1.3.1. Выявление причин неисправности

Внезапно ПК перестает реагировать на нажатие клавиш клавиатуры и перемещение мыши. При этом экран монитора «показывает», работа Wi-Fi, сетевой карты, модема (общение с интернетом) не останавливается, приводы DVD и СD при нажатии на соответствующие кнопки открывают/закрывают свою «пасть». А на дисплее картина такова: курсор перестает мигать и «замер» на месте. При принудительной перезагрузке кнопкой на панели системного блока Reset после обычной проверки – сканирования секторов HDD и работоспособности ОЗУ (ПК исправен) происходит нормальная установки операционной системы Windows. Создается впечатление нормальной работы, но уже через несколько минут (или десятков минут непрерывной работы, независимо от воздействия на клавиатуру или манипулятор-мышь) состояние «зависания» ПК повторяется.

На данном этапе важно правильно диагностировать систему. Может быть две (наиболее часто встречающиеся) причины данной неисправности.

1.3.2. Диагностика

Необходимо провести диагностику методом «от простого к сложному». Самое первое и простое, чем рекомендую заняться, это обратить внимание на «часы» в правом нижнем углу экрана. Если время на них сбито – как правило, это неисправность устройства СМОС, в основе которой значительное падение напряжения на батарейке СМОС с номинальным напряжением 3 В. Такая батарея установлена в специальном слоте прямо на материнской плате ПК, и ее видно без каких-либо особых усилий.

На относительно старых ПК (с версиями BIOS ранее 2005 г.) в этом можно было удостовериться дополнительно, подтвердив версию: внимательно взглянув на экран монитора при перезагрузке компьютера. В первые моменты тестирования системы (тест ОЗУ) внизу экрана на 3–4 строках отображались фактические напряжения питания (и температуры) некоторых важных систем ПК (необходимых для нормальной работы ПК). Здесь, в частности, демонстрировалось напряжение питания батареи СМОС – оно должно иметь значения 3,3–2,75 В.

На рис. 1.11 представлен вид на батарею СМОС, установленную на материнской плате MB-ASUS P5PL2, которая считалась передовой в 2006 году.

Рис. 1.11. Вид на установленную батарею на материнской плате MB-ASUS P5PL2

Если этот параметр ниже минимального значения или данное напряжение заметно колеблется – батарею следует заменить. Контролировать этот и иные параметры (напряжения и температуры процессора) рекомендуется регулярно, к примеру, если вы активно пользуетесь ПК более трех лет – надо хотя бы один раз в месяц акцентировать (обращать внимание) на указанные строки при перезагрузке (и включении) ПК.

Батарея типа CR2032 является автономным элементом питания микросхемы СМОС, которая отвечает за внутреннюю организацию работы ПК (система и настройки BIOS).

Средний срок службы заведомо новой и исправной батареи в системе ПК – 3 года. Если этот срок с последней замены или покупки ПК прошел, вероятность данной неисправности высока.

В более новых версиях BIOS, включая последние, при перезагрузке ПК нет информации о таких подробностях, как напряжения питания различных систем. В этом случае надо «вручную» проверить батарею СМОС, вынув ее из слота на материнской плате и замерив напряжение тестером.

Если дело в батарее, то устранение неисправности не займет много времени. Единственное, что хотел бы добавить, старайтесь покупать батарейки не самые дешевые и в специализированных магазинах (где продавец несет за товар ответственность); так вы сможете миновать ловушку под названием «скупой платит дважды и трижды».

Способ локализации

Выключите питание. Подождите 10 мин., пока разрядятся конденсаторы по питанию в источнике импульсного питания и на материнской плате. Откройте корпус системного блока ПК и пинцетом удалите плоскую батарейку типа CR2032 на материнской плате. Замените «плоскую» батарейку аналогичной (стоимость 50-100 руб. – в зависимости от фирмы-производителя). Итак, мы рассмотрели самую простую неисправность.

Если рекомендации по ее устранению не помогли (и батарея имеет достаточную для качественной работы энергоемкость и напряжение) – неисправность при таком генезе имеет другие причины.

Цепь питания ПК

В частности, из-за увеличения пульсаций напряжения источника питания +5 В, +12 В (и других) СРи (процессор ПК) быстро набирает температуру (перегревается), т. е. выходит из нормального температурного режима (который для СРи важен и также отражен на экране монитора в режиме тестирования при включении и перезагрузке ПК) и перестает адекватно воспринимать сигналы от шины данных. Подтверждением тому может служить заниженное (или завышенное) напряжение, которое мы кратковременно увидим на дисплее при перезагрузке ПК в режиме самотестирования (см. выше нижние 3–4 строки в режиме теста включения (перезагрузки). Далее подтверждение неисправности определяют визуально. Как правило, на материнской плате оксидные конденсаторы по питанию выходят из строя (теряют емкость), и это заметно «невооруженным глазом». Выявленный внешним осмотром оксидный конденсатор заменяют.

Питание по основным шинам удобно контролировать с помощью цифрового тестера. Пример такого контроля по шине питания +12 В представлен на рис. 1.12.

Напряжение должно находиться в пределах отклонений от номинальной величины до 5 %. Такой контроль намного более точен, чем контроль (и индикация напряжений по шине питания), получаемый из «окна» BIOS.

Способ локализации

Выключите питание. Подождите 10 минут, чтобы остаточное напряжение «ушло» с обкладок оксидных конденсаторов по питанию. Аккуратно вскройте корпус системного блока. Если на материнской плате (или в других местах материнской платы) внешним осмотром выявлены вздутые «бочонки», выгоревшие конденсаторы (сверху корпуса видны выделения неизвестной серо-коричневой массы) или оксидные конденсаторы с нарушением геометрии корпуса – это прямо указывает на их неисправность.

Рис. 1.12. Иллюстрация контроля шины питания +12 В

Однако не всегда удается изменение емкости конденсатора (из-за длительного времени эксплуатации), что прямо влияет на геометрию его корпуса; случается, что внешним осмотром неисправные элементы выявить не удается, а ПК, тем не менее, неисправен или работает с нестабильной «плавающей неисправностью», каковая, как известно, для диагноста хуже всего. Ибо в сервисном центре не так ответственно относятся к оборудованию, как его собственный хозяин и пользователь, для которого в данном случае написаны эти строки и который сможет (заинтересован больше других) довести дело до конца.

Если с конденсаторами (внешним осмотром) все в порядке, рекомендую перейти по логике ремонта к другим электронным узлам.

Все компоненты материнской платы связаны друг с другом системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют шиной (Bus).

