主板开机过程介绍.ppt

,主板开机过程介绍,对于一台电脑来说，从我们按下Power Button到机器点亮再到开始加载操作系统，虽然表面上看来只是经历了一段几秒钟的过程,但其实在这段时间里电脑的硬件、软件、固件却已执行了很多步骤,完成了一系列的动作.那么到底是一些什么动作呢?他们是怎么衔接起来的呢? 一台电脑的启动顺序,依次从底层到上层,我们可将其分为三个过程:硬件启动过程、软件启动过程、操作系统引导过程.从我们评测实验中心的角度来看,我们比较关心的应该是硬件的启动过程,这也是我们需要关注的部分.,主板开机过程介绍,方正科技集团股份有限公司,方正科技集团股份有限公司,电脑从按下电源开关按钮到加载操作系统的整个启动过程是按照一定的先后顺序来进行的,如图所示,产生各种时钟,各芯片及总线复位,CPU复位,POST,系统自检,系统设置,扇区引导,加载分区表,文件配置,加载O/S,硬件启动,软件启动,操作系统引导,图一,电源启动,DOS/Windows/Linux,方正科技集团股份有限公司,软件启动过程 在硬件部分启动成功的条件下，CPU会执行一系列的动作，开始从BIOS读取一些指令，进入软件启动过程，其实这个过程的开始部分应该叫做Firmware启动过程，当主板將BIOS里面的內容加载到內存后，再形成软件启动过程。软件启动过程由BIOS的POST (power on self test，中文名叫做上电自检或称开机自检)过程、CMOS设置过程、系统自检过程这几个步骤組成，流程如下图二所示：,CMOS 設置,系 统 自 检,硬 件 启 动 成 功,芯片端口初始化,设置中断相量,检测系统配置,检测系统资源,软 件 启 动 完 成,图二,方正科技集团股份有限公司,软件启动过程的第一步也是最关键一步就是POST过程。 1、芯片端口初始化 CPU從BIOS读取指令，开始初始化各個主要功能芯片和各個端口，包括 PCI PCI-E SATA IDE等等，这个过程是所有智能控制电路都必須经历的. 2、设置中断向量 CPU将BIOS內容加载到內存時，BIOS会自动在內存的起始地址空间建立一個中断向量表，将每個中断服务子程式的入口地址都存储在中断向量表中.简单地說，就是BIOS通过设置中断向量來与中断服务子程式建立起硬件与软件之间的联系，这个过程对于学过单片机或微机原理的人员很容易理解. 3、检测系统配置 POST程式此時的动作是检测中断号和DMA通道号的分配地址等一系列配置.,方正科技集团股份有限公司,4、检测系统资源 POST过程将检测許多硬件信息，包括CPU、MEM、ROM、CMOS_RAM、 NB、 Serail I/O、Parallel I/O、PCI-E Card、K/B、FDD、HDD、CD-ROM等功能设备或組件。在POST过程中，如果出現了致命故障，则机器將当机，并且不能给出任何提示信息；而如果遇到的是非严重故障会給出提示，等待处理。需要說明的是，並不是所有部件(包括一些很关键的器件，如NB/SB等）的异常都可以在POST过程中检测到。 当BIOS完成了POST过程后，如果用戶按下Del（F2/F1）键，则电脑会进入一個CMOS设置界面。CMOS设置程式是BIOS ROM中的一部分，它固化一些系统的参数，如CPU、內存、外设的参数、启动順序、安全设定等。由于BIOS芯片都是属于ROM器件，我们不能随时修改它里面的內容，为了便于修改，系统会将这些参数存储于另外的CMOS_RAM(集成在SB/ICH)中，所以称为CMOS设置(当然，也有不少人称之为BIOS设置)。如用戶不需要修改系统参数，则BIOS会按照默认的参数跳过CMOS设置过程直接跳到系统自检过程。,方正科技集团股份有限公司,CMOS设置完毕后，按保存退出，电脑会进入系统自检过程。此时，BIOS将依据CMOS里面设置的启动顺序，搜寻各启动驱动器，如果搜寻到可以引导的驱动器，则从启动驱动器中读入引导记录，然后将系统控制权交给引导记录，至此，软件启动过程完成。 其实，整个软件启动过程也就是系统初始化的过程，这些过程都是通过CPU执行BIOS里面固化的程式來控制的。在此过程中，每当系统BIOS检测一个部件或执行一个动作时，如果遇到了致命错误，机器都会当机，此时，我们可以利用Debug Card,观测到此时对应的代码，再对应代码表去查找相应的部件看是否有异常，从而可以提高Trouble Shooting的效率。,方正科技集团股份有限公司,硬件启动过程 接下來我们再继续讨论本文的重点內容硬件启动过程。