Ремонт и эксплуатация компьютерной техники. Средства и методы диагностики АПС

Для облегчения диагностики неисправностей РС, промышленностью выпускаются несколько типов сервисных плат. Наиболее популярны сервисные платы:

Главное их достоинство состоит в том, что платы RACER и ROM&DIAG, имея встроенные ПЗУ с тестовыми программами, перехватывают на себя управление по прерыванию 19h и вместо загрузки MBR с диска, запускают свою собственную программу тестирования компонент РС. Анализатор шины не имеет собственного ПЗУ с программой, а использует тест-программу, запускаемую стандартным образом. В качестве тест-программы для анализатора шины можно использовать и обязательно имеющуюся в ROM BIOS РС POST-программу, которая, как известно, выполняется при каждом старте РС, или любую другую стимулирующую (тестирующую) программу. Таким образом, с помощью этих сервисных плат можно, в первом приближении, протестировать РС, который даже не выполняет загрузки ОС и, следовательно, недоступен для тестирования внешней тестирующей программой типа CheckIt, NDiags и т. п. Такое, даже предварительное, тестирование трудно переоценить. Так, если при включении, компьютер ничего не выполняет, ничего не сообщает, экран дисплея пуст, и неизвестно с чего начинать, можно, вставив сервисную плату в свободный слот расширения и включив питание компьютера, получить первичные сообщения программы сервисной платы о том, какая из подсистем или компонент РС неисправна и принять меры к "оживлению" компьютера настолько, чтобы получить возможности более углубленного его тестирования.

Из отладочных комплексов наибольшее распространение имеют установки для тестового контроля (УТК) комбинационных и последовательностных схем цифровой логики, использующиеся в основном для проверки ТЭЗ ЭВМ Для профессиональной диагностики АПС типа РС и Main Frame используются отладочные комплексы типа PC-tester.

Для диагностики неисправностей современных персональных компьютеров типа Pentium существуют сервисные платы, подобные RACER, HD-tester, AnalBus. Они имеют разъемы для подключения к компьютеру через шину PCI и тестируют РС современной архитектуры. Если компьютер исправен настолько, что может выполнять загрузку с дисковода CD-ROM, можно использовать специальные диагностические CD-диски с набором разных тест-программ. Некоторые из этих дисков работают под управлением MS DOS, имеют загрузочный модуль этой операционной системы и позволяют выполнять некоторые тест-программы из набора Norton Utilities. Другие диски могут иметь свою собственную операционную систему упрощенного типа для выполнения своих тест-программ.

Сервисная плата RACER

Диагностическая плата RACER предназначена для тестирования и диагностики неисправностей персональных компьютеров IBM PC/XT/AT и совместимых с ними.

Это устройство является комбинацией аппаратных средств и программного обеспечения. Плата удобна и надежна в обращении. Результаты проводимого платой тестирования выводятся на имеющиеся на плате светодиоды и на видеомонитор, входящий в состав компьютера, или на принтер. На основе опыта работы с платой RACER, можно сказать, что большинство компьютеров, которые кажутся "мертвыми", могут быть протестированы с ее помощью.

ROM BIOS компьютера, сразу после включения питания, прогоняет собственные тесты (POST-программу) различных узлов компьютера, правильная работа которых необходима для работы операционной системы. Работоспособность же платы RACER не зависит от типа используемого компьютера и его BIOS, и позволяет провести диагностику системной платы компьютера, даже если микросхемы RAM, ROM, 8237-DMA, 8255-PPI, 8259-контроллера прерываний, 8253-таймера и многие другие микросхемы (или чип-сет, содержащий эти узлы) неисправны. В этом случае следует воспользоваться, поставляемой в комплекте с платой RACER, ПЗУ с технологическим BIOS.

Но у платы RACER существует и альтернативный запуск, заключающийся в том, что если системная плата компьютера в определенной степени исправна, то программа RACER запустится даже без установки технологического BIOS.

Тестам платы RACER, в порядке следования, присвоены номера и буквы латинского алфавита.