Основной обязанностью системной шины является передача информации между процессором (или процессорами) и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также происходит обмен специальными служебными сигналами. Используемые в настоящее время шины отличаются по разрядности, способу передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способности, количеству и типу поддерживаемых устройств, а также протоколу работы. Шины используют различные схемы арбитража (способа совместного использования шины несколькими устройствами).

На моей практике бывали случаи, когда системный блок хорошо работал в течение 5–6 лет, а затем стал периодически «давать сбой». Причем внешне – все элементы выглядели как новые. Если этот срок эксплуатации составил 9-10 лет и более, я вообще не рекомендую заниматься ремонтом ПК, ибо такая модель в соответствии с техническим прогрессом уже является анахронизмом компьютерной эпохи. То есть ремонт будет уже невыгодным по нескольким основаниям: каждые 2–3 года изменяется конфигурация материнских плат и некоторых плат периферии (видеокарта, контроллер Wi-Fi и др.). Так за последние 5 лет конфигурация материнских плат изменилась следующим образом. Разъем подключения источника питания на материнской плате теперь имеет 24 точки (контакта) вместо 20.

Оперативная память (линейки ОП) теперь применяется в формате 3DDR (не так давно было 2DDR). Чипсет для установки процессора ^PU) также видоизменился, как и сами процессоры. Теперь актуальны колодки-слоты Socket 1155 (версия чипсета H61), а не АМ3 (как раньше), то есть установить старый процессор на новую материнскую плату, если предполагать, что пользователь захочет заменить ее целиком, а не выискивать потерявшие емкость – от старости – конденсаторы, подчас невозможно. Придется ставить и новый процессор. А это – новые вложения.

Тем не менее, есть люди последовательные и педантичные, с особым целеполаганием, а также (что очень важно) обладающие свободным временем для таких, не всегда рентабельных и оправданных экспериментов; для них я напишу дальше.

При замене материнской платы или замене оксидных конденсаторов по питанию необходимо снять все винты (5…6) крепления материнской платы к корпусу системного блока, отсоединить все проводники и кабели, идущие к материнской плате от других устройств ПК, в том числе от источника питания, расфиксировать и вынуть все устройства, вставляемые в материнскую плату с помощью разъемов (оперативную память, видеокарту, сетевой адаптер, модем и другие). После этого материнскую плату аккуратно (стараясь не трогать руками микросхемы), удерживая плату пальцами только по краям, вынимают и переносят на рабочий стол. Здесь потребуется паяльная станция (паяльник с тонким жалом, с понижающим питанием и регулировкой температуры нагрева жала), к примеру, фирмы Pasi.

К сожалению, другими средствами или паяльником с напряжением 220 В здесь действовать нельзя, так как материнская плата имеет сложную конфигурацию печатного монтажа, содержит БИС и даже незначительный перегрев может привести основную плату ПК в негодность.

Если менять оксидные конденсаторы, то надо действовать следующим образом. Выбрав на паяльной станции нагрев в диапазоне =220–240 °C, и дождавшись, пока миниатюрный паяльник наберет заданную температуру, неисправные (по внешнему виду) оксидные конденсаторы выпаивают из платы (держа корпус конденсатора с другой стороны печатной платы пинцетом или миниатюрными плоскогубцами, утконосами). Как правило, емкость этих конденсаторов составляет 2200–4700 мкФ и они рассчитаны на максимальное напряжение 6, 3 В (в цепи питания +5 В). Эти конденсаторы включены в схеме питания ПК параллельно, что эквивалентно увеличивает их емкость.

Вместо них в печатную плату на штатные места впаивают аналогичные (или большей емкости) оксидные конденсаторы в количестве равном (или большем) штатным местам.

Это могут быть оксидные конденсаторы фирм Murata, EPS, Tesla или аналогичные. Рекомендую вместо неисправных установить оксидные конденсаторы большей емкости от 4700 мкФ и более каждый, рассчитанные на большее рабочее напряжение 25 В. Это увеличит надежность ПК в дальнейшем.

На рис. 1.13 представлены вышедшие из строя оксидные конденсаторы по питанию, выпаенные с материнской платы ПК.

Рис. 1.13. Вышедшие из строя оксидные конденсаторы по питанию с материнской платы ПК

Лучшим вариантом замены (для надежности работы) оксидных конденсаторов является как можно большая рабочая температура, указанная на его корпусе (в технических характеристиках). То есть оксидные конденсаторы в данном конкретном случае следует использовать с запасом – с рабочей температурой 105 °C и только в крайнем случае 85 °C, и никак не ниже.

1.3.3. Экономические выкладки

Автор уточнил в сервис-центрах Санкт-Петербурга цены на услуги по диагностике и ремонту ПК (с данной неисправностью) и выяснил, что они составили бы сегодня не менее 700 рублей за диагностику и минимум 2800 рублей за работу плюс стоимость деталей. Стоимость оксидных конденсаторов фирмы EPS емкостью 10 000 мкФ на рабочее напряжение 16 В в том же регионе составляет 33 рубля за 1 шт.

Выводы напрашиваются сами.

Как было замечено выше, контрольный замер питающих напряжений проводится с помощью тестера (см. рис. 1.12).

В данном случае контакты (щупы) тестера подключаются к свободному разъему от источника питания (рис. 1.14) и по очереди проверяют цепи по питанию +5В, +12 В, – 5В (относительно общего провода).

Если напряжение источника питания (ИП) при включенном ПК не отклоняется свыше ±10 % от номинальных параметров, то можно сделать вывод об исправности ИП.

Внимание, важно!

Как еще один простой совет, который может помочь в работе, предлагаю время от времени удалять пыль из корпуса системного блока ПК. Это удобно делать бытовым пылесосом с хорошей тягой и специальном наконечником – с маленьким раструбом – для удаления пыли в труднодоступных местах. Для такой профилактики, периодичность которой прямо зависит от условий эксплуатации системного блока ПК, рекомендую очищать от пыли не только труднодоступные уголки материнской платы, но и вентиляторы охлаждения на корпусе системного блока, на материнской плате и в ИП. Если проводить такую несложную профилактику один раз в полгода, то ПК будет длительное время служить исправно.

Рис. 1.14. Контакты универсального разъема от шлейфа блока питания

Итак, посредством описанных выше и последовательно проведенных простых мероприятий мы выяснили, что ИП ПК в рабочем состоянии, конденсаторы по питанию на материнской плате внешне исправны, но «ползучая неисправность ПК» все равно продолжает преследовать пользователя.

