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电脑维修-开机原理和启动过程

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电脑维修-开机原理和启动过程_第1页
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电脑开机原理和启动过程(详)引言:当我们按下开机键时,电脑从得电工作并逐步进入 WINDOWS系统,短短的几秒到几十秒之内,电脑走过了千万条程序 但大家天天开机和关机, 习以为常地见到电脑重复这些动作, 并不以为然下面通过三种不同的方式逐步介绍电脑的启动过程, 帮助电脑爱好者详细了解计算机的工作原理 而从事电脑维修的人员, 如果能知道计算机的详细启动过程, 能快速准确地判断坏机的故障部位所在这一篇希望对你们有所帮助计算机启动过程( 1) 注重开机部分当 ATX电源插进主板后 ATX电源的第 9 脚分别给 ATX电源的第 14 脚, I/O 芯片, 南桥和开机排针提供电压,南桥收到电压后由南桥内部的电路进行降压,然后再把这个电压送给 32.768 的晶振, 晶振在收到电压以后 内部开始起振, 并产生 32.768KHZ的频率送给南桥内部的开机电路, 然后 ATX电源的第 14 脚就会送出一个 PS.ON开机信号经过一些电子元件和 I/O 芯片后到达南桥 . 南桥在收到 PS.ON后 , 南桥内部的开机电路就完成初始化当我们瞬间短接主板上的开机排针时 开机排针由高电平度成低电平, 从而产生一个跳变的信号送给南桥。

南桥在收到开机排针送过来的信号以后,南桥内部的开机电路就会通知 I/O 让 I/O内部的开机电路把 ATX电源的 14 脚控制成低电平, 当 ATX电源的 14 脚变成低电平以后, ATX电源开始工作,各路电压引脚分别输出各种不同的电压给主板上的各个供电电路当 CPU供电电路收到电压,产生 CPU的核心电压送给 CPU当内存供电电路收到电压以后,产生内存的主供电和 AD线供电送给内存当显卡供电电路收到电压后,产生显卡的主供电和显卡识别电压送给显卡, 当主板上的所有供电电路都完成了工作以后, 主板上的供电电路就会给时钟芯片提供 3.3V 电压送给一个 14.318 的晶振 晶振收到电压以后, 内部开始起振并产生 14.318M 的频率送给时钟芯片, 时钟芯片在有了电压和频率后, 时钟芯片内部的升频或降频电路开始工作, 并把收到的频率进行处理从而产生各种不同的频率,分别送给主板上的其它芯片和所有扩展槽当主板上的时钟电路都完成工作以后, ATX电源的第 8 脚就会发生一个 PG信号经过一些电子元件后到达门电路芯片,门电路在收到 PG后由内部的电路进行处理,从而产生两个 PG分别送给CPU和南桥,南桥在收到 PG后,南桥内部的复位电路开始工作,并把收到的 PG进行处理,从而产生一个 RST分别给主板的其它芯片,和 IDE 槽,然后再经 PCI。

AGP后把 RST送到北桥,北桥在收到 RST后 , 由北桥内部的电路进行处理并产生一个 CPU的 RST送给 CPU当 CPU完成工作后 CPU就会给 CPU的 AD线发生一个 IRDY主设备准备好,经北桥 PCI 后南桥到达南桥,南桥在收到 IRDY后由南桥内部的电路进行处理,从而产生一个 CS片选送给 BIOSBIOS 在收到 CS后 ,BLOS内部的自捡程序开始工作 , 并开始检测 CPU的一些信息 并把检测到的信息载入到 BIOS里面 ,CPU检测完后 BIOS里面的自检程序会接着检测内存和显卡的一些基本信息 ,并把检测到的信息载入 BIOS里面 , 当显卡检测完以后 , 显卡就会产生行场信号和红 . 绿 . 蓝三基色信电脑开机原理和启动过程(详)号 , 并把这些信号送给显示器,显示器在收到这些信号以后,开始显示显卡的一些基本信息,然后在显示 CPU和内存的一些基本信息,当这些都显示完成以后 BIOS内部的自检程序开始检测由南桥控制的一些扩展槽设备和所有的外设接口设备, 并把检测到的结果通过显示器显示出来 当主板上的所有设备都检测完后, BIOS就会从 IDE/FDC引导系统,当系统引导成功以后, BIOS就停止了工作。

