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1、联想QDI独创技术技术透视：一、联想QDI主板Boot Easy功能透视IT技术论坛：一、微处理器前沿技术二、CMOS和BIOS的区别与联系主板维修经验与技巧一、 也谈主板维修思路 主板维修是一件比较复杂的事情，大家在面临一块无显示的主板时，经过万用表的测量，示波器的探测，如果没有发现有异常的情况下，往往会束手无策。那么究竟有没有一种方法可以让那些隐藏在内部的故障点暴露出来呢？我们知道，主板是围绕CPU来进行工作的，主板的一切电路都是围绕CPU来设计的。如果我们以CPU的为中心，对CPU的运行顺序进行分析，特别是对CPU的控制信号进行研究，那么就很容易找到主板的故障点，从而排除故障。下面以PI

2、ICPU为例，进行分析。主板加电自检，在CPU读取指令周期时，CPU发出20位地址总线由局部总线锁存在总线接口中，然后由系统总线通过外部地址驱动部件送到ROM（BIOS）中。在ROM选中的情况下，读取ROM相应单元中的信息。此时，ROM单元中的内容由外部数据总线经外部数据收发器送到系统总线，同时，总线控制器使收发器处于接收状态，局部数据总线上的内容与ROM输出的数据一致，也就是说此时外围数据总线、系统数据总线和局部数据总线三者的内容是相同的。这样，只要检测到这几处总线的内容，就可以分析出CPU与ROM之间的数据传送是否正确，然后，就可以找出故障点，修复主板。 现在我们对CPU的指令读取进行分析

3、。当“CPUHCLK”、“HRESET”、“POWGOOD”、 “PICCLK（14.318M）” 等几个信号正常，CPU开始读取指令，此时它将发出20位地址总线（实模式），由局部总线锁存在总线接口中。如果此时“A20#”（20地址屏蔽）信号为低电平，那么CPU将无法发送地址总线到总线接口。只能停留在这里。如果“A20#”正常，则继续。如果“ADS”信号不正常，或者开路，或者短路，将会导致地址总线无法使能，也会中断CPU的进一步运行。如此，一步一步，CPU通过自己的信号引脚，无非是三大类，控制信号，地址信号，数据信号，经由系统总线，将自己的地址信息FFFFFFFF0H，送到ROM中，此时，RO

4、M的“CS#”一定要是高电平，否则，CPU将无法选中ROM（BIOS），自然就无法进入POST程序了，所以主板就会无显示。以上只是举出PIICPU几个比较重要的控制信号，来进行讨论，在实践中，也有不少的三类信号直接导致主板“00”无显，但是，只要掌握了关键，就是以CPU的信号引脚为中心，仔细研究其运行的规律，相信这样会使大家的维修水平上到一个层次。执笔人：钟冬华返回二、 WIE-B主板无复位故障分析一例故障现象：无复位故障部位：CE9（22UF）电解电容坏。故障分析： 用示波器探测复位信号为高电平状态，检查5VSB输出电压正常,量C173（0.1UF），C178电平不正常，再用万用表二极管档量

5、U18（5057）各脚对地阻值发现第二脚PWRGOOD信号对地短路为0MV，第三脚连接C173、C182，CE9（22UF）到74VHC132的第9脚再经过7406第二脚POVERGOOD信号到CPU座上，因为0.1UF电容坏的比例比较多，所以把C173、C182换掉故障依旧，再把5057、74VHC132、7406换掉故障也没有排除，后来根据线图分析，对相邻连接的元器件进行逐一检查，发现CE9（22UF）电容对地短路使得复位信号接地，主板无法工作，更换CE9（22UF）故障排除（如图所示）。 从以上结果来看故障排除过程较简单，但在维修时可能花费时间较多，因此我们不但要了解线路结构，还需要理论