1.3.4. Влияние влажности на работу ПК

Одним из частных случаев возникновения ползучей неисправности в системном блоке ПК является накопление влаги. Если с пылью можно бороться периодическим применением пылесоса по назначению, то влага – более сложный случай. До этой причины не всегда додумываются даже специалисты отрасли (им проще поменять блоки, чем найти конкретную причину неисправности). Тем не менее, влажность вовсе не редкая причина, как принято думать, особенно в тех условиях, когда ПК эксплуатируется на лоджиях или в частных деревенских домах (и там, и там существуют перепады температур, что и является причиной увеличения влажности, проникающей на элементы материнской платы ПК).

Рис. 1.15. Применение тепловой пушки для просушки ПК

Бороться с явлением можно довольно эффективно, выключив на несколько минут – для просушки – тепловую пушку, направленную на материнскую плату системного блока ПК (см. рис. 1.15).

Особенности применения термопасты

Следующим шагом рекомендую последовательно отключать из разъемов (при выключенном питании ПК) системные платы, видеокарту, модули оперативной памяти (ОЗУ), приводы CD-ROM, HDD и другие устройства в разъемах.

К слову, при отключении CD-ROM и HDD компьютер также загружается, как и в обычном режиме, заставка на дисплее будет показана. Оперативную память можно менять по очереди, оставляя в слоте (разъеме) один модуль из нескольких. И таким образом при последовательной замене выявить неисправную плату. Это еще один шаг, который поможет сначала установить причину неисправного блока (части) ПК, а не покупать все эти блоки по очереди или не тратиться в сервис-центре, что в данном конкретном случае осмелюсь назвать «падением перед выстрелом».

Но бывает, что не помогает ничто из перечисленного.

Тогда обращаем внимание на процессор, точнее слот и вентилятор охлаждения. Все устройства с повышенным тепловыделением и энергопотреблением установлены на слотах, а также снабжены «собственными» кулерами (вентиляторами). Более того, рабочая температура СPU контролируется «программно», и если она превышает допустимый уровень, то подается команда (импульс) к ИП, и он обесточивает все блоки ПК. Это защитная функция для ПК, где самый главный и дорогостоящий элемент – центральное процессорное устройство – CPU. Изменить параметры контроля рабочей температуры процессора можно в BIOS.

Внутренняя механическая поверхность кулера не просто касается к корпусу профессора (металлической платине), а жестко фиксируется с ним (специальные притяжные винты придавливают кулер к процессору, слоту и материнской плате); этим обеспечена стабильность работы ПК.

Но главное, между пластиной корпуса процессора и кулером нанесен слой термопасты. Как бы это ни показалось странным, термопаста важнейший элемент теплообменных процессов в ПК.

Попробуйте ради эксперимента подключить питание к материнской плате с установленным в слот процессором и кулером над ним (но без прослойки термопасты), и вы убедитесь в пагубности своего эксперимента. CPU выйдет из строя через несколько минут после такого включения или его удастся сохранить, но сработает температурная защита, о которой шла речь выше.

Таким образом, термопастой пренебрегать нельзя. С другой стороны, теплопроводная термопаста со временем, особенно если ПК длительное время эксплуатировали в сухом климате и при низких температурах окружающего воздуха, теряет свои свойства, подсыхает. Температурный рабочий режим СPU нарушается, и компьютер начинает давать сбои, хотя все вокруг – на его платах – может выглядеть вполне исправным. А сбои (микросбои, импульсные нарушения в сложной цифровой аппаратуре) очень трудно зафиксировать, особенно установить их причину в описанных условиях, подтверждением чему служит все сказанное выше.

Тем не менее, эта причина по частоте неисправностей в старых системных блоках и ноутбуках занимает одно из первых мест. Но по своей простоте она напоминает античность, хотя и выявляется сложнее, чем описанные выше.

Необходимо заметить, что сами пластмассовые «протяжные» винты (кулера процессора к чипсету и к системной плате) не выдерживают никакой критики. В принципе, они одноразовые (см. рис. 1.16).

Рис. 1.16. Вид притяжного пластикового крепления кулера центрального процессора

Поэтому, если вам предстоит переставлять кулер процессора на другую материнскую плату, позаботьтесь и о том, чтобы у вас был в наличии дополнительный, пусть и старый кулер с креплениями.

Локализация неисправности

Для локализации этой неисправности необходимо отжать винты крепления кулера, освободить вентилятор кулера от процессора и вынуть CPU из чипсета (многоконтактного слота). Этот шаг иллюстрируют рис. 1.17, 1.18 и 1.19.

Рис. 1.17. С помощью отвертки откручиваем пластиковые крепления кулера к материнской плате

Рис. 1.18. Вид на теплоотвод кулера и чипсет процессора

Рис. 1.19. Вид на чипсет процессора, освобожденный от старого слоя термопасты

Внимание, важно!

Здесь очень важно заметить, что вынимать из слота процессор надо очень осторожно, чтобы не повредить его многочисленные выводы. Лучше всего пользоваться пинцетом. Тем не менее, выводы слота процессора далеко не все являются функциональными, часть контактов дублирует друг друга, а часть просто не используется. Такая ситуация актуальна, как для старых моделей процессоров и слотов типа 775, так и для относительно новых, типа чипсетов 1155.

Самое главное в этом случае, чтобы невольно не замкнуть (не нанести повреждение, приводящее к замыканию) гибкие контакты чипсета.

Вид на освобожденную чистую поверхность кулера представлен на рис. 1.20.

Рис. 1.20. Вид на освобожденный от пасты кулер

От старого слоя термопасты освобождаются с помощью влажных салфеток. Этот шаг иллюстрирует рис. 1.21.

Рис. 1.21. Очистка от старой термопасты рабочей поверхности кулера влажной салфеткой

Качество старой термопасты (в отличие от новой) легко диагностируется. Старая похожа на затвердевший цемент или сухую зубную пасту, и, разумеется, уже не дает того эффекта температурной проводимости, на который ее рассчитали. Поэтому безжалостно (но осторожно) избавляемся от старого слоя с помощью отвертки или небольшой металлической пластины. Применять наждачную бумагу нельзя из-за пыли, которая может попасть в слот или на материнскую плату.

Удалив крупный слой старой пасты, затем протираем поверхности с помощью ватного тампона, смоченного в растворителе или ацетоне; таким образом, поверхности оказываются гладкими и обезжиренными. Затем с помощью шприца или тюбика наносим новый свежий слой термопасты, как это показано на рис. 1.22.

Рис. 1.22. Нанесение термопасты с помощью шприца

В данном случае применена термопаста отечественного производства КТП-8. Для поверхности CPU вполне достаточно 3 грамма или 1 мл термопасты.