Плата выполняет проверки следующих узлов компьютера:

7) положения переключателя типа видеоадаптера;

12) контроллеров цветного и монохромного видеоадаптеров;

На плате RACER установлен 8-разрядный переключатель, который позволяет пользователю выбирать режимы проверки. Существует два режима скорости тестирования: быстрый и – нормальный. В любом из этих режимов возможен выбор полного набора тестов с их зацикливанием, или зацикливание только некоторого набора, или отдельного теста.

Имеющиеся на плате 8 светодиодов, могут помочь диагностировать систему, когда даже не работает видеосистема компьютера. Например, если светодиоды 4 и 1 – светятся, а 8 и 2 – погашены, то номер текущего теста 4+1=5, что соответствует тесту D, проверки схемы регенерации памяти. В конце каждого теста включается зеленый светодиод, если тест завершился успешно, или красный светодиод, если тест не прошел.

Сервисная плата ROM&DIAG

Устройство ROM&DIAG предназначено для исполнения нестираемых программ, прошитых в его ПЗУ, и индикации результата POST-диагностики компьютера, которая выполняется POST-программой при его включении. Наличие этих функций в одном устройстве позволяет совмещать надежность и контроль работы программно-аппаратных частей компьютера при разнообразных применениях. Назначение конкретного устройства зависит от версии программы в его ПЗУ.

Если в ПЗУ ROM&DIAG прошита программа детального тестирования компьютера, то, совместно с POST-программой, устройство превращается в совершенный диагностический инструмент. Если в ПЗУ ROM&DIAG прошита программа управления периферийным оборудованием, то c ней могут проверяться и периферийные устройства на компьютере, содержащем всего только системную плату и источник питания. При этом, по светодиодному дисплею устройства ROM&DIAG можно наблюдать за POST-последовательностью, которая высвечивает необходимую диагностическую информацию. По мере добавления компонент в компьютер, устройство используется и для их тестирования.

Используя устройство в режиме POST-Loop, который осуществляет последовательную перезагрузку системы и исполнение последовательностей POST, можно непрерывно выполнять интенсивное тестирование системы. Система расширенной диагностики, программа которой размещена в ПЗУ устройства, позволяет тестировать базовую и расширенную память, жесткие диски, дисководы гибких дисков, видеосистему и т. д., но для этого нужно иметь кроме системной платы и источника питания еще видеоадаптер, монитор и клавиатуру.

Специальный переключатель платы, позволяет проверку обработки немаскируемых прерываний при работе с каналами ввода-вывода компьютера. В этом случае специальная программа в ROM&DIAG может сообщить о появлении NMI-сигнала в системе.

Некоторые из тестов требуют также наличия принтера, или используют простую тестовую аппаратуру, такую, как заглушка для тестирования последовательного порта.

На плате имеется также набор тестов, известных как Диагностика флоппи-дисков, но они требуют специальных диагностических (прецизионных) дискет, например фирмы DYSAN Digital.

Сервисная плата AnalBus

Сервисная плата “Анализатор шины” предназначена для локализации неисправностей системных плат и адаптеров компьютеров. Она представляет собой плату, устанавливаемую в свободный слот (ISA, EISA или PCI, в зависимости от типа платы анализатора) расширения системной шины диагностируемого компьютера.

Анализатор позволяет осуществлять останов по обращению к любому адресу памяти или порта, устанавливать пошаговый режим работы и индицировать состояние адресной шины, шины данных и основных идентификаторов цикла шины. Кроме того, анализатор может выполнять зацикливание начальной части тестирующей программы, что позволит, для локализации неисправностей компьютера, эффективно использовать осциллограф. Благодаря режиму зацикливания, улучшаются условия синхронизации осциллографа, при этом на экране можно получить устойчивое изображение анализируемого процесса.

Для индикации состояния шины используются светодиодные индикаторы.