6、相结合，才能把故障排除，希望各位能从此例故障中得到启发，并不断地总结经验与大家共享。 执笔人：容少华三、由AGP插针短路引起的芯片烧坏 最近在维修A10系列主板的时候，发现有数块主板都是同一器件损坏，现在写出来与各位同事共享，希望能对各位有所帮助。故障原因： 首次拿来主板检查为VCCVID无电压，U27（HIP6021）不工作，用手触摸HIP6021发热，更换HIP6021后，VCCVID电压正常，但是用手触摸HIP6021芯片还发热，如果不尽快关机，将烧坏新更换的HIP6021芯片。 根据故障原因，故障主要集中在HIP6021的发热问题上，只要找到HIP6021芯片发热的根源，就可以找到故障

7、点，是什么原因造成HIP6021芯片局部发热并且烧坏HIP6021的呢根据故障分析，芯片发热一般与电压有关，首先检查HIP6021的输入电压，+12V，5V，VCC3等电压均正常，VID0-4正常，并且将以上的引脚都用刀片挑起来，可是HIP6021还是发热，于是用排除法，将HIP6021芯片的引脚一一挑起，并且每次挑起HIP6021芯片的引脚都开机试一次看HIP6021芯片是否发热，挑到HIP6021的PIN11脚AGPTYPEDET#时，HIP6021不再发热，此时将HIP6021芯片PIN11以外的引脚全部焊回去，HIP6021不再发热，将HIP6021的PIN11焊回去后，HIP6021

8、芯片又发热，判断故障点就出在HIP6021的PIN11上的AGPTYPEDET#信号上，AGPTYPEDET#信号提供给HIP6021芯片一个电平，而HIP6021芯片根据这一电平，判断AGP卡为2X还是4X型号，并根据这一型号提供AGP卡VDDQ的电压，当AGPTYPEDET#=0 VDDQ=1.5V,AGPTYPEDET#=1 VDDQ=3.3V，检查结果为AGPTYPEDET#与+12V短路，用万用表量为0，为AGP槽A1与A2短路，更换AGP槽故障排除。此类故障为用户在插入AGP卡时，由于AGP卡的金手指较厚，AGP槽弹性不够，造成AGP槽A1与A2短路，并烧坏HIP6021芯片。维修

9、提示：此类故障比较隐蔽，平时用肉眼很难发现AGP引脚短路，维修时要特别注意，可以在发现VCCVID无电压时，可用手触摸HIP6021芯片.或者用万用表，量R324两端电阻，都可以很快量出故障点，并予以排除。李贤林四、A9主板无显示故障分析一例00 OR FF有一次，我拿来一块A9二级主板，插上电源检查电压、时钟、复位均正常。检查ISA槽SD信号、SA信号及其它控制信号也正常。后来检查PCI槽的各种信号，从PCI槽1脚开始检查，当查到PCI槽的A面36脚（TRDY、目标就绪信号）时发现阻值不正常。拿来好板对比发现阻值偏小约5欧姆左右。用示波器检查电平约4V左右（正常约5V）。估坟可能跟某个信号短

10、路引起的，当查PCB板时，发现此信号连接RP2（2.7K）及南、北桥芯片。首先检查RP2电阻排，量RP2电阻排发现RP2的3、5脚阻值偏小。量RP2的3脚与5脚之间短路阻值约为1.3K左右。去掉RP2电阻排，阻值恢复正常。更换一个2.7K电阻排，经测试主板正常工作。RP2的3脚（TRDY、目标就绪信号）与RP2的5脚（IRDY、初始就绪信号）控制信号之间短路约1.3K。此故障是由电阻排坏造成。其简化示意如如下：刘贤杰五、A5-133主板不认HDD维修实例解析 有一块A5-133二级板，在U13（596B）芯片上面用铅笔写上HDD不认字样，从主板的外观看，U13（596B）BGA已经更换了一个新