На рис. 1.23 показано нанесение термопасты и на микросхему видеоконтроллера на материнской плате (слева от процессора); таким образом автор, чтобы дважды не реанимировать ПК, обновил термопасту везде, где возможно.

Рис. 1.23. Нанесение термопасты на микросхемы, требующие охлаждения радиаторами и кулерами

И это принесло реальные результаты, «плавающая» или «ползучая» неисправность была устранена.

После нанесения термопасты (обильно, не экономьте, но и не позволяйте ей растекаться вне границ теплоотвода) надо выждать 3.. 4 минуты, затем прижать кулер или теплоотвод к поверхности корпуса процессора (иной микросхемы) и жестко зафиксировать его к материнской плате штатными креплениями. Вот и весь метод.

Рис. 1.24. Вид термопасты

Таким же методом можно обновить (проверить) качество термопасты, а, значит, и рабочего температурного режима, в других микросхемах, на корпусе которых установлен теплоотвод или охлаждающий кулер.

На рис. 1.24 представлен вид на разные варианты фасовки термопасты.

Внимание, важно!

После того, как вы вновь установили старый процессор на штатное место, нанесли термопасту на рабочие поверхности радиатора охлаждения и прижали его кулером (установили новый процессор), оставьте в таком виде на 10–12 часов; не включайте ПК сразу. Пусть термопаста спокойно примет форму (заполнит свободное пространство) и чуть подсохнет.

В этом разделе предложена практика работы с наиболее часто встречающимися неисправностями источников питания для системных блоков персональных компьютеров, выявленная в практике ремонта. Здесь и далее для удобства пользователя применены сокращения: БП – блок питания, ПК – персональный компьютер и др.

1.4.1. Общие часто встречающиеся неисправности и их причины

1. Блок питания не запускается, транзисторы исправные. Все микросхемы работают нормально.

Причина неисправности – обрыв резистора сопротивлением 100 кОм в цепи базы одного из транзисторов.

2. Блок питания не запускается после замены транзисторов (высоковольтных) аналогами.

Причина – уменьшить сопротивления в цепи базы от 100 кОм до 75 кОм.

3. Блок питания, реализованный на микросхеме-контроллере UC3842 не запускается. Все сигналы и напряжения есть. Генерация на задающем генераторе присутствует, обратная связь по току и напряжению заблокирована, на выводе питания нормальные скачки амплитудой 7.. 9 В. Нет только импульсов на выходе. Замена микросхемы ничего не дает. Все резисторы исправны, а напряжения на контрольных точках – в норме.

При сравнении сигналов неисправного блока с сигналами рабочей схемы обнаружено, что амплитуда пилообразной формы на выводе задающего генератора неисправного БП на 0,2 В ниже. Неисправным оказался неполярный конденсатор емкостью 2700 пФ в задающей RC-цепи, который изначально тестером определялся как исправный.

4. Не запускается ATX блок питания компьютера. При нажатии на кнопку POWER слышен кратковременный свист. На выходе «5 В» напряжение поднимается примерно до 0,4 В и БП отключается. На контакте «Stand ву» постоянное напряжение около 5 В. Неисправным оказался выпрямитель на выходе 12 В FEP16CT (пробой). Как вариант – его заменяют диодами КД213А или аналогичными.

Случаются и совсем простейшие неисправности; они периодически «посещают» наши компьютеры. К примеру, если залипает кнопка включения компьютера, расположенная на системном блоке, или если плохой контакт в разъеме питания сетевого шнура (220 В) – в месте соединения шнура и блока питания на корпусе системного блока ПК, компьютер ведет себя странно.

Периодически перестает отзываться на нажатие кнопок клавиатура, сканер и принтер самопроизвольно включаются в работу (сканер без команды перемещает считывающую головку по всему полю, принтер может начать процесс самоочистки головок). Пользователь замечает также общее «болезненное» состояние компьютера, как-то: медленное выполнение программ и команд, плохая работа видеокарты (наложение окон друг на друга) и прочие «дерзости» неизвестного «инородного тела».

Мы нередко объясняем непонятные нам вещи происками врагов, вирусов, потусторонних сил. Но столь же часто причина неисправности что называется лежит на поверхности и всем заметна, нужно только уметь ее увидеть. А это умеют даже не все мастера, потому как вышеописанная неисправность настолько странная, что так и напрашивается (от обилия опытности) вывод или о взорванных конденсаторах по питанию на материнской плате или о вирусе, или о маломощности источника питания.

Да мало ли что может еще быть. Для четкой диагностики неисправности начинают вскрывать корпус системного блока и… не находят там ничего, достойного внимания.

Такая история ремонта весьма популярна. И там, и там участвуют специалисты своего дела. Но вот мой совет – диагностируя неисправность, начинайте всегда с простого.

В данном случае западет кнопка включения (как вариант кнопка принудительного сброса) на системном блоке. Причин западания может быть несколько. Основная – это, конечно, внешнее воздействие (к примеру, пролитый напиток или кот пописал) и банальная сырая пыль (грязь), занесенные во время влажной уборки. Могут быть и другие варианты, но не в этом суть.

Устраняется неисправность протиркой мягкой тряпочкой (смоченной в 10 % растворе уксуса) в месте загрязнения (залипания). При необходимости в труднодоступных местах можно применить ватные палочки или самостоятельно намотать небольшую порцию ватки на зубочистку и протереть в проблемном месте.

Результат положительно обескураживает: «шайтан» пропал, как будто бы его и не было.

Ниже рассмотрены наиболее типичные неисправности, которые можно устранить самостоятельно, используя приведенные рекомендации и имея даже небольшой опыт в налаживании и монтаже электронных устройств. Кроме того, неисправные элементы на печатной плате часто нетрудно найти даже при внимательном визуальном осмотре: как правило, это обгоревшие корпуса элементов (чаще резисторы), лопнувшие диоды (разлом корпуса) или вздутые «бочонки» оксидных (электролитических) конденсаторов. Оксидные конденсаторы наиболее часто выходят из строя из-за увеличения температуры. Это может быть источник тепла рядом с конденсатором, к примеру, нагревающийся радиатор охлаждения микросхемы, транзистора, стабилизатора. Источником может быть и сам оксидный конденсатор, особенно в цепях, фильтрующих (сглаживающих пульсации напряжения) питание на плате БП ПК, если пульсации велики и конденсатор рассчитан на небольшое рабочее напряжение.