Режимы работы анализатора шины

Пошаговый. В этом режиме анализатор, установленный в слот проверяемой системной платы, позволяет блокировать шину после каждого цикла обращения. При этом на индикаторе анализатора можно прочитать в двоичном коде адрес обращения к памяти или порту, или данные, передаваемые по этому адресу, и идентификаторы цикла шины (IOR, IOW, MEMR, MEMW). Для запуска следующего цикла шины необходимо нажать кнопку "ПУСК" на анализаторе.

Этот режим удобно использовать для локализации неисправностей, возникающих в начальной стадии прохождения программы самотестирования POST, или после останова по заранее выбранному адресу. При этом проверяется правильность выборки адреса и данных на шине, а эталоном может служить последовательность адресов и данных исправной системной платы, аналогичной проверяемой..

Останов по адресу. В этом режиме на переключателях адреса следует набрать желаемый адрес останова. После запуска циклов шины (включение питания или RESET) выполняется нормальный автоматический режим работы компьютера. Блокировка шины в этом случае происходит при совпадении адреса обращения к памяти или порту с адресом, набранным на переключателях анализатора. При этом, на индикаторе платы отображается адрес обращения, или данные и идентификатор цикла шины, в зависимости от положения переключателя индикации шины адреса, или шины данных.

Этот режим удобен для локализации неисправностей системной платы, если известны некоторые характерные точки POST, или имеется его распечатка. После достижения указанного адреса, анализатор можно перевести в пошаговый режим и далее двигаться по шагам, нажимая каждый раз однократно кнопку “ПУСК”.

Анализатор шины позволяет зациклить начальную часть POST-программы, обеспечивая, таким образом, повторяющийся процесс. Для этого контрольная точка платы "ОSC" соединяется с входом синхронизации осциллографа, контрольная точка "RES" платы соединяется с входом сигнала RESET системной платы, устанавливается режим внешней синхронизации осциллографа, и затем включается питание исследуемой системной платы. Осциллографический анализ сигналов на выводах исследуемых компонент, проводимый в этом режиме, позволит локализовать неисправность с точностью до элемента.

Сервисная плата HD-tester

Диагностическая плата HD-tester предназначена для организаций, занимающихся ремонтом и техническим обслуживанием НЖМД с интерфейсом IDE AT.

Плата позволяет проводить диагностику неисправностей НЖМД на физическом уровне, восстановление формата нижнего уровня (Low-Level Format) и паспорта диска, проверку НЖМД по типу входной/выходной контроль (комплексное тестирование).

Тестер выполнен в виде стандартной платы расширения компьютера IBM РС/AT. Вывод информации производится на дисплей компьютера. При работе HD-тестер не конфликтует с собственным НЖМД компьютера.

При запуске специальной управляющей программы РС3000АТ тестер пытается автоматически определить тип и параметры диагностируемого накопителя. После их определения, тип и параметры накопителя отображаются в строке MODEL дисплея, а управляющая программа тестера переходит в основное меню ВЫБОР РЕЖИМА.

Если тип и параметры тестируемого накопителя из-за его неисправности, или по другим причинам не могут быть определены автоматически, на экране компьютера появится сообщение “Параметры накопителя не определены”. В этом случае, можно ввести параметры накопителя вручную, или выбрать тип и параметры накопителя из имеющейся в программе РС3000АТ базы данных, для каждого из типов накопителей.

Различные режимы тестирования предназначены для проверки следующих узлов накопителя:

- шпиндельного двигателя и схемы его управления.

- сепаратора данных и тракта формирования данных;

Режим Форматирование осуществляет корректное восстановление формата нижнего уровня (LOW-LEVEL) и паспорта диска.

Режим Измерение периода вращения магнитных дисков позволяет точно определить скорость вращения шпиндельного двигателя диска.

Режим Чтение регистра состояния в цикле предназначен для проверки HOST-шины микроконтроллера НЖМД в случаях, если накопитель не реагирует на поступающие команды, воспринимает команды неверно, или НЖМД все время ЗАНЯТ (бит BSY регистра состояния активен). При тестировании непрерывно повторяется короткий цикл чтения регистра состояния. Поиск места неисправности, в этом случае, производится самим оператором, с использованием принципиальной схемы накопителя и осциллографа.

