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1、计算机主要硬件原理 及故障处理（周 琦）1. 硬盘的基础知识及常见故障处理 2. CPU基础知识及常见故障处理 3. 内存的基础知识及常见故障处理 4. 操作系统常见故障及处理 5. 计算机网络基本知识1.硬盘的基础知识及故障处1.1 硬盘的组成原理1.2 硬盘故障及处理1.1.1 硬盘的组成原理 硬盘基本上由控制电路板和盘体两大部分组成：控制电路板由接口、DSP处理器、ROM、缓存、 磁头驱动电路和盘片电机驱动电路等组成；接口有电 源接口和数据接口及硬盘内部的盘片电机接口、磁头 接口，电源接口提供硬盘工作所需要的电流，数据接 口提供与计算机交换数据的通道，盘片电机接口提供 盘片电机转动所需的
2、电流，磁头接口用于提供电路板 到磁头和音圈电机的信号连接；DSP处理器用于控制信号和数据的转换、编码等 操作； ROM中存储了硬盘初始化操作的部分程序， 有的ROM为独立的芯片（可能是EPROM、FLASH等 ），有的集成到了DSP中；缓存用于暂存盘体和接口 交换的数据，以解决接口速度和硬盘内部读写速度的 差别，缓存的大小对硬盘的数据传输率有一定的影响 ，随着硬盘的不断发展，缓存的容量也在不断增大； 磁头驱动电路负责驱动磁头准确定位和对磁头信号进 行整形放大等；电机驱动电路负责精确控制盘片的转 速。盘体由盘腔、上盖、盘片电机、盘片、磁头、音圈 电机和其它的辅助组件组成。盘腔一般由铝合金铸造 后
3、机械加工而成，盘体的其它组件都直接或间接安装 在盘腔上面，盘腔上还有将硬盘安装到其它设备上的 螺丝孔。上盖一般由铝合金或软磁金属材料加工而成，有 的是单层的，有的是由多层材料粘合而成；它的主要 作用是与盘腔一起构成一个相对密封的整体，基本上 都是用螺钉与盘腔连接，为了保证密封，上盖与盘腔 的结合面一般都有密封垫圈。盘片电机的主要作用就是带动盘片旋转，在控制 电路板上的盘片电机驱动芯片的控制下，盘片电机带 动盘片以设定的速度转动，盘片电机的转速由原来低 于4000转分，发展到现在的10000转分，甚至 15000转分；盘片转速的提高直接决定着硬盘的寻 道时间；当然，在提高转速的同时，硬盘的发热量
4、、 振动、噪声等也会对硬盘的稳定工作产生影响，所以 一些新的技术也不断应用到盘片电机上，由最初的滚 珠轴承电机发展到现在的液态轴承电机。 硬盘的盘片是硬盘的核心组件之一，不同的硬盘可 能有不同的盘片数量；所有的数据都是存储在盘片上 的，盘片是在铝合金或玻璃基底上涂敷很薄的磁性材 料、保护材料和润滑材料等多种不同功能的材料层加 工而成，其中磁性材料的物理性能和磁层结构直接影 响着数据的存储密度和所存储数据的稳定性；为了提 高存储密度，防止超顺磁效应的发生，各相关机构进 行了大量的研究工作，不断改进磁层的物理性能和磁 层结构；磁记录层的记录方式也由以前的纵向磁记录 发展到现在的垂直磁记录。 在硬盘
5、出厂前，会在盘片上写入伺服信息，将硬 盘的盘面划分成一个一个的同心圆，称为磁道，多个 盘片的相同位置的磁道形成了一个同心圆柱，这就是 硬盘的柱面，在每个磁道上又划分出相同存储容量的 扇区作为存储数据的最小单位。要让硬盘正常工作， 硬盘必须有相应的初始化和管理程序，其中有部分写 在盘片的特定区域，这就是我们常说的固件区，对于 不同的硬盘，这个区域的物理位置是不同的，所记录 的程序的数量和功能也有差别。 由于生产过程中不可能保证整个盘片完全一致， 必然有少部分扇区无法稳定读写数据，这就是我们所 说的坏道，在每个硬盘出厂前都要进行老化试验，将 坏道的位置写入硬盘固件区的工厂坏道表(p-List)中；