Стойкий запах неисправности столь концентрирован, что помогает человеку с хорошим тренированным чутьем найти его источник (без преувеличения) даже спустя несколько недель – после отключения блока из сети. С другой стороны, если подключить неисправный блок снова в сеть, также есть шанс по запаху или (иногда) слабой струйке дыма засечь неисправный элемент или несколько взаимосвязанных элементов в электрической цепи. Если «горит» резистор (свидетельство многократного, относительно расчетного увеличения тока в цепи), как правило, в этой же цепочке уже потребует замены микросхема или транзистор, диод, стабилитрон. Таким образом, нередко не составляет особого труда увидеть неисправность своими глазами. Как говорится, имеющий глаза да увидит.

1.4.2. Неисправности конкретных блоков питания JNC 400W

Примерно после 1,5___2 лет активной работы «высыхает» (теряет емкость) конденсатор 22 мкФ*50 В, стоящий возле радиатора силовых транзисторов и обеспечивающий цепь питания дежурного режима блока питания. Это часто встречающаяся неисправность для данного типа БП, которая происходит даже в том случае, если компьютер эксплуатируется в «нормальных» температурных условиях – дома, в отапливаемом помещении. Если же пользователь работает в условиях критичных, к примеру, в деревенском доме с печным отоплением (которым обогреваются нерегулярно, и элементы материнской платы подвержены влиянию низких температур в холодное время года), а также в условиях городской застройки – на неотапливаемой лоджии, то такая неисправность возникает (без преувеличения) в каждом 10-м случае.

Косвенной (дополнительной) причиной явления в данном случае является относительно сильное нагревание указанного (выше) радиатора в дежурном режиме. Вследствие высыхания даже может взорваться конденсатор 47 мкФ*25 В, стоящий возле стабилизатора напряжения «5 В», «сгореть» (выйти из строя) резисторы в обвязке TL494, то есть в таких критичных условиях данный БП буквально «идет вразнос». После чего (как следствие рассмотренной неисправности) достаточно часто «умирают» материнская плата, винчестер, видеокарта.

Как вариант лечения можно включать вентилятор БП и в дежурном режиме, например, подключив его через диод в цепи дежурного режима.

SUNTEK PW-450ATXE

Блок питания представлен на рис. 1.25.

Рис. 1.25. Внешний вид источника питания для системного блока ПК мощностью 450 Вт, подходящий большинству современных моделей системных блоков

Постоянно включен и не отключается (контрольная точка PS-ON имеет низкий уровень). Причина дефекта – неисправный керамический конденсатор С29 (0,01 мкФ, желтый, стоит около IC7), при замене можно использовать любой керамический (неполярный) конденсатор емкостью 0,01.. 0,068 мкФ.

Рис. 1.26. Метод съема старого БП из корпуса системного блока ПК

Для съема старого БП из корпуса компьютера используют отвертку. Этот шаг иллюстрирует рис. 1.26.

1.5.1. Подключение старого HDD в качестве внешнего на новом ПК

На рис. 1.27 представлен жесткий диск формата «3.5».

Рис. 1.27. Вид жесткого диска для системного блока ПК

Питание к жесткому диску подключается с помощью специального кабеля – c разъемами SATA (разъем к HDD представлен на рис. 1.28). Относительно старые HDD имеют такой разъем, более современные оснащены разъемом eSATA.

Следует иметь в виду, что если жесткий диск не подключен или подключен неправильно (существует конфликт между разъемами SATA на материнской плате), то при загрузке ОС на экране дисплея возникнет надпись, показанная на рис. 1.28.

Рис. 1.28. Вид сообщения на дисплее о том, что жесткий диск, которому в BIOS присвоен приоритет, подключен к второстепенному разъему SATA

Внимание, важно!

При правильном подключении разъемов SATA на материнской плате эта надпись на дисплее не появляется. Правильное подключение предполагает включение разъема SATA от главного жесткого диска в разъем SATA0 – на ПК (не в SATA1 или SATA4). Всего на материнской плате (в зависимости от производителя, функционала и конфигурации) может быть от 2 до 8 разъемов SATA (eSATA), в которые можно включать не только жесткие диски (HDD), но и приводы DVD, и другое оборудование хранения и (или) считывания/записи информации. Таким образом, приоритет использования дисков устанавливается не на самих дисках (как в старых моделях ПК – перемычками, к примеру, на приводах DVD, имеющих IDE-разъем), а путем подключения кабеля обмена данными к соответствующему разъему SATA (0–4 или 0–8) на материнской плате. При этом разъем SATA0 всегда является приоритетным относительно других SATA.

На рис. 1.29 представлен вид 15 контактного разъема подключения (шлейфа) к жесткому диску.

Рис. 1.29. Вид 15 контактного разъема подключения (шлейфа) к жесткому диску

Если у пользователя имеются несколько свободных HDD, то их можно задействовать для хранения информации как внешние диски, но при этом необходимо предусмотреть к ним отдельную подводку питания и подключение кабеля обмена данными. Для этого потребуется переходник.

Переходник SATA – USB нужен для ряда популярных целей. Задача – подключить жесткий диск от системного блока ПК (форм-фактор 3,5) к ноутбуку по шине USB 2.0.

Питание подключаемого жесткого диска 3,5 не принципиально: возможно от дополнительного источника или от ноутбука.

Возможны варианты: USB 3.0 to SATA & IDE AgeStar 3FBCP1 или USB to SATA, MiniSATA & MicroSATA AgeStar FUBSP или что-то подобное.

Этот USB 3.0 (для SATA-адаптера) кабель подсоединяет любой стандартный 2,5-дюймовый SATA жесткий диск или твердотельный накопитель (SSD), или любой 3,5-дюймовый

SATA-жесткий диск к компьютеру через USB 3.0 портами. Кабель адаптера работает с операционными системами Windows, Linux, Maa Он поддерживает скорость передачи данных до 5.0 Гбс, что в 10 раз быстрее, чем скорость USB 2.0.

Внешний вид девайса (устройства) представлен на рис. 1.30.

Рис. 1.30. Внешний вид универсального переходника для подключения внешних жестких дисков различного форм-фактора

Технические характеристики и возможности устройства таковы: форм-фактор HDD 2.5; интерфейс HDDSATA 3Гб/с, SATA 6Гб/с; интерфейс бокса USB 3.0; габариты 82х62х10 мм.

На рис. 1.31 представлены стандартные размеры переходника для подключения внешних жестких дисков.

Должен заметить, что это абсолютно незаменимая вещь для тех, кто часто работает с компьютерами – можно быстро подключить жесткий диск или оптический дисковод 2,5» или 3,5» SATA, не вскрывая корпус системного блока. Сменный накопитель подключается к USB 2.0 порту, скорость передачи данных при этом соответствует до 480 Мбит/с. Он идеально подходит для проведения резервного копирования файлов или обновления жесткого диска вашего ноутбука.

