跳变的。
例如，PCI的复位是从3.3V向OV跳变；CPU的复位从一点几伏向OV跳变，理论上说是OV，在实际上测量的时候，一般都是OV多一点，如O.lV、0.2V，这样也是一个正常的复位跳变。
给了某个设备的复位引脚一个从高到低的电平跳变的过程，也就是给了这个设备一个复位信号，然后设备就会被初始化，重新开始工作。
主板上的设备在主板第一次上电的时候，都需要得到一个复位信号，像北桥、南桥、I/O、CPU等。
一般情况下认为，在主板上，CPU是最后一个被复位的，也是第一个开始工作的。
（2）PG信号
再说一个比较重要的信号，PG信号。
PG是“POWERGOOD”的缩写，意思即为“电源好”信号，是用来描述供电正常的信号，为高电平有效，即给某个设备的PG引脚一个高电平，那么就是给这个设备发出了PG信号，通知此设备需要的供电已经就绪。
不同的设备需要不同的供电，有的设备需要多组供电。
主板上，一般比较重要的供电都会设计有一个PG信号。
当设备没有收到PG信号之前，此设备就不会工作。
所以，可以简单地把PG信号理解为设备的通电开关。
也就是说，设备没有得到PG信号的时候，虽然供电已经送到了它的供电引脚上，但是它内部是没有电流的。
为了说明此点，可以做一个实验。
在早期的370主板上，我们向CPU送出它的核心供电，然后切断它的PG信号引脚的走线，使它的PG信号为低电平，也就是说这个CPU没有收到PG信号，接着在通电后去感受CPU的温度，会发现这个CPU的温度几乎没有任何上升，仍然是冰凉的。
这里用370的CPU来举例，是因为这种早期的CPU供电简单，更能说明这个信号的作用。
ATX电源使用灰色线作为PG信号，灰色线被设计为通电后延时几百毫秒变化为高电平。
ATX电源输出的供电有12V、5V、3.3V。
当电源通电的瞬间，12V、SV、3.3V供电处于一个电压的上升阶段。
虽然时间非常短暂，一般只有几百毫秒，但是这个上升的过程和电压波动的过程肯定是存在的，那么这个时候，主板上的设备是不能工作的，所以在这个上升的阶段，灰色线是低电平，以此通知主板上的各设备，ATX电源输出未就绪，此时不可工作。
在几百毫秒后，ATX电源的各项供电输出正常了，然后灰色线变成高电平，就向主板发出了一个PG信号。
此PG信号，有的连接到I/O芯片，有的连接到ASIC（即各种专用芯片）。
但也有的主板不采用ATX电源发出的PG信号，而是采用专门的检测电路。
在检测到ATX的供电电压，如红色SV供电，达到标准时，此电路代替ATX电源发出PG信号。
此部分在第3章中有讲解。
2．主板信号说明
下面列出了主板上的一份非常详细的信号说明。
信号描述中，带有“（I/O）”的表示输入／输出信号，带有“（O）”的表示输出信号。
以下的信号解释，部分搜集于Intel的技术白皮书，如478信号的相关说明。
在阅读的时候，不求完全理解信号的作用，但是从维修的角度，要尽量地了解信号的大体含义及走向，即此信号走向北桥或者南桥，或者是I/O芯片？
对于维修来说，具有非常重要的意义。
以下内容可作为参考性阅读，供维修中资料翻查使用。
（1）CPU接口信号说明
①A[31:
3]#（I/O）Address（地址总线）
这组地址信号定义了CPU的最大内存寻址空间为4GB。
在地址周期的第一个子周期中，这些引脚传输的是数据传输的地址；在地址周期的第二个子周期中，这些引脚传输的是这个数据传输的信息类型。
②A20M#（I）Address-20Mask（地址位20屏蔽）
此信号是由ICH（南桥）输出至CPU的信号。
它是让CPU在RealMode（实模式）时仿真8086只有1MB地址空间。
当超过1MB空间时，A20M#为低电平，A20被驱动为0，而使地址自动折返到第一个1MB地址空间上。
③ADS#（I/O）AddressStrobe（地址选通）
当这个信号被置为低电平时说明在地址信号上的数据是有效的。
在一个新的数据传输中，所有总线上的信号都在监控ADS#是否有效，一旦ADS#有效，它们将会作一些相应的动作，如奇偶检查、协议检查、地址译码等操作。
④ADSTB[1:
0]#（I/O）ADBusStrobe（地址数据总线选通）