11、的。当插上工装设备后。主板工作正常，但主板自检时无法检测到硬盘。从表面现象看，可能是数据信号出错。当取下工装用万用表检查IDE1和IDE2的各种信号时未发现异常。用示波器检查IDE的复位及各种信号电平也未见异常，检查IDE的中断信号IRQ14和IRQ15阻值及电平亦未见异常。按常理分析，无法读取硬盘数据应是一个较简单的故障，为什么修起来如此困难呢？。经过分析得出，引起此故障的原因可能是跟其它的地址、数据信号有关。当用万用表检查ISA槽的地址、数据信号及其它控制信号未发现异常。当检查到PCI槽的地址、数据信号时发现PCI（3）槽AD18信号阻值偏大。根据图纸很快找到与AD18信号连接的R250、

12、0欧电阻人为损坏，更换一个0欧电阻，故障排除。重点提示：当碰到这种故障时，一般会考虑到IDE的各种信号及中断信号出问题，很少会考虑到其它信号造成。所以，希望大家维修时要从多方面去考虑问题。这样做，可能会收到很好的效果。此故障现象简化电路图如下：联想QDI独创技术BOOT EASY 技术透视一、透视主板Boot Easy功能 联想QDI推出了其主板产品的Easy技术系列中的Boot Easy技术已经有半年时间了，但是这项技术的本质，却不是广为了解，甚至笔者本人也一直认为这个Boot Easy技术不过是STR的增强。直到最近，笔者亲身体验了Boot Easy技术之后，才明白了它的优势所在。Boot

13、 Easy是联想自己创立的技术，与STR有些相似，但是其工作原理是完全不同的。首先让我们了解电脑启动的过程，才能清楚的辨别Boot Easy和STR的区别：电脑的启动首先必须经历基本设备自检的过程，习惯上称为POST自检过程。在这个过程中系统首先要了解有关显示卡的信息，然后从BIOS中读取主板的信息以及基本输入/输出系统的结构信息，通过BIOS对内存、硬盘以及其他支持即插即用的设备，把这些信息全部收集并存在内存中，保证系统的调用。至此，POST过程完成。需要POST自检过程的原因是系统配件信息必须主流在存储器中，而我们的技术不能够实现断电的时候令随机存储器RAM存储信息，而采用只读存储器替代P

14、OST过程的话又不能允许配件的更改，因此我们不得不面对漫长的开机时间。为了加快开机速度，目前国际上通行一种名为STD或STR的技术，全称为Suspend To Disk/Ram，就是把系统的现有的软件运行状态存储在硬盘上，下次启动的时候就可以直接调用该信息即可实现启动，加速软件启动的过程，后来由于技术发展可以实现关机状态内存带电存储信息，就可以把软件信息存储在内存中，实现更高的启动速度。但是，POST过程这一部分速度至今还是没有加快，可以说我们目前所必须等待开机的时间已经是POST过程占据绝大部分。联想的Boot Easy技术解决的就是POST进程的加速。简单的解释，Boot Easy通过硬件

15、本身记录启动POST过程所需的所有信息，把这部分存储在专用的存储空间里面，然后在每一次启动的时候直接从专用的存储器中调用这部分内容。这样的话，原来需要经过硬件检测的过程就变成了读取存储器的过程，速度被大大提高。STR虽然大大缩短了重新启动PC的时间，但仍有一些缺陷。首先，安全性有待考察。STR状态中，内存带电，如果不慎导致内存插拔，很可能会烧毁主板，另外，一旦ACPI突然断电，当前保留现场的所有信息都会彻底丢失。其次，STR在读取和保存数据时，对显卡驱动程序、CPU等设备的兼容性都有一定的要求。使用BOOTEASY绝无安全隐患，你不必担心内存带电的问题，也不必担心兼容性问题，BOOTEASY对

16、硬件、软件设备均无任何兼容要求，完全摆脱依赖性。与STR相比，BOOTEASY更加稳定可靠，不挑剔。其实，对于Boot Easy与STD/STR的比较是没有意义的，那是因为Boot Easy与STD/STR本身没有冲突，Boot Easy是硬件加速，而STD/STR是软件加速，也就是说采用Boot Easy技术的主板还可以使用STD/STR，在硬件POST和软件启动的过程上同时加速，得到更快的启动结果。现在联想的主板产品既支持STR，也采用了Boot Easy新技术。当你午休或临时离开时，可以采用快捷聪明的STR；当你早晨上班到公司的时候，Boot Easy就可以发挥作用了。当然，Boot E