由系统里面的软件控制整个主板的工作,而主板也就完成了启动过程计算机启动过程(二) 注重 POST部分第一步 : 当我们按下电源开关时,电源就开始向主板和其它设备 供电,此时电压还不太稳定,主板上 的控制芯片组会向 CPU发出并保持一个 RESET(重置)信号,让 CPU内部自动恢复到初始状态 ,但 CPU在此刻 不会马上执行指令当芯片组检 测到电源已经开始稳定供电了(当然从不稳 定到稳定的过程只是一瞬间的事 情),它便撤去 RESET信号(如果是手工按下计算机面板上 的 Reset 按钮来 重启机器, 那么松开 该按钮时芯片组就会撤去 RESET信号 ) , CPU马上就从地址 FFFF0H处开始执行指令,从前面的介 绍可知,这个地址实际上在系统 BIOS的地址范围内 ,无论是 AwardBIOS还是 AMIBIOS,放在这里的只是一条 跳转指令,跳到系统 BIOS中真正的启动代 码处第二步 : 系统 BIOS的启动代码首先要 做的事情就是进行 POST( Power- OnSelfTest , 加电后自检 ), POST的主要任务是 检测系统中一些关键设备是否存 在和能否正常工作,例 如内存和显卡等设 备。

由于 POST是最早进行 的检测过程,此时显卡还 没有初始化,如果系统 BIOS在进行 POST的 过程中发现了一些致命错误,例如没 有找到内存或者内存有问题(此时只 会检查 640K常规内 存),那么系统 BIOS就会直接控制喇叭发声来报告 错误,声音的长短和次 数代表了错误的类 型在正常情况下, POST过程进 行得非常快,我们几乎无法感 觉到它的存在,POST结束之后 就会调用其它代码来进行更完整 的硬件检测第三步 : 接下来系统 BIOS将查找显卡 的 BIOS,前面说过,存放显卡 BIOS的 ROM芯片的 起始地址通常设 在 C0000H处,系统 BIOS在这个地 方找到显卡 BIOS之后就调用它 的初始化代码,由显卡 BIOS来 初始化显卡,此时多数显卡都会在屏 幕上显示出一些初始化信息,介绍生 产厂商、图 形芯片类型等内容,不过 这个画面几乎是一闪而过 系统 BIOS接着会查找其它设 备的BIOS程序,找 到之后同样要调用这些 BIOS内部 的初始化代码来初始化相关的 设备第四步 : 查找完所有其它设备的 BIOS之后,系统 BIOS将显示出它 自己的启动画面,其中包括有系统 BIOS的类型、序列号和版本号等内 容。

第五步 : 接着系统 BIOS将检测和显示 CPU的类型和工 作频率,然后开始测试所有的 RAM,并同时在屏幕 上显示内存测试的进度,我们可以在 CMOS设 置中自行决定使用简单耗时少 或者详细耗时多的 测试方式第六步 : 内存测试通过之后,系统 BIOS将开始检测系统中安装的 一些标准硬件设备,包电脑开机原理和启动过程(详)括硬盘、 CD- ROM、串口、并 口、软驱等设备,另外绝大多数 较新版本的系统 BIOS在这一过程中还要自动 检测和设置内存的定时参数、硬 盘参数和访问模式等第七步: 标准设备检测完毕后,系统 BIOS内部的支持即插即用 的代码将开始检测和配置系统中安装的 即插即用设备,每找到一个设备之后,系统 BIOS都会在屏幕上显示出设备 的名称和型号等信 息,同时为该设备分配中断、 DMA通道和 I/O 端口等资源第八步 : 到这一步为止,所有硬件都已经检测配置完毕了,多 数系统 BIOS会重新清屏并在屏幕上方显 示出一个表格,其中概略地列出了系 统中安装的各种标准硬件设备,以及 它们使用的资源和 一些相关工作参数第九步 : 接下来系统 BIOS将更新 ESCD( ExtendedSystemConfigurationData ,扩展系 统配置数据 )。