6、 同时在硬盘使用过程中，有少量的扇区由于种种原因 可能也无法正确读写数据，这些坏道的位置也可以写 入到硬盘固件区的增长坏道表(G-List)中。磁头也是硬盘的核心组件，磁头的性能对硬盘的 数据存储密度和内部传输率有很大的影响，磁头最早 应用的是铁磁物质，1979年发明了薄膜磁头，使硬盘 进一步减小体积、增大容量、提高读写速度成为了可 能，80年代末期IBM研发了MR磁阻磁头，后来又研 发了GMR巨磁阻磁头，现在的硬盘都是采用GMR磁 头，是利用特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读 取盘片上的数据； 磁头在工作的过程中并不与盘片接触，而是在盘 片高速旋转带动的空气动力的作用下以很低的高度在 盘片
7、上面飞行，为了提高磁头的灵敏度，磁头的飞行 高度在不断降低；磁头一般跟金属磁头臂、音圈电机 线圈和预放电路等组成一个组件，磁头在音圈电机的 带动下根据读写数据的需要做往复运动来定位数据所 在的磁道。由于磁头需要靠盘片旋转带动的空气动力 来飞行，那么在硬盘不工作或盘片电机的转速还没有 达到预定值时，磁头无法飞行，而磁头的读写面和盘 片都很光滑，如果他们直接接触必然导致粘连而妨碍 盘片起转或导致磁头和盘片损伤，为此磁头在不工作 时需要停泊在数据区以外的区域；硬盘有两种方式来满足这个要求： 第一种方式是在盘片内侧开辟一个环形的磁头停 泊区，磁头不工作时停泊在这个地方，为了防止粘连 ，停泊区被有意加工
8、成带有一定粗糙度的区域，以便 磁头停泊在这里时磁头和盘片之间有一定的空气，但 这样必然导致硬盘启停时磁头和盘片要发生较严重的 摩擦而损伤磁头，所以硬盘还有一个启停次数的指标 ；第二种方式是在盘片的外面安装一个磁头停泊架 ，当磁头不工作时停泊在停泊架上，这样正常情况下 磁头永远也不会和盘片表面接触，也就不存在启停次 数的问题。为了防止硬盘不工作时发生意外，不同的硬盘还 设计了不同的磁头锁定机构，当硬盘不工作或盘片没 有达到预定转速时，磁头锁定机构将磁头锁定在停泊 位置，有时我们在晃动硬盘时硬盘里有响声，就是由 磁头锁定机构发出的；为了防止磁头工作时出现意外 而导致磁头撞击盘片电机的主轴或移动到盘
9、片或停泊 架以外，还设计有磁头限位装置 。音圈电机由一到两个高磁场强度的磁体及外围的 磁钢组成封闭磁场和音圈电机线圈组成，在磁头驱动 电路的控制下，依读写数据的要求，带动磁头在盘片 上方作往复运动使磁头定位在需要的数据磁道上。硬盘通电以后，DSP首先运行ROM中的程序， 部分硬盘会检查各部件的完整性，然后盘片电机起转 ，当转速达到预定转速时，磁头开始动作定位到盘片 的固件区，读取硬盘的固件程序和坏道表，固件区在 硬盘上的物理位置并不是一定的，完全由硬盘的设计 决定；同时，并不是所有的固件都一定要写在盘片上 ，在硬盘的所有固件中，只有硬盘的密码是一定写在 其固件区的；部分硬盘会先将ROM中记忆的
10、系列号与 盘片上的进行比较，如果不一致，硬盘会终止初始化 工作，如果固件的关键扇区或文件损坏，硬盘可能出 现敲盘、不能被BIOS识别或识别错误等故障；当所有 必须的固件正常读出后，磁头会定位到硬盘的0柱面 、0磁头、1扇区，也就是我们常说的0道，一般来说 ，硬盘的0磁头位于靠近盘片电机也就是硬盘的底部 ，而0道靠近盘片的边缘，然后我们才能对硬盘进行 操作。 1.2.1 硬盘故障及处理2、电脑频繁死机，即使在CMOS或DOS下也会出现 死机的情况。(这种情况在其它配件出现问题，如内存 等之后也会出现这种情况，可以利用排除法查找故障 出处);3、电脑不断重启，特别是开机不久便连续出现重启 的现象;
11、 4、电脑性能下降，而且下降的程度相当大。如果出现上述现象，我们就应怀疑这种现象可能 与CPU有关了，CPU故障的处理思路如下：a. CPU是否被烧毁、压坏打开机箱检查，取下风扇，拿出CPU然后用肉眼 检查CPU是否有被烧毁、压坏的痕迹。现在采用的封 装CPU，其核心(如P铜矿、AMD的毒龙、雷鸟)十 分娇嫩，在安装风扇时，稍不注意，便很容易被压坏 。CPU损坏还有一种现象就是针脚折断。现在无论是 毒龙/雷鸟/还是P/P4，采用的都是Socket架构。 CPU通过针脚直接插入主板上的CPU插槽，尽管 号称是“零插拔力”插槽，但如果插槽质量不好，CPU 插入时的阻力还是很大，大家在拆卸或者安装时