Благодаря разным разъемам USB 2.0 – > SATA 2,5”/3,5” устройство поддерживает все 2.5”/3.5” SATA HDD/SDD, BLU-RAY DVD, CD-ROM, DVD-ROM, CD-RW, DVD-RW, DVD+RW Combo, оно не требует подключения дополнительного питания для 2.5”HDD/SDD и имеет (USB 2.0) скорость передачи данных до 480 Мб.

Внешний интерфейс USB 2.0 (обратная совместимость с USB 1.1) обеспечивает возможность «горячей замены» (отключение питание через разъем без предварительного завершения работы) и без необходимости перезагрузки.

Имеется поддержка 2,5” и 3,5” жестких дисков (HDD).

Устройство поддерживает ОС Windows 98/2000/XP/ Vista/7/8,Mac OS X.

Адаптер питания 12В 2A входит в комплект, и на корпусе переходника (см. рис. 1.30) имеется специальный включатель дополнительного питания для работы с жесткими дисками формата 3,5”.

Рис. 1.31. Размеры универсального переходника

Внимание, важно!

Безусловным минусом устройства является материал (пластик), из которого оно изготовлено. Разъемы из пластика и отсутствие крепления корпуса устройства не позволяют использовать его в профессиональных целях сколь угодно долго (оно ломается в местах разъемных соединений). Но для бытовых целей, для редкого подключения внешних жестких дисков к рабочему компьютеру оно вполне подходит.

1.5.2. Восстановление поврежденного разъема HDD

Тем не менее, в моей практике были реальные случаи, когда возникала необходимость в прямом смысле «спасать» вполне исправный жесткий диск с механическим и невосстанавливаемым повреждением разъема SATA. Для этого корпус HDD (одна его часть) вскрывается и на место старого разъема низковольтным заземленным паяльником мощностью 6…12 Вт подпаиваются проводники разъема. А чтобы под тяжестью провода-шлейфа контакт оставался надежным, кабель-шлейф, идущий от HDD на материнскую плату, надо надежно закрепить. Это удобно сделать с помощью специального двухкомпонентного состава эпоксидного клея (см. рис. 1.32).

Рис. 1.32. Вид клея

Этот клей по своему двухкомпонентному эпоксидному составу обеспечивает надежное притяжение склеиваемых деталей после смешивания (между собой) двух разных компонентов.

Перед работой оденьте защитные перчатки (желательно резиновые – в них удобнее чувствовать материал – но можно и любые другие). Как создать нужную консистенцию?

Надо отрезать острым предметом (ножом – равное количество обоих компонентов), затем снять обертку с отрезанных частей и, соединив их, размять до однородной и одноцветной массы. Мнется легко, по ощущениям напоминает пластилин. Время разминки клеевого состава на практике всего 4.. 5 минут. После этого (см. рис. 1.33) нанесите состав на склеиваемые или реставрируемые поверхности либо при изготовлении слепков, печатей и шаблонов – раскатайте до вида плоского блина толщиной 0,8.1 мм.

Рис. 1.33. Однородная масса, получившаяся после разминки

Высокая прочность клеевой массы (затвердевание) достигается через 2 часа после размятия двух компонентов. Полное отвердение произойдет через 12 часов; после чего готовое изделие можно обрабатывать даже механически (резать ножовкой по металлу, отбивать уголки зубилом с помощью молотка, шлифовать, работать по изделию напильником, помещать в химическую среду), а также оказывать иные воздействия. Если надо, то можно ускорить процесс отвердения. Для этого надо поместить склеиваемые поверхности (или заготовку из эпоксидной массы) в условия с температурой +70 градусов °С (и выше). Получившиеся из такого материала предметы (см. рис. 2) устойчивы к воздействию жидкостей, в том числе воды, масел, растворителей и др.

Однако многим читателям будет интересна возможная практика применения этого состава, которая по существу не имеет пределов. Настолько универсально можно пользоваться им.

Рис. 1.34. Метод надежного закрепления шлейфа обмена данными на поврежденном разъеме SATA

По стойкости к дальнейшим трениям и механическим воздействиям этот клей напоминает «холодную сварку», настолько надежен и тверд.

Также могут быть и другие различные варианты применения универсального клеевого состава в сельских (дачных) условиях, ибо клеевой состав, предложенный выше, отлично подходит (апробирован) при склеивании фарфора, керамики, дерева, металла, кирпича, камня, бетона, стекловолокна, стекла и фаянса. То есть всего того, что есть на дачном участке. При этом клеевой состав, отвердев, уже не дает усадки и не расширяется. Температура склеиваемых изделий от -50 градусов °С до +150 °C.

На рис. 1.34 показан метод надежного закрепления шлейфа обмена данными на поврежденном разъеме SATA.

1.5.3. Современные переносные диски

Внешние переносные диски не относятся к какой-либо особой категории носителей, их параметры в точности соответствуют внутренним моделям. Технические решения, обеспечивающие переносимость обычных жестких дисков (Mobile Rack), известны давно (благодаря внедрению «противоударных» технологий) и успели завоевать популярность среди массовых пользователей.

Внешний вид может быть разным, в том числе без применения специального бокса, но суть устройства от этого не меняется.

Суть технологии заключается в том, что в корпусе компьютера, в одном из отсеков для внешних устройств, устанавливается разъем, подключенный к интерфейсу IDE и блоку питания. Но сегодня во всех современных ПК устанавливаются разъемы типа SATA, таким образом IDE уже ушел в прошлое. Но как же подключить, к примеру, вполне исправный привод DVD (старый) с разъемом IDE к современной материнской плате. Или наоборот – новый привод DVD с разъемом передачи данных SATA к старой материнской плате, в которой есть только разъем IDE?

Для этого потребуются переходники.

На рис. 1.35 представлен вид на разъем IDE.

Рис. 1.35. Внешний вид разъема IDE

На рис. 1.36 представлена иллюстрация старого привода CD/DVD c подключенным шлейфом IDE.

Рис. 1.36. Вид «старого» привода CD/DVD образца 2008 года c подключенным шлейфом IDE

В отсек на корпусе системного блока ПК (см. рис. 1.37) может вставляться съемный пластиковый контейнер с соответствующим разъемом, внутри которого закреплен жесткий диск.

Рис. 1.37. Корпус системного блока ПК с установленными компонентами функциональных плат

На рис. 1.38 представлен вид корпуса системного блока со снятым оборудованием – перед апгрейдом.

Рис. 1.38. Вид корпуса системного блока со снятым оборудованием перед апгрейдом

При подключении к системе жесткий диск опознается как еще один диск, и его конфигурация происходит автоматически. Если необходимо перенести данные на другой компьютер, они копируются на переносной диск, система выключается, контейнер вынимается из отсека и переезжает в такой же отсек, оснащенный таким же разъемом.