17、asy还存在一定的不足，例如Boot Easy不可能实现对显示卡的管理。由于目前的系统自检信息的顺序是显示卡主板其他配件，作为主板上面的技术不可能实现对显示卡的管理，不过这种不足仅仅是不能对显示卡自检信息进行加速，而不会对系统其他的部分产生影响。联想Boot Easy技术带给了用户革命性的开机方式，节省了大量的启动时间，在生活和工作节奏都在不断加快的今天，这项技术的意义恐怕不仅仅是节省时间本身。采用Boot Easy技术的电脑应该说更像一个普通的家电产品。可以想象一下，电脑的启动过程不再繁琐，一共仅需要几秒钟的时间完成开机过程。和开电视相比，电脑没有什么不同，这样一个小小的技术革新就可以让人们

18、对电脑有着更好的亲和力，让电脑对更多的人展现更友好的面孔。IT技术论坛一、微处理器前沿技术 电脑芯片在世界经济中占有举足轻重的地位。据统计，2000年芯片的销售额为2221亿美元，比上一年增长了31%，预计2001年还将增长31%。其中，微处理器将会有更大的发展。在人类跨入新世纪之际，微处理器的发展也进入了一个新的阶段。微处理器自诞生以来，在半导体加工工艺和计算机体系结构的大力支持下，加速的势头从未停顿，至今已突破1GHz大关。人们也许认为，从800MHz提升到1GHz是微处理器发展的必然，其实这是一个质的飞跃，或许它将成为微处理器发展史上的一个里程碑。 速率超过1GHz的芯片问世后人们褒贬不

19、一，其中遭到不少置疑和指责，诸如频率不稳、速度没有前一代快、瓶颈问题、匹配问题、散热问题、价格问题等。在这些置疑和指责中，有不少是由于新品的不完善性和对新品中的创新及特性不甚了解。本期我们以产品主题报道的形式,就微处理器由MHz时代加速到GHz时代，在技术上的创新及特性进行介绍。设计依据众所周知，微处理器执行程序所需时间的经典性方程为：P = I譴ochC譴ochT；T = 1/F；F = XHz 在上式中,I为高级语言程序编译后在机器上运行的机器指令数目；C为执行每条机器指令所需的平均机器周期;T为每个机器周期的执行时间; F为CPU的运行频率，其单位为Hz，X为M（10E6）或G（10E9

20、）。 由于计算机应用是由程序通过一系列的指令来完成的，因而，对于微处理器的性能可以理解为频率越高越好，频率越高，在单位时间内CPU所能完成的指令数越多；还可以解释为P越少越好。因此，微处理器性能的提升与三个因素有关，即I、C和T，其中，T依赖于微处理器硬件本身，由半导体材料和加工工艺决定；I和C则依赖于微处理器软件及硬件，由计算机体系结构的设计决定。 从原理上看，微处理器是由众多门电路构成的，门电路又由成千上万个晶体管构成，微处理器速度提升的关键是提高晶体管内电子的流速，根据电路的基本定律，减少晶体管及其之间的长度和体积，即缩小芯片，使管间电阻减少，就可以提高电子的传输速度。 计算机体系结构的

21、设计是微处理器设计的基础，如设计多级流水线、超标量、乱序执行、分支预测、指令预取和数据预取、指令特殊扩展技术等，可以有效地缩短微处理器执行程序所需的时间，提高微处理器的性能。0.13微米不是梦 设计一颗新的处理器需要3年左右的时间，制作一颗处理器需要经过250个步骤以上，而生产一代新处理器则需要1年半左右的时间。在当今各微处理器的制造中，广泛使用了一种被称为“深紫外线石版印刷术”的方法。其原理是:采用金属铝沉淀在硅材料上，用深紫外线照射已被放大的模拟芯片表面，再把照出的影像用一系列透镜精确地缩小其比例，并将缩小的影像聚集到硅的感光表面，在硅表面上刻出非常小的导线和各种元器件。现在光刻的精度一般