12、应注 意保持CPU的平衡，尤其安装前要注意检查针脚是否 有弯曲，不要一味地用蛮力压或拔，否则就有可能折 断CPU针脚。b.风扇运行是否正常CPU运行是否正常与CPU风扇关系很大。风扇 一旦出故障，则很可能导致CPU因温度过高而被烧坏 。平时使用时，我们不应忽视对CPU风扇的保养。 比 如在气温较低的情况下，风扇的润滑油容易失效，导 致运行噪音大，甚至风扇坏掉，这时我们就应该将风 扇拆下清理并加油。c. CPU安装是否正确注意检查CPU是否插入到位，尤其是对采用Slot1 插槽的CPU(如P及老P)，安装时容易安装不到位 ；现在的CPU都有定位措施，但仍要检查CPU插座的 固定杆是否固定到位。
13、d.跳线、电压设置是否正确尤其是在采用硬跳线的老主板上，稍不注意就可 能将CPU的有关参数设置错误。因此在安装CPU前， 我们应细心阅读主板说明书，认真检查主板跳线是否 正常并与CPU匹配。当然现在大多数主板都能自动识 别CPU的类型，然后把CPU的外频、倍频及电压，设 置项改为“Auto”跳线设置。e.借助Debug卡Debug卡通过读取80H地址内的POST CODE， 并经译码器译码，最后由数码管显示出来。这样就可 以通过Debug卡上显示的十六进制代码判断出问题的 部件是不是CPU了，而不用仅依靠计算机主板那几声 单调的警告声来粗略判断硬件错误了。当电脑出现运行不稳定、通电后不能启动等
14、现象 时，如果排除了电源、内存以及软件病毒等因素引发 故障的可能性以后，接下来就需要检查CPU是否有问 题了。由CPU造成的故障表现虽然是多种多样，但归 纳起来也无外乎频繁死机、开机自检显示的工作频率 反复变 化、因超频过度而无法开机，以及系统加电后 没有任何反应等几种方式。1频繁死机这种故障现象比较常见，主要原因一般是由散热 系统工作不良、CPU与插座接触不良、BIOS中有关 CPU高温报警设置错误等造成的。采取的对策主要也 是围绕CPU散热、插接件是否可靠和检查BIOS设置 来进行。例如：检查风扇是否正常运转（必要时甚至 可以更换大排风量的风扇）、检查散热片与CPU接触 是否良好、导热硅脂
15、涂敷得是否均匀、取下CPU检查 插脚与插座的接触是否可靠 、进入BIOS设置调整温 度保护点等。2开机自检显示的工作频率不正常具体的表现为开机后CPU工作频率降低，屏幕显示 “Defaults CMOS Setup Loaded”的提示，在重新设 置 CMOS 中的CPU参数之后，系统可恢复正常显示 ，但故障会再次出现。产生这种情况与CMOS电池或 主板的相应电路有关。遇此故障可遵循先易后难的检 修原则，首先测量主板电池的电压，如果电压值低于 3伏特，应考虑更换CMOS电池。假如更换电池没多 久，故障又出现 ，则是主板CMOS供电回路的元器件 存在漏电，此时需将主板送修。3超频过度造成的无法开
16、机过度超频之后，电脑启动时可能出现散热风扇转 动正常，而硬盘灯只亮了一下便没了反应，显示器也 维持待机状态的故障。由于此时已不能进入BIOS设置 选项，因此，也就无法给CPU降频了。遇到这种情况 的处理方法有两种： （1）打开机箱并在主板上找到给CMOS放电的跳线( 一般都安排在钮扣电池的附近)，将其设置在“CMOS 放电”位置或者把电池抠掉， 稍微等待几分钟时间后 ，再将跳线或电池复位并重启电脑即可。 （2） 现在较新的主板大多具有超频失败的专用恢复 性措施。比如：可以在开机时按住del键不放，此时系 统启动后便会自动进入BIOS设置选项，随后即可进行 降频操作。而在一些更为先进的主板中，还可在超频 失败后主动“自行恢复”CPU的默认运行频率。 4系统加电没有反应一般在遇到这种故障时可采用“替换法”来确定故 障的具体部位。假如消除了主板、电源引发故障的可 能性，则可确定是CPU的问题并多为内部电路损坏。 倘若如此的话，就只能通过更换CPU来解决了。提示：有些人认为CPU散热风扇的转速越高，散 热的效果越好，其实这种认识是比较片面的。事实