Поддержка USB 2.0 и 3.0 (в современных ПК) обеспечена на всех без исключения компьютерах с системной платой стандарта ATX, однако по скорости работы такое решение не вполне удовлетворяет современным требованиям. К тому же

USB не может обеспечить жесткий диск форм-фактора 3,5 (для системных блоков ПК) достаточным электропитанием и требуется дополнительный кабель и (или) внешний источник питания. Что вполне реализовано в универсальном переходнике, о котором речь шла выше. Он позволяет подключать внешний HDD форм-фактора 3.5 как к ноутбуку (через разъем USB), так и к системному блоку. Причем необходимое питание (+12 В и +5 В) в обоих случаях берется от адаптера переходника.

Если же имеется необходимость в виде внешнего (дополнительного жесткого диска) применить HDD от ноутбука (формфактора 2,5 – без питания 12 В), то диск подключается к ПК (также через переходник), но без включения питания +12 В.

Увы, пока невозможно сказать, какие накопители однозначно лучше и какие надо приобретать.

У каждого типа есть свои преимущества и недостатки. Модели, у которых недостатков больше чем преимуществ почти сразу уходят с рынка. Это косвенный показатель их надежности, производительности и популярности, и он касается всех без исключения производителей HDD, CD и флеш-памяти.

Казалось бы, что среди носителей может быть «тверже» жесткого диска? Однако нашлись другие чемпионы по «твердости». Это устройства, выполненные на микросхемах (кристаллах), не имеющие подвижных частей. Несмотря на разнообразие форм и названий, все они основаны на кристаллах электрически перепрограммируемой флеш-памяти.

В основе работы запоминающей ячейки этого типа лежит физический эффект «Фаули – Норджайма», связанный с лавинной инжекцией зарядов в полевых транзисторах. Содержимое флеш-памяти программируется электрическим способом. Флеш-память читается и записывается байт за байтом. Современные типы флеш-памяти допускают до миллиона циклов перезаписи.

Физический принцип организации ячеек флеш-памяти можно считать одинаковым для всех выпускаемых устройств, как бы они ни назывались. Различаются такие устройства по форм-фактору (интерфейсу) и применяемому контроллеру, что обусловливает разницу в емкости, скорости передачи данных и энергопотреблении.

Особое внимание при выборе и покупке накопителей (любого формата) следует уделить скорости считывания и записи информации. По внешнему виду все карты внутри определенного сегмента одинаковы, их цена также сильно не отличается (отличия за счет производителя и той же скорости обмена данными).

Поэтому на практике за одни и те же деньги можно купить «медленную» флешку (как правило, это детище подпольных или неизвестных фирм типа марки Mr. Flash), которая будет записывать информацию объемом 700 Мб в течение 5 мин. Или гораздо более приемлемый вариант, где время записи того же объема информации составит 1–2 сек. Поэтому при выборе и покупке любой флеш-памяти (что бы ни писали на ее красивой наклейке производители или посредники) рекомендую ее протестировать. Ни один продавец, знающий действительные качества данной флешки и заинтересованный в повышении продаж, от этого не откажется.

CardReader

Большое число несовместимых по физическому интерфейсу твердотельных носителей и иных переносных устройств памяти вызвало появление многоцелевых аппаратов сопряжения компьютеров с внешними носителями, называемыми CardReader.

Лучшие из них позволяют использовать до 54 типов флеш-памяти и микрожесткий диск IBM MicroDrive. Применение таких устройств в домашнем компьютере не оправдано, поскольку большинство моделей цифровых фотокамер могут сопрягаться с компьютером проще – с помощью интерфейса USB.

В настоящее время существуют следующие разновидности DRAM: Fast Page Mode (FPM) и Extended Data Out (EDO), отличающиеся способом доступа к данным и взаимодействием с центральным процессором. Более продвинутыми и технологичными являются DDR SDRAM. Модули памяти выпускаются в виде: DIP (dual in-line package), SOJ (small outline J-lead) и TSOP (thin, small outline package).

DIP – это микросхема с двумя рядами выводов по обе стороны чипа и впаиваемая этими контактами в небольшие отверстия в печатной плате. Изначально модули DIP устанавливались непосредственно в материнскую плату. Однако в настоящее время они используются в первую очередь в кеше второго уровня в устаревших материнских платах и вставляются в панельки, припаянные к материнской плате. SOJ – это «тот же DIP, вид сбоку», потому что их выводы просто загнуты на концах, как буква J. Чипы типа TSOP отличаются небольшой толщиной и имеют контакты, выведенные во все стороны. SOJ и TSOP разработаны для установки на печатных платах. Однако некоторые производители видеокарт монтируют контактные площадки для установки модулей типа SOJ на свои изделия. Производители наносят на каждую микросхему маркировку, включающую название производителя, конфигурацию чипа, скорость доступа и дату производства. Эта маркировка наносится не на поверхность, а внедрена в пластмассовый корпус чипа. Единственный способ удалить эту маркировку – спилить ее шкуркой или напильником. Далее на чип наносится защитное покрытие, придающее ему презентабельный вид. Кроме того, некоторые производители наносят на верхнюю часть микросхемы небольшую рельефную точку для обозначения первого вывода чипа и для идентификации перемаркировок, выполненных кустарно.

Первое число маркировки у некоторых производителей указывает на общее количество ячеек в чипе, а второе – на число бит в ячейке. Число бит на ячейку также влияет на то, сколько бит передается одновременно при обращении к ней. Ячейки в чипе расположены подобно двумерному массиву, доступ к ним осуществляется указанием номеров колонки и ряда. Каждая колонка содержит дополнительные схемы для усиления сигнала, выбора и перезарядки. Во время операции чтения каждый выбранный бит посылается на соответствующий усилитель, после чего он попадает в линию ввода/вывода. Во время операции записи все происходит с точностью до наоборот. Ячейки DRAM быстро теряют данные, хранимые в них, они должны регулярно обновляться. Это называется refresh, а число рядов, обновляемых за один цикл – refresh rate (частота регенерации). При выполнении операции чтения регенерация выполняется автоматически, полученные на усилителе сигнала данные тут же записываются обратно. Этот алгоритм позволяет уменьшить число требуемых регенераций и увеличить быстродействие. Скорость работы чипа асинхронной памяти измеряется в наносекундах (ns). Сейчас основные скорости микросхем, присутствующих на рынке, – от 20 до 1 ns. Частота шины ввода/вывода – узкое место для большинства компьютеров, ограничивающее функции современных систем.

