Тестирование процессора



Предыдущая | Следующая

Тестирование процессора
Весь предыдущий материал по 8-битовым процессорам изложен с точки зрения техника. Чтобы установить причину неисправности устройства, нужно знать, как оно работает и что оно делает. При тестировании на уровне микросхем вы работаете с машинным языком процессора.
Если вы знаете входы, выходы и функции сигналов управления, вы можете проверить их и сделать обоснованный вывод о причине неисправности. Если все входные сигналы правильны, а выходы нет, скорее всего процессор неисправен. Если же входные сигналы неправильны, по-видимому, сам процессор исправен, а некоторая внешняя схема посылает в него ошибочное напряжение или импульс.
Для каждого процессора имеется множество диаграмм и схем. Некоторые из них помогают при поиске неисправностей, а другие предназначены для программирования на машинном языке. Программная модель процессора (см. рис. 14.16) почти бесполезна при поиске неисправности и ремонте. Ею можно пользоваться при разработке диагностической программы на машинном языке.
Блок-схема компьютера (рис. 14.17) и процессора содержит массу полезной информации. Разводка контактов, даваемая производителем, показывает вид микросхемы сверху и названия всех контактов. Единственная проблема возникает только, когда процессор используется необычным образом. Некоторые контакты могут быть не задействованы, другие выполняют необычные функции и т.п. Вы можете обнаружить выходной контакт с неправильным состоянием и сделать вывод о неисправности процессора только потому, что контакт подключен к напряжению 4- 5 В или заземлен для устранения помех.

Наиболее ценную информацию дает схема компьютера, дополненная руководством по обслуживанию и списком комплектующих. Трудность состоит в соотнесении обозначений схемы и реальной аппаратуры.
На основной печатной плате довольно плотно расположено около сотни микросхем. Процессор обычно имеет большой корпус типа DIP или SMD. Большинство 8-битовых процессоров выпускаются в 40-контактных корпусах. Обычно процессор легко найти на печатной плате, тем более, что он часто монтируется в гнезде. Если вы подозреваете процессор, который находится в гнезде, и у вас есть хороший запасной процессор, первый тест заключается в прямой замене. Затем нужно проверить логические состояния и импульсы с помощью логического пробника.
Во многих 8-битовых компьютерах применяется процессор 6502, имеющий 40 контактов с номерами 1 — 40. Номера контактов не связаны с номерами линий шин адреса и данных. Физическая микросхема имеет контакты 1 и 40 с разных сторон ключевой метки, которой может быть вырез или цветная точка на корпусе DIP или индексная точка или индексный угол на корпусе SMD. Контакты процессора 6502 нумеруются против часовой стрелки.
На схемах не применяется физическая разводка контактов. Здесь контакты показываются в удобных позициях, чтобы соединяющие линии были кратчайшими. Когда вы смотрите на физический корпус микросхемы и ее рисунок на схеме, между ними нет физического соответствия. Вы должны определить по схеме, как передаются электронные сигналы, а затем отыскать правильный контакт микросхемы.
На корпусе процессора 6502 (рис. 14.18) контакт 1 находится в верхнем левом углу, контакт 20 — в нижнем левом углу, контакт 21 — в нижнем правом углу и контакт 40 —в верхнем правом углу. На схеме (рис. 14.19) эти номера могут находиться в любом месте прямоугольника, обозначающего процессор. Вы должны уметь соотнести схему с физическим процессором.
Когда вы пользуетесь логическим пробником, проверьте — компьютер должен быть включен. Состояние дисплея не играет роли. Применение логического пробника — старый и испытанный способ тестирования. Оно всегда дает полезную информацию в отличие от диагностических программ, которые рассчитаны на функционирующий компьютер (табл. 14.4).

Прежде всего проверяется питание. Предполагается, что на контакт 8 подано напряжение 4-5 В. Вольтметр должен показать +5 В. Светодиод логического пробника должен показывать HIGH. Если таких показаний нет, приходится подозревать питание. Если питание исправно, то в процессоре может быть внутреннее замыкание 4-5 В на землю.
Процессоры производятся по МОП-технологии и содержат полевые транзисторы, имеющие стоки и истоки. Контакт Vss истоков подключается к земле компьютера. В данном процессоре Vss выведено на контакты 1 и 21, которые заземляются. При проверке этих контактов вольтметр должен показать О В, а логический пробник — LOW. При наличии любого напряжения на контактах 1 и 21 необходимо восстановить соединение на землю.
Убедившись в наличии питания, можно перейти к проверке остальных контактов, пользуясь логическим пробником. Двадцать четыре контакта можно проверить за несколько секунд — это линии шины данных D7 —DO и шины адреса А15—АО. Шина данных образована контактами 26 — 33. На всех этих контактах должен быть включен светодиод Pulse логического пробника. По существу, вы наблюдаете воздействие на шину данных сигналов синхронизации. Шина данных ожидает передачи логических состояний между процессором и картой памяти.
Несмотря на резервное состояние в компьютере происходит много действий. В дисплей непрерывно подается композитный видеосигнал. Специальные схемы в компьютере постоянно сканируют видеоЗУПВ и регенерируют дисплей, чтобы изображение не исчезло. Регенерацию осуществляет сам процессор или специальная микросхема. Если процессор не участвует в регенерации и находится в резервном состоянии, то тестер покажет на контактах данных напряжение от 1,2 до 2,5 В, соответствующее высокоимпе-дансному состоянию. Если процессор осуществляет регенерацию, то на контактах данных будут действовать логические уровни.
В компьютерах VIC 20 и Commodore 64 регенерацией управляет специальная микросхема. Шина данных процессора 6502 оказывается холостой, и вольтметр покажет высокоимпедансное состояние. В компьютере TRS-80 Color Computer процессор помогает в сканировании видеоЗУПВ, поэтому высокоимпедансное состояние контактов шины данных отсутствует и на них наблюдаются импульсные сигналы. Наличие импульсов означает подачу сигналов синхронизации.