Тест буфера сектора предназначен для проверки внутренней шины данных НЖМД, всех шинных формирователей, находящихся на этой шине, внутренней шины однокристального микроконтроллера и буфера сектора. Программа теста выполняет команды "запись буфера сектора" и "чтение буфера сектора".

Режим Запись сектора в цикле предназначен для проверки канала записи НЖМД и схемы прекомпенсации записи. При тестировании непрерывно повторяется короткий цикл записи сектора НЖМД кодом 0000h. Поиск неисправности осуществляется оператором, при помощи осциллографа и принципиальной схемы накопителя. В ответ на запрос программы, нужно ввести номер цилиндра, номер головки и номер сектора, на который будет производиться запись.

Режим Чтение сектора в цикле предназначен для проверки канала чтения НЖМД, сепаратора данных и синхросигналов. При тестировании непрерывно повторяется короткий цикл чтения сектора НЖМД. Поиск неисправности осуществляется оператором, с использованием осциллографа и принципиальной схемы накопителя.

Режим Внутренняя диагностика НЖМД. При запуске этого режима выполняется команда 90h "внутренняя диагностика НЖМД", при которой проверяются:

- схема формирования кода циклической контрольной суммы сектора (CRC);

Режим Cброс НЖМД предназначен для сброса "висящих" накопителей.

Комплексный тест

Информация о тестировании отображается на дисплее компьютера в строке STATUS и на светодиодах регистра состояний и регистра ошибок.

Тест контроллера выполняется как режим Внутренняя диагностика.

Тест буфера сектора, выполняется как описано в одноименном режиме.

Тест рекалибровки. При запуске этого теста выполняется команда 10h РЕКАЛИБРОВКА

Тест Проверка формата предназначен для проверки формата нижнего уровня IDE AT-накопителей (Low-Level Format).

Тест Случайное чтение предназначен для проверки надежности работы системы позиционирования НЖМД. При выполнении теста, номер цилиндра выбирается случайно в диапазоне от 0-го и до максимального номера цилиндра. Номера головок перебираются циклически. Число позиционирований равняется общему количеству цилиндров НЖМД.

Тест Проверка поверхностей предназначен для посекторной проверки полей данных формата НЖМД. При выполнении теста, в каждый сектор дорожки записывается код 6DB6h с последующим чтением и сравнением записанной и считанной информации. Информация, отображаемая на светодиодах регистра состояний и регистра ошибок, позволяет судить о причинах ошибок при проверке поля данных НЖМД.

Одновременно с окончанием тестирования, в текущей директории создается текстовый файл PC3000.DAT, содержащий листинг результатов. Листинг результатов тестирования содержит информацию о типе и параметрах тестируемого накопителя, дате и времени тестирования и результатах выполнения каждого из тестов, с оценкой PASS или FAIL, и количеством выявленных ошибок, при выполнении каждого из тестов (ERRS). Каждая выявленная ошибка сопровождается значением регистра состояния и регистра ошибок на момент появления ошибки. В конце листинга дается общая оценка результатов тестирования: тест прерван, PASS, FAIL. Оценка FAIL дается, если в процессе тестирования выявлена хотя бы одна ошибка. Это связанно с тем, что НМЖД IDE AT имеют процедуру скрытия дефектов, и на полностью исправном накопителе дефектов быть не должно.

Режим Форматирование предназначен для восстановления формата нижнего уровня (LOW-LEVEL FORMAT) IDE AT-накопителей, при помощи универсальной процедуры форматирования, а также специализированных процедур для тех НЖМД, которые не форматируются универсальной процедурой. B версии программного обеспечения тестера не ниже 1.30, содержатся специализированные утилиты для восстановления формата и паспорта диска НЖМД, фирмы WESTERN DIGITAL: :WD93024A, WD95024A, WD93044A, WD95044A.