这两个信号主要用于锁定A[31：
3]#和REQ[4:
0]#在它们的上升沿和下降沿。
相应的ADSTBO#负责REQ[4:
0]#和A[16：
3]#，ADSTB1#负责A[31:
17]#。
⑤AP[1:
0]#（I/O）AddressParity（地址奇偶校验）
这两个信号主要用于对地址总线的数据进行奇偶校验。
⑥BCLK[1:
0]（I）BusClock（总线时钟）
这两个时钟主要用于供应在总线上进行数据传输所需的时钟。
⑦BNR#（I/O）BlockNextRequest（下一块请求）
这个信号主要用于宣告一个总线的延迟通过任一个总线代理。
在这个期间，当前总线的拥有者不能进行任何一个新的数据传输。
⑧BPRI#（I）BusPriorityRequest（总线优先权请求）
这个信号主要用于对系统总线使用权的仲裁，它必须被连接到系统总线的适当引脚。
当BPRI#有效时，所有其他的设备都要停止发出新的请求，除非这个请求正在被锁定。
总线所有者要始终保持BPRI#为有效，直到所有的请求都完成才释放总线的控制权。
⑨BSEL[1:
0]（I/O）BusSelect（总线选择）
这两组信号主要用于选择CPU所需的频率，通过高低电平的组合来确定频率。
⑩D[63:
0]#（I/O）Data（数据总线）
这些信号线是数据总线，主要负责传输数据。
它们提供了CPU与北桥之间64位的通道。
只有当DRDY#为低电平时，总线的数据才为有效，否则视为无效数据。
DBI[3:
0]#（I/O）DataBusInversion（数据总线倒置）
这些信号主要用于指示数据总线的极性，当数据总线的数据反向时，这些信号应为低电平。
这四个信号每个分别负责16个数据总线。
DBSY#（I/O）DataBusBusy（数据总线忙）
当总线拥有者在使用总线时，会驱动DBSY#为低电平，表示总线在忙。
当DBSY#为高电平时，数据总线被释放。
DP[3:
0]#（I/O）DataParity（数据奇偶校验）
这四个信号主要用于对数据总线的数据进行奇偶校验。
DRDY#（I/O）DataReady（数据准备）
当DRDY#为低电平时，指示当前数据总线的数据是有效的；若为高电平时，则总线的数据为无效。
DSTBN[3:
0]#（110）DataStrobe（地址锁存信号）
数据选通锁存在D[63：
0]#。
DSTBP[3:
0]#（I/O）DataStrobe（地址锁存信号）
数据选通锁存在D[63：
0]#。
FERR#（O）FloatingPointError（浮点错误）
这个信号是CPU输出至ICH（南桥）的信号。
当CPU内部浮点运算器发生一个不可屏蔽的浮点运算错误时，FERR#被CPU驱动为低电平。
GTLREF（I）GTLReference（GTL参考电压）
这个信号用于设定GTLnBus的参考电压，这个信号一般被设为VCC电压的三分之二。
IGNNE#（I）IgnoreNumericError（忽略数值错误）
这个信号是ICH输出至CPU的信号。
当CPU出现浮点运算错误时需要此信号响应CPU。
IGNNE#为低电平时，CPU会忽略任何已发生但尚未处理的不可屏蔽的浮点运算错误。
但若IGNNE#为高电平时，又有错误存在时，若下一个浮点指令是FINIT、FCLEX、FSAVE等浮点指令之一时，CPU会继续执行这个浮点指令。
但若指令不是上述指令时，CPU会停止执行而等待外部中断来处理这个错误。
INIT#（I）Initialization（初始化）
这个信号是由ICH输出至CPU的信号，与复位功能上非常类似，但与复位不同的是CPU内部LlCache和浮点运算操作状态并没被无效化。
但TLB（地址转换参考缓存器）与BTB（分歧地址缓存器）内数据则被无效化了。
INIT#另一点与复位不同的是CPU必须等到在指令与指令之间的空闲期间才会被确认，而使CPU进入初始状态。
INTR（I）ProcessorInterrupt（可屏蔽式中断）
这个信号是由ICH输出对CPU提出中断要求的信号。