22、用微米表示，精度越高，表明生产工艺越先进，在同样体积的硅材料上生产出的元件就越多，所加工出的连接线就越细，而生产出的CPU的主频也越高。 缩小芯片意味着缩小线宽。线宽是指芯片上的最基本功能单元门电路的宽度，因为实际上门电路之间连线的宽度与门电路的宽度相同，所以线宽可以描述制造工艺。缩小线宽意味着在有效的面积上要做的晶体管更多，而晶体管越小，其驱动电流也越小，越省电，在相同的芯片复杂程度下使用的晶圆越小，从而便于降低成本。 芯片缩小技术的另一个重要优点就是由于管间电阻减少，CPU所需的电压也被降低，从而使驱动它们所需要的功率也大幅度减小。功耗降低总是好事，因为功耗太高会限制CPU速度的提高，同时

23、会产生过多的热量，使CPU不能在安全环境下运行，甚至烧毁CPU。 以Intel的产品为例，随着线宽缩小，微处理器频率不断提高的情况如下表所示。 目前，批量生产工艺技术已由微米进步到亚微米。0.18微米到底细微到什么程度？不到人的头发的1/500！比细菌还小，甚至比可见光的波长还短。为使模具有精确的再现性，光波长至少要小于它们本身，如0.365微米的波长可生成0.35微米的效果。要取得小于0.25微米的尺寸，就要使用有0.248微米波长的氪-氟紫外线激光，而波长为0.193微米的氩-氟激光会达到更小的效果。因此，要得到更小的芯片，就要求有更短波长的光源。为此，芯片设计师们必须对所有电磁光谱进行试

24、验，从可见光到紫外线光，并最终进入X光域。 这种工艺中的部分结构可能小于0.13微米。0.18微米工艺采用6 层互连的铝金属层和低涂氟二氧化硅电容互连绝缘体，新的Pentium 4还可以采用1.1V1.65 V的电压（目前新发布的奔腾处理器产品的最低电压为1.35V）。为了降低电流容量，在原先的电介质中（二氧化硅），以离子植入法植入氟化物（SiOF），以提升整体的传导速度。 另外还有电力消耗和热量问题等。电力需求越来越大会带来诸多问题，如冷却问题以及由于芯片变小可能“泄露”电力而扰乱信号问题。最主要的问题是如何向芯片供应电力。目前设计师们正在为解决这一问题而检测不同的绝缘材料，硅氧晶体管门可能

25、在46年内被更薄的铝、钛或钽氧门所取代。此外，微处理器设计和市场分工也将面向高效率和低能耗的需求而被重新考虑。未来的晶体管可由为数不多的电子激活，而当前的晶体管是被轰击激活的。 利用亚微米工艺批量生产微处理器的成本相当高。例如，由0.8微米进步到0.6微米需增加成本超过5亿美元。又如，投资开发0.13微米的器件需要15亿美元。新的0.13微米技术能使Pentium 4提升到所需的2GHz速率，且成本降低，而这将使PC的价格降到1500美元或更低。制造材料要革命 工艺制造中的线宽不能无限缩小。由于铝材料与其他材料相比电阻率并不很低，如铝电阻率为17，而铜为10.7，银为9.9。这样，线宽越小，电

26、阻率的作用就越突出，使晶体管的静电电容增加，延缓晶体管的状态切换速度，从而影响微处理器频率的进一步提高。此外，由于电阻率相对较高，而导致功耗升高，热量增加，直接威胁着CPU的安全运行。过去多数芯片都采用铝线，铝的导电性虽不如铜，但因为过去的芯片尺寸大，而且铝不会伤及硅片（但铜会），价格又比金便宜得多，自然是一种极好的选择。但现在的晶体管越来越小，电阻率和阻抗的影响也越来越大，已经把铝逼到了其使用的极限。 随着CPU主频向GHz时代的推进，铝工艺由于受到自身电气性能的限制，已逐渐不能满足高主频CPU的需要，而长期处于实验室阶段的铜工艺终于取得了突破性进展，有望取代铝工艺而成为CPU制造的主流技术