Сервисные комплексы УТК

Сервисные комплексы УТК: ППЯ-8, УТК-1М, УТК-2, УТК-5 предназначены для тестового контроля цифровых детерминированных устройств ЭВМ (ячеек, ТЭЗ). Комплексы могут быть использованы также для тестового контроля логических БИС ПЭВМ (контроллеров, счетчиков и т. п.), содержащих комбинационные и последовательностные схемы, работа которых может быть описана Булевыми функциями, или таблицами истинности. Вышеперечисленные УТК имеют одинаковую логическую структуру и принципы работы, и различаются только разрядностью входов-выходов проверяемых схем (разъемов для их подключения), способами ввода тестовой информации (ручной восьмеричный, ручной двоичный, автоматический с ФСМ, автоматический с ПЭВМ) и форматом кадра (режима) элементарной проверки. Все необходимые сведения о работе конкретной УТК можно почерпнуть из их технических описаний.

Все типы установок тестового контроля (УТК) работают по одному принципу. Для примера, разберем устройство и работу УТК типа ППЯ-8.

УТК ППЯ-8 содержит 60-разрядный операционный регистр, где хранится информация для каждой элементарной проверки состояния тестируемой схемы (режим): набор входных воздействий на проверяемую схему и эталоны выходных реакций этой схемы в каждом конкретном режиме. Каждый разряд операционного регистра соответствует одному из контактов разъема, через который подключается проверяемый ТЭЗ.

Все информационные разряды регистра с помощью коммутирующего устройства подключаются к одноименным контактам разъема, в который вставляется проверяемый ТЭЗ. Коммутирующее устройство ППЯ-8 представляет собой наборное поле из 58 переключателей и, для подачи входных воздействий, все переключатели, соответствующие входным контактам схемы, перед началом проверки должны быть вручную установлены в положение “ВКЛЮЧЕНО”, а переключатели, соответствующие выходным контактам проверяемой схемы, – в положение “ОТКЛЮЧЕНО”. Каждый из типов проверяемых ТЭЗ имеет свои наборы входных и выходных контактов в соответствии с логическими функциями, выполняемыми данным ТЭЗ. Поэтому эта коммутация производится один раз перед началом проверки ТЭЗ данного типа, а, при переходе к проверке ТЭЗ другого типа, должна быть набрана новая коммутация.

Если соответствующий номеру контакта тумблер поля коммутации находится в положении “ОТКЛЮЧЕНО”, коммутирующее устройство подключает одноименный разряд регистра и соответствующий ему выходной контакт разъема проверяемого ТЭЗ – к схемам сравнения по модулю-2.

Если же тумблер поля коммутации находится в положении “ВКЛЮЧЕНО”, тогда уровень логического нуля, или единицы одноименного разряда регистра, подается на вход одноименного контакта разъема проверяемого ТЭЗ.

Таким образом, набор входных воздействий, находящийся в операционном регистре, подается на входы проверяемого узла схемы, а выходные реакции этого узла, отработанные его логической схемой, сравниваются с эталонами выходных реакций, тоже находящимися в соответствующих разрядах того же операционного регистра. После полного ввода (60 бит информации) очередного режима, автоматически включаются все схемы сравнения УТК и, при полном совпадении всех выходных реакций с эталонами, УТК позволяет вводить очередной режим проверки. Если же уровень (логический 0 или логическая 1) хотя бы одного какого-то выхода схемы с эталоном не совпадает, то высвечивается сигнал об ошибке, загораются индикаторы номеров контактов разъема, на которых обнаружены несовпадения, и дальнейший ввод информации блокируется, о чем сигнализирует индикаторная лампочка “ОСТАНОВ”.

УТК ППЯ-8 имеет 58-контактный разъем для подключения ТЭЗ, но проверяемыми являются только 55 контактов, т. к. 1, 2 и-3-й контакты разъема стандартно отведены для подачи на ТЭЗ питающих напряжений.