外围设备需要处理数据时，对中断控制器提出中断要求，当CPU检测到NTR为高电平时，CPU先完成正在执行的总线周期，然后才开始处理INTR中断要求。
PROCHOT#（I/O）ProcessorHot（CPU过温指示）
当CPU的温度传感器检测到CPU的温度超过它设定的最高温度时，这个信号将会变为低电平，相应的CPU温度控制电路就会动作。
PWRGOOD（I）PowerGood（电源OK）
这个信号通常由ICH（南桥）发给CPU，来告诉CPU电源已准备好。
若这个信号没有供到CPU，CPU将不能动作。
REQ[4:
0]#（I/O）CommandRequest（命令请求）
这些信号由CPU接到NB（北桥）。
当总线拥有者开始一个新的数据传输时，由它来定义数据传输的命令。
RESET#（I）Reset（复位信号）
当Reset为高电平时，CPU内部被复位到一个已知的状态并且开始从地址OFFFFFFFOH读取复位后的第一个指令。
当复位发生时，CPU内部的TLB（地址转换参考缓存器）、BTB（分歧地址缓存器）以及SDC（区段地址转换高速缓存）中的数据全部都变成无效。
RS[2:
0]#（I）ResponseStatus（响应状态）
这些信号由响应方来驱动。
STKOCC#（O）SocketOccupied（CPU插入）
这个信号一般由CPU拉到地电位，在主板上的作用主要是来告诉主板，CPU是不是第一次插入。
若是第一次插入，它会让用户进入CMOS对CPU进行重新设定。
SMI#（I）SystemManagementInterrupt（系统管理中断）
此信号为一个由ICH输出至CPU的信号。
当CPU检测到SMI#为低电平时，即进入SMM模式（系统管理模式）并到SMRAM（SystemManagementRAM）中读取SMI#处理程序。
当CPU在SMM模式时，NMI、INTR及SMI#中断信号都被屏蔽掉，必须等到CPU执行RSM（Resume）指令后SMI#、NMI及INTR中断信号才会被CPU认可。
STPCLK#（I）StopClock（停止时钟）
当CPU进入省电模式时，ICH（南桥）将发出这个信号给CPU，让CPU把其时钟停止。
TRDY#（I/O）TargetReady（目标设备准备好）
当TRDY#为低电平时，表示目标设备已经准备好，可以接收数据；当为高电平时，目标设备没有准备好。
VID[4:
0]（0）VoltageID（电压识别）
这些信号主要用于设定CPU的工作电压，在主板中这些信号必须被提升到最高3V。
（2）VGA接口信号说明
①HSYNC（O）CRTHorizontalSynchronization（水平同步信号）
这个信号主要提供CRT水平扫描的信号。
②VSYNC（O）CRTVerticalSynchronization（垂直同步信号）
这个信号主要提供CRT垂直扫描的信号。
③RED（O）REDAnalogVideoOutput（红色模拟信号输出）
这个信号主要为CRT提供红基色模拟视频信号。
④GREEN（O）GreenAnalogVideoOutput（绿色模拟信号输出）
这个信号主要为CRT提供绿基色模拟视频信号。
⑤BLUE（O）BlueAnalogVideoOutput（蓝色模拟信号输出）
这个信号主要为CRT提供蓝基色模拟视频信号。
⑥REFSET（I）ResistorSet（电阻设置）
这个信号将会连接一颗电阻到地，主要用于内部颜色调色板DAC。
这颗电阻的阻值一般为169Ω，精度为1%。
⑦DDCA_CLK（I/O）AnalogDDCClock（模拟DDC时钟）
这个信号连接NB（北桥）与显示器。
这个时钟属于I2C接口，它与DDCADATA组合使用，用于读取显示器的数据。
⑧DDCA_DATA（I/O）AnalogDDCClock
这个信号连接NB（北桥）与显示器。
这个数据与时钟一样也属于I2C接口，它与DDCA_CLK组合使用，用于读取显示器的数据。
（3）AGP接口信号说明
①GPIPE#（I/O）PipelinedRead（流水线读）
这个信号由当前的Master来执行，它可以使用在AGP2.0模式，但不能使用在AGP3.0的规范中。