27、。铜工艺最大的好处是使CPU在高频率下的运行更加稳定，也就是说,对于同样主频的CPU，采用铜工艺其性能将比采用铝工艺更高或者更稳定。 铜技术就是采用铜这种优良的导体来代替铝用于集成电路中晶体管间的互联，从而可以在相同条件下减少40的功耗，并能实现更快的主频（500MHz甚至1GHz）。铜技术有以下3个方面的优势：铜的电阻小，发热量小，从而可以保证处理器在更大范围内的可靠性；采用0.13微米以下及铜工艺芯片制造技术将有效地提高芯片的工作频率；能减小现有管芯的体积。 另外，为减小晶体管的静电电容，使晶体管的状态切换速度加快，以降低功耗，提高微处理器的速度，对传统方式制造微处理器CMOS方法进行了改

28、进。以往是在整块硅晶片上，直接将硅作为基板来制造各个晶体管。现在，IBM创新了一种绝缘物上硅芯片技术（silicon on insulator，SOI），它是在硅晶片上先嵌埋一层二氧化硅绝缘物，再以这一绝缘物作为基板来制造各个晶体管。 SOI技术的最大特点在于能在线宽不变的情况下，使工作速度提高约35%;在工作速度相同的情况下，可使功耗减小50%65%。而取得这样明显的效果，其制造成本仅提高了10%。但由于在元件制造以及电路设计上还面临着许多难题，因此，SOI技术长期以来未能成为制造集成电路的主要技术。 其中最大的难题是用不太高的成本制成高质量的嵌埋有二氧化硅的晶片，由于使用了注入氧隔离法，解

29、决了制造问题。注入氧隔离法是用高能注入装置把大量的氧离子注入硅晶片表面，然后经过几个小时的退火，形成二氧化硅的嵌埋层，同时因注入氧离子而受到损伤的硅层也恢复成原来的单晶状态。 SOI方法的优点是：使电路更加完善，可用数量较少但更为复杂一些的逻辑门来实现同样功能，或用同样数目的复杂一些的逻辑门来实现更高的功能。壳体内元件的密度可以提高，采用SOI技术由于元件同基板绝缘，所以对元件的配置限制不严。用SOI元件时密度可提高5%左右。 目前，IBM已在0.22微米的CMOS-7S制造过程中采用了SOI技术和铜连接线。只要略加修改，7S过程就既可用传统晶片也可用SOI晶片制造。目前，使用SOI技术的0.

30、18微米的CMOS-8S过程也已投产，并可提供设计为0.15微米、使用铜连接线和SOI技术的制造过程及0.13微米的9S过程的SOI版微处理器。 Intel将在今后改用SOI技术。AMD已就采用0.18微米铜连接线的Hyper MOS6的制造同Motorola合作，据悉，Motorola也正准备使用0.18微米的SOI技术。据称，采用铜连接线和SOI两种技术将使性能提高30%55%。用0.22微米过程制造的LSI的性能足以同其他厂家用0.18微米制造的LSI相匹敌。铜技术和SOI技术的结合，正引发一场微处理器制造的革命。结构设计有创新1流水线技术 采用流水线技术的CPU使用指令重叠的办法，即在一条指令还没有处理完时，就开始处理下一条指令。典型的流水线将每一条机器指令分成5步，即取指、译码、取操作数（或译码2）、执行、回写。在理想条件下，平均每个时钟周期可以完成一条指令。而所谓“超级流水线处理”是将机器指令划分为更多级的操作，以减轻每一级的复杂程度。在流水线的每一步中，如果需要执行的逻辑操作少一些，则每一步就可以在较短的时间内完成。 Pentium 4的超级流水线为设计和制造出更快速的CPU提供了有利的空间。如Pentium流水线的级数有10级，而Pentium 4有20级。使用超级流水线的好处就是比较容易提高时钟频率，得到更高频率的处理器。缺点是