Для шины адреса отведены контакты 9 — 25 (только на контакт 21 подается Vss). В холостом состоянии процессора логический пробник должен показать на них Pulse. Вы можете быстро коснуться логическим пробником всех контактов и проверить наличие импульсов. Отсутствие импульсов с большой вероятностью означает неисправность процессора.
При отсутствии импульсов на всех контактах следует проверить логическим пробником схемы синхронизации. Если генератор синхронизации действует и подает в процессор хороший сигнал, а на контактах шины адреса импульсы отсутствуют, то главное подозрение падает на процессор, иначе именно он является причиной отсутствия импульсов на выходе процессора.
Конечно, всегда существует вероятность того, что причиной отсутствия импульсов на контакте адреса или данных является короткое замыкание линии. Проверить такую возможность довольно просто. Отключите одну линию шины данных от процессора. Если после отключения импульсы появляются, то линия шины неисправна. Если же импульсы все равно отсутствуют, неисправен процессор. На входе синхронизации импульсы имеются, но что-то неисправно во внутренних схемах процессора. Вам остается только заменить процессор.
На три входа питания и 24 линии шин приходится 27 контактов, а на линии управления остается всего 13 контактов. Не подключенные контакты на схемах обозначаются NC (No Connection). Линии управления во всех компьютерах различны. Обычно контакты NC подключаются к питанию +5 В или на землю, чтобы они не мешали работе процессора. Даже если на схеме контакт показан как NC, он может быть соединен с важными схемами внутри микросхемы. В спецификациях процессора указывается, какие контакты NC подключаются к напряжению 4-5 В, а какие — на землю.
Линия считывания-записи RAW используется всегда, так как она определяет направление передачи по шине данных. Ее название читается техниками как «чтение, не запись». Это означает, что шина данных разрешает процессору считать данные из памяти, когда на линии RAW действует Н-уровень. Процессор может записать данные в память, когда на линии RAW действует L-уровень.
При проверке линии RAW в резервном состоянии процессора логический пробник покажет наличие импульсов. Это означает, что действует синхронизация. В разных компьютерах вольтметр покажет вы-сокомпедансное или логическое состояние. В данном процессоре пробник показывает Pulse.
Звездочка перед буквой W означает «не запись». Такое же обозначение «не» имеется на многих контактах в компьютере. В процессоре питание подается от блока питания, а контакты шины адреса управляются импульсами, поэтому отмечать их звездочками не нужно. Однако линии управления при Н- и L-уровне инициируют различные действия. Линия обозначается звездочкой, если при Н-уровне она выключена, а включается (разрешается) при L-уровне. Другими словами, звездочка показывает, что линия выключена при Н-уровне и включена при L-уровне.

Отсутствие звездочки означает, что на линии действует L-уровень и она включается при наличии Н-уровня. Можно быстрее найти причину неисправности, если на линии обнаруживается L-уровень, хотя по обозначению на ней должен быть Н-уровень (конечно, возможна и противоположная ситуация). Однако при этом возникает одна проблема. Вы всегда можете встретить контакт, который не подчиняется приведенной логике. Иногда контакт со звездочкой имеет L-уровень, а контакт без звездочки — Н-уровень. Вам нужно знать об этих исключениях.
Контакт *RES служит входом сброса. На нем удерживается Н-уровень. Схема сброса начинает действовать при подаче L-уровня. Сброс применяется для инициализации регистров процессора при включении компьютера. В некоторых компьютерах он используется для реинициализации регистров компьютера после прерывания сброса.
Еще двумя входными линиями служат прерывания *IRO и *NMI. На линии запроса прерывания *IRQ действует Н-уровень до появления прерывания. Если флажок маски не установлен в единицу, запрос прерывания заставляет процессор обслужить прерывание. На входе немаскируемого прерывания *NMI действует Н-уровень. При появлении L-уровня прерывание происходит независимо от состояния флажка маски.
Мы рассмотрели, как процессор воспринимает входы и выдает выходы. Процессор имеет несколько специализированных входных и выходных линий управления. 8-битовые процессоры оказываются относительно простыми. При изучении 16-битовых процессоров в главе 16 вы встретитесь с более сложными операциями адресации, передач данных и управления.
Лучший способ проверки процессора заключается в его замене на новый, хотя часто это очень неудобно или невозможно. В такой ситуации хорошим приемом оказывается тестирование контактов. Для получения при тестировании осмысленной информации необходимо знать, как работает процессор и какие напряжения и/или импульсы должны быть на контактах в холостом состоянии. По показаниям логического пробника или вольтметра можно оценить состояние процессора. После приобретения опыта вы будете чувствовать, воспринимает ли контакт правильный вход или выводит правильные напряжение или импульс. Обнаружив подозрительный контакт, вы сможете оценить, что произошло. Разобравшись в неисправности и поняв ее причину, можно быстро провести необходимый ремонт.

 

 Поиск и устранение неисправностей в персональных компьютерах