我们可以将一块主板硬件启动电路的关键启动部件用图三表示出來,GMCH,ICH,POWER,VRM,CPU,VID Regulator,Button,POWER,PCI_RST,CPU_RST,POWER_OK,PWR_GD,VCCP,PS_ON,4,2,8,3,9,6,5,7,1,10,VID,VID Voltage,图三,方正科技集团股份有限公司,当我们按下电脑的开机按钮时，电脑能检测到有开机动作，则会开始下面一系列动作。 1、首先，需要220V/110供给系统电源（Power Supply)，则会产生出一组5VSB电压并加载到主板上(电源插头的Pin9)，如图五所示。 2、按下PWR Button，主板产生PS-ON信号，输到电源插头的Pin16。 3、系统电源完全工作后，将输出所有电压，如12V -12V 5V 3.3V。 4、电源稳定后，还会发出PWR_OK信号给主板。 5、主板上的部分电源电路开始工作后，其中的CPU VID(Voltage Identify)电源电路产生电压并输出給CPU，使CPU VID电路工作。同时，时钟合成器电路通电开始工作，产生出各种频率不同的时钟信号。,6、CPU输出与Vcore对应的VID信息给VRM(Voltage Regulator Module)電路。 7、VRM电路开始工作，输出与VID信息相对应的VCCP电压并提供给CPU作为它的Vcore工作电压。,方正科技集团股份有限公司,8、当CPU的VCCP电压稳定后，它会告知VRM电路，VRM电路再产生出PWR_SB信号并送给ICH，告知ICH现在CPU可以正常工作了。 9、ICH接收到PWR_GD信号和时钟信号后，发出PCIRST#和PLTRST#，使GMCH和其它各种跨接于PCI总线上的设备复位。 10、GMCH接收到PCIRST #后，发出CPURST#给CPU，最终完成各种设备的复位过程。,对于主板的各個控制模块來说，都需要一個RST信号，因此ICH的RST信号将针对很多功能控制电路，所有需要复位的具体部件可参考图四所示,图四,ICH,BIOS,Super I/O,Audio,LAN,GMCH,CPU,PCI-E X16,PCISLOT,IDE,PCI-E X1,PCIRST#,PCIRST#,PCIRST#,PCIRST#,PCIRST#,PCIRST#,IDERST#,CPURST#,ACRRST#,PCIRST#,RTCRST#,RSMRST#,硬件启动过程实际电路详解 上面我们简要地介绍了主板硬件电路的通用启动过程，下面我们將对实际电路进行分析，以求更切合实际地分析各具体电路，结合上面介绍的总体大概工作过程来掌握具体的硬件启动过程。,下面我们以Foxconn945GC主板为例,详细介绍主板开机信号. 1、系统电源输入5VSB加载至主板，如图所示,2、按下PWR Button，將FP1的Pin6和Pin8短接，使信号拉低，输出PBTNJ_SIO信号.该信号进到I/O芯片的75脚,I/O芯片输出PWRON信号给电源.,3、接着系统电源完全工作，输出所有电压给主板 4、系统电源稳定后，发出PWRGD_ATX信号 5、系统电源输出所有电压后，由U9A、U9B、Q35、Q36等元件组成的电路产生出FSB_VTT电压，为CPU提供1.2V的FSB_VTT电压。,6、CPU得到1.2V的FSB_VTT电压后，其內部的VID控制逻辑电路开始工作，输出VID逻辑信息,输入FSB_VTT电压,CPU输出VID电压,7、VRM电路从CPU获取VID信息后，产生出一个相对应的电压VCCP ，提供給CPU作为Vcore电压。如图所示,由图可知，这里的CPU Vcore电源电路采用了三相PWM开关电源电路，可以提供最大75A的输出电流给CPU，此部分电路一般都采用了专用的PWM Controller芯片來产生PWM信号，再通过驱动器驱动MOS的导通和截至來获得一定脉宽比的大功率PWM波形，最后再通过LC滤波获得标准直流电压.,8、VRM电路输出的VCCP电压使下图所示电路产生低电平有效的CLK_VTT_PWRGDJ信号，输出给时钟电路ICS954128AFLF 的Pin16，时钟电路开始工作，产生出各种时钟信号。如14M、33M、48M、100M及CPU和GMCH时钟，如图所示,CLK_VTT_PWRGDJ信号进入时钟芯片,9、ICH7接收到各個电路的Power_GD信号和时