ESCD是系统 BIOS用 来与操作系统交换硬件配置信息 的一种手段,这些数据 被存放在 CMOS(一 小块特殊的 RAM,由主板上的电池来供电)之中 通常 ESCD数据只在系统硬件配置发生改变 后才会更新,所以不是每次启动 机器时我们都能够看到"UpdateESCD...Success" 这样的信息,不过,某些主板的 系统 BIOS在保存 ESCD数据时使 用了与 Windows9x不相同的数据格 式,于是 Windows9x在它自己 的启动过程中会把 ESCD数据修 改成自己的格式 ,但在下一次启动机器时 ,即使硬件配置没有发生改 变,系统 BIOS也会把 ESCD的数据格式改回 来,如此循环 ,将会导致在每次启动 机器时,系统 BIOS都要更新一遍 ESCD,这就是为什么有 些机器在每次启动时都会显示出 相关信息的原因第十步 : ESCD更新完毕后,系统 BIOS的启动代码将进行它的最后 一项工作,即根据用户指定的启动顺 序从软盘、硬盘或光驱启动以 从 C盘启动为例 ,系统 BIOS将读取并执行硬盘上的主引导记 录,主引导记录接着从分区表中找到 第一个活动分区,然后读取并执行这 个活动分区的分区 引导记录,而分区引导记录将负责读 取并执行 IO.SYS,这是 DOS和 Windows9x最基本的系统文 件。

Windows9x的 IO.SYS首先要初始化一些重要 的系统数据,然后就显示出我们熟悉的蓝天 白云,在这幅画面之下, Windows将继续进行 DOS部分和 GUI( 图形用户界面 )部分的引导和 初始化工作如果系统之中 安装有引导多种操作系统的工具 软件,通常主引导记录将被替换成该软件的引导代码,这些代 码将允许用户选择一种操作系 统,然后读取并执行该操作系统的基 本引导代码( DOS和 Windows的基本引导代码 就是分区引导记录)上面介绍的便是计算机在 打开电源开关 (或按 Reset 键) 进行冷启动时所要完成的各种初 始化工作, 如果我们在 DOS下按 Ctrl+ Alt + Del 组 合键(或从 Windows中选择重新启动计算机)来 进行热启动,那么 POST过程将被跳过去,直 接从第三步开始,另外第五步的 检测 CPU和内存 测试也不会再进行我们可以看到,无论是冷启动 还是热启动,系统 BIOS都一次又一次 地重复进行着这些我们平时并 不太注意的事情, 然而正是这些单调的硬件检测步 骤为我们能够正常使用电脑提 供了基础电脑开机原理和启动过程(详)计算机启动过程(三) 注重原理FSB前端总线若为 32 位总线的则有 32 根 AB和 64 根 DB,若为 64 位总线则有 64 根 AB和 64根 DB。

在软启动里起到决定作用的 FSBCB有 DBSY#总线忙信号, ADS#地址选通信号 FSB是前端总线, 在 CPU和 BQ里各自具有前端总线控制器, 两总线控制器的频率位宽都应该一致才能形成配合即主板北桥要和 CPU频率和位宽参数配套使用PCI 总线连接了南北桥,在 P4以后的主板上又增加了南北桥通道技术,三大芯片组厂商开发了不同的通道传输技术例如 Intel-Hub 技术和 VIA 的 8 倍 V-Link 等这些技术的目的只是为了加速南北桥之间的数据传输, 目的还是从北桥内的 PCI 总线控制器到南桥内的 PCI 总线控制器上 在PCI 总线的数据传输过程中 CB里起到决定作用的是 IRDY#主设备好信号, TRDY#从设备好信号,FRAME#帧周期信号ISA 总线连接着南桥和 BIOS, 由南桥内的 ISA 总线控制器对 BIOS-EEPROM做控制, 控制其读写操作, ISA 总线的速度是主板上最慢的,也是最稳定的,有 18 根 AB和 16 根 DB,而 BIOS只有 18根 AB和 8 根 DB, 在数据回传时需要南桥 ISA 总线缓冲区做升位处理 ISA 总线的关键 CB有 X-BUS#总线任务控制信号,针对 BIOS的 22 脚 CE/CS#片选端。

SUPPORT#支持控制信号,针对 BIOS的 31脚 WE#读写控制信号端 LOGIC#逻辑控制信号,针对 BIOS的 24 脚 OE。

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