在AGP3.0的规范中，这个信号由DBI_HI（DynamicBusInversionHI）代替。
②GSBA[7:
0]（I）SidebandAddress（边带地址）
这组信号提供了一个附加的总线从AGPnMaster（显卡）到GMCH（北桥）传输地址和命令。
③GRBF#（I）ReadBufferFull（读缓存区满）
这个信号说明Master是否可以接受先前以低优先权请求的要读取的数据。
当RBF#为低电平时，仲裁器将停止以低优先权去读取数据到Master。
④GWBF#（I）WriteBufferFull（写缓存区满）
这个信号说明Master是否可以准备接收来自核心控制器的快速写入数据。
当WBF#为低电平时，仲裁器将停止这个快速写入数据的操作。
⑤ST[2:
0]（O）StatusBus（总线状态）
这组信号有3位，可以组成8组，每组分别表示当前总线的状态。
⑥ADSTBO（I/O）ADBusStrobeO（地址数据总线选通）
这个信号可以为AGP提供2X的时序，它负责总线AD[15:
0]。
⑦ADSTBO#（I/O）ADBusStrobe0（地址数据总线选通）
这个信号可以为AGP提供4X的时序，它负责总线AD[15:
0]。
⑧ADSTBl（I/O）ADBusStrobel（地址数据总线选通）
这个信号可以为AGP提供2X的时序，它负责总线AD[31:
16]。
⑨ADSTBl#（I/O）ADBusStrobel（地址数据总线选通）
这个信号可以为AGP提供4X的时序，它负责总线AD[31:
16]。
⑩SB_STB（I）SideBandStrobe（SideBand选通）
这个信号主要为SBA[7:
0]提供时序，它总是由AGPnMaster驱动。
SB_STB#（I）SideBandStrobe（SideBand选通）
这个信号只在AGP4X模式为SBA[7:
n0]时提供时序，它总是由AGPMaster驱动。
CLK（O）CLOCK（频率）
这个信号为AGP和PCI控制信号提供参考时序。
PME#PowerManagementEvent（电源管理事件）
这个信号在AGPn协议中不使用，但是它用在PCI协议中由操作系统来管理。
关于PME#的详细定义请参阅PCI协议规范。
TYPEDET#TypeDetect（类型检查）
从AGP发展来看，有1X、2X、4X和8X四种模式，每种模式所使用的电压也不尽相同。
那AGP控制器怎么知道插的是什么样的显卡呢？
就是通过这个信号来告诉AGP控制器的。
用这个信号来设定当前显卡所需的电压。
FRAME#（I/O）Frame（周期框架）
在AGP用图形专用通道传输（即管道传输）时这个信号不使用，这个信号只用在AGP的快写方式。
IRDY#（I/O）InitiatorReady（主设备准备好）
这个信号说明AGPnMaster已经准备好当前数据交换所需的数据，它只用在写操作，AGPMaster不允许插入等待状态。
TRDY#（I/O）TargetReady（目标设备准备好）
这个信号说明AGPnTarget已经准备好整个数据交换所需要读的数据，这个目标设备可以插入等待状态。
STOP#（I/O）Stop（停止）
这个信号在AGP数据交换时不使用。
对于快写方式，当STOP#为低电平时，停止当前数据交换。
DEVSEL#（I/O）DeviceSelect（设备选择）
在AGP数据传输时不使用。
在快写方式，当在一个数据传输不能完成时，它就会被使用。
REQ#（I）Request（请求）
这个信号用于向仲裁器请求当前总线使用权，以开始一个PCI或者AGP数据交换。
GNT#（O）Grant（保证）
当仲裁器收到主设备（Initiator）发出的请求后，若当前总线为空闲，仲裁器就会通过GNT#把总线控制权交给Initiator。
AD[31:
0]（I/O）AddressDataBus（数据地址总线）
这些信号用来传输地址和数据。
C/BE[3:
0]#（I/O）Command/ByteEnable（命令／位
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