Ввод информации в ППЯ-8 возможен вручную, с восьмеричного кнопочного наборника, или автоматически, с фотосчитывающего устройства перфолент – FS-1500, или с LPT-порта инструментальной ПЭВМ. Восьмеричный код выбран для удобства ручного ввода. Ввод информации защищен от ошибок контрольными разрядами К1 и К2, охватывающими все поле информационного регистра. Выбран раздельный контроль до нечетности всех нечетных разрядов регистра (им соответствует контрольный разряд К2), и отдельно – всех четных разрядов регистра (им соответствует контрольный разряд К1). Два контрольных разряда используются потому, что, как известно, простой паритетный контроль по модулю-2 пропускает все кратные двум ошибки, в том числе и перестановку разрядов.

При начале тестирования последовательных (содержащих элементы памяти) схем, все элементы памяти (триггеры и т. п.) в них должны быть приведены в исходное состояние, иначе выходные реакции схемы будут непредсказуемы. Для приведения схемы в исходное состояние может потребоваться несколько тактов (режимов) работы УТК с пока непредсказуемыми результатами. Для возможности такой работы, операционный регистр снабжен дополнительным служебным разрядом “СР” (сравнение), при нулевом состоянии которого работа схем сравнения блокируется. Когда схема приведена в исходное состояние, этот разряд устанавливается в единицу и тем самым обеспечивается полновесная проверка схемы. Конечно, при проверке чисто комбинационных схем, разряд “СР” может и должен быть установлен в единицу во всех режимах, начиная с первого.

Для сигнализации о нормальном окончании проверки ТЭЗ, если все режимы проверочного набора прошли без ошибок, в операционном регистре находится еще один служебный разряд “КТ” (конец теста). Этот разряд содержит единицу только в одном, последнем режиме. При его наличии в операционном регистре и отсутствии несовпадений, загораются индикаторы “ИСПРАВНО” и “КОНЕЦ ПРОВЕРКИ”.

Сервисный комплекс PC-tester

Некоторые зарубежные фирмы, для нужд производства РС, выпускают специальные тестирующие и диагностирующие комплексы аппаратной диагностики. Номенклатура универсальных комплексов для технического обслуживания АПС достаточно велика, но из всего их разнообразия наиболее широко применяется в ремонтных организациях – аппаратная сервисная система PC-tester.

Комплекс PC-tester содержит практически все универсальные аппаратные средства диагностики РС:

- наборы цифро-аналоговых измерителей параметров сигналов,

- логические компараторы ИМС малой интеграции (тест-клипсы),

- специальные генераторы тест-программ для диагностики различных узлов и устройств РС,

и многое другое оборудование, способное работать под управлением инструментальной ПЭВМ, также обычно входящей в этот комплекс.

Комплекс рассчитан на инженеров и техников, занимающихся углубленной диагностикой неисправностей компьютеров в ремонтных организациях. Исполнение комплекса PC-tester зависит от области его применения. Так, для мобильного использования, часто используется PC-tester, имеющий ограниченный набор специальной КИА и выполненный, подобно компьютерам LapTop, – в небольшом кейсе. Комплексы для стационарного использования имеют более развитые аппаратные и аппаратно-программные средства функциональной диагностики, часть из которых была разобрана выше.

Контрольные вопросы

1. Какие преимущества имеют аппаратные средства диагностики перед программными?

2. Какие компоненты РС можно протестировать с помощью платы RACER?

3. Какие компоненты РС можно протестировать с помощью платы ROM&DIAG?

4. Какие задачи способна выполнять плата AnalBus?

5. Какие программные средства могут использоваться при работе с AnalBus?

6. Для чего предназначена сервисная плата HD-tester?

10. Как осуществляется контроль ввода информации в ППЯ-8?

11. На чем основан принцип проверки электрических схем на УТК?

12. Где используются сервисные комплексы PC-tester?

Знаете ли Вы, что в 1974 - 1980 годах профессор Стефан Маринов из г. Грац, Австрия, проделал серию экспериментов, в которых показал, что Земля движется по отношению к некоторой космической системе отсчета со скоростью 360±30 км/с, которая явно имеет какой-то абсолютный статус. Естественно, ему не давали нигде выступать и он вынужден был начать выпуск своего научного журнала "Deutsche Physik", где объяснял открытое им явление. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.