Современные печатные платы модулей (линеек) памяти состоят из нескольких слоев. Сигналы, питание и масса разведены по разным слоям для защиты и разделения. Стандартные печатные платы имеют четыре слоя, однако отдельные производители плат памяти (к примеру, NEC, Samsung, Century, Unigen и Micron) используют шестислойные печатные платы. Пока идут споры, действительно ли это лучше, теория говорит, что два дополнительных слоя улучшает разделение линий данных, уменьшает возможность возникновения шумов и перетекания сигнала между линиями. Следует обратить внимание на разводку и материал, из которого изготовлена печатная плата. Так, четырехслойная плата сделана с двумя сигнальными слоями с внешних сторон, питанием и массой – внутри. Это обеспечивает легкий доступ к сигнальным линиям, к примеру, при ремонте. К сожалению, такая архитектура плохо защищена от шумов, возникающих снаружи и внутри. Лучшая конфигурация – расположение сигнальных слоев между слоями массы и питания, что позволяет защититься от внешних шумов и предотвратить внутренние шумы от смежных модулей.

Многие пользователи уверены, что модули памяти, которые они приобретают, произведены такими производителями полупроводников как Texas Instruments, Micron, NEC, Samsung, Toshiba, Motorola и т. д., чья маркировка стоит на чипах. Иногда это так, но существует множество производителей модулей памяти, которые сами чипов не производят. Вместо этого они приобретают компоненты для производства модулей памяти либо у производителей, либо у посредников. Случается, такие сборщики приклеивают наклейки на готовые модули для своей идентификации. Хотя нередко можно встретить модули вообще без опознавательных знаков, они сделаны третьими производителями. Крупные производители модулей памяти имеют контракты с производителями чипов для получения высококачественных микросхем класса А. Обычно имя производителя микросхемы остается, однако некоторые производители модулей памяти имеют специальные договоренности, по которым производители микросхем наносят их маркировку вместо своей. Это – фабричная перемаркировка, никак не сказывающаяся на качестве чипа.

Модули памяти могут быть выполнены в виде SIPP (Single In-line Pin Package), SIMM (Single In-line Memory Module), DIMM (Dual In-line Memory Module) или SO DIMM (Small Outline DIMM). Наиболее употребительны сегодня модули DIMM. SO DIMM используется в ноутбуках. Выводы (контакты) модулей памяти могут быть позолочены или с оловянным покрытием в зависимости от материала, из которого выполнен слот для памяти. Для лучшей совместимости следует стремиться использовать модули памяти и слоты с покрытием из одинакового материала. Модули DIMM подразделяются по напряжению питания и алгоритму работы. Стандартными для PC является небуферизированные модули с напряжением питания 3,3 В и менее, поэтому другие на рынке практически отсутствуют.

Внимание, важно!

Установка большого количества чипов на один модуль может привести к его перегреву и выходу из строя всего модуля.

Время SDRAM и RDRAM структур в модулях памяти уже ушло. Synchronous DRAM II, или DDR (Double Data Rate – удвоенная скорость передачи данных) II и III – соответственно вчерашнее и сегодняшнее поколение существующей SDRAM. Уже давно, еще со времен 486 процессоров, отставание скорости системной шины PC от скорости убыстряющихся CPU все более увеличивалось. Именно тогда Intel впервые отказался от частоты процессоров, синхронной с частотой системной шины, и применил технологию умножения частоты FSB. Этот факт отразился даже в названии – 486DX2. Хотя частота системной шины осталась той же, несмотря на название, производительность процессора выросла почти вдвое.

В дальнейшем разброд в тактовой частоте различных системных компонентов только увеличивался: в то время как частота системной шины выросла сначала до 66 МГц, а затем и до 100, шина PCI осталась все на тех же давних 33 МГц, для AGP стандартной является 66 МГц и т. д. Шина памяти же до самого последнего времени оставалась синхронной с системной шиной (название обязывает – Synchronous DRAM, SDRAM). Так появились спецификации PC66, затем PC100, потом, с несколько большими организационными усилиями, PC133 SDRAM. Однако за то время, за которое частота шины памяти увеличилась на треть и, соответственно, на столько же возросла ее пропускная способность (с 800 Мбайт/с до 1,064 Мбайт/с), частота процессоров увеличилась в два с половиной раза – с 400 МГц до 1 ГГц. Наблюдается некоторый дисбаланс, не так ли? Пропускная способность PC133 SDRAM составляет лишь 1,064 Мбайт/с, тогда как сегодняшним PC требуется по крайней мере: 1 Гбайт/с для процессора с частотой системной шины 133 МГц, столько же – для графической шины AGP 4X, 132 Мбайт/с для 33 МГц шины PCI. То есть около 2.1 Гбайт/с, как и говорилось только что, дисбаланс более чем в два раза.

Дальнейшее увеличение частоты SDRAM при современном техническом уровне оснащения ее производителей невозможно: уже 1 ГГц SDRAM получалась слишком дорогой, особенно с учетом сегодняшних объемов оперативной памяти в ПК. В то же время отказываться от синхронизации шины памяти с системной шиной по ряду причин не хотелось бы. Технологии, пытающиеся залатать SDRAM путем добавления кэша SRAM, вроде ESDRAM, или же путем оптимизации ее работы, вроде VCM SDRAM, не помогли. На выручку пришла популярная в последнее время в компонентах PC технология передачи данных одновременно по двум фронтам сигнала, когда за один такт передаются сразу два пакета данных. В случае с используемой сегодня 64-бит шиной – это два 8-байтных пакета, 16 байт за такт. Или в случае с той же 133 МГц шиной, уже не 1,064, а 2,128 Мбайт/с. Те самые 2.1 Гбайт/с, что и требуются для сегодняшних PC.

Модули памяти DIMM DDR SDRAM долгое время востребовать было некому – весь вопрос встал за чипсетами, обладающими поддержкой этого типа памяти и, соответственно, за материнскими платами на базе этих чипсетов. Так в 2004 г. на рынок вышел стандарт DDR-II.

Скорость DDR-II чипов начиналась с 200 МГц, но за счет того, что была организована передача 4 пакетов данных за такт, их пропускная способность уже тогда составила 6.4 Гбайт/с. Модули на этих чипах, как и модули на чипах DDR, также имели и имеют свой собственный форм-фактор (230 контактов), и при появлении DDR-III стандарта потребовались и новые чипсеты. Вот почему при всем желании на относительно старых материнских платах, вроде Asus PL5 – xxx для чипсета CPU «775», нельзя установить DDR3 вместо старой DDR2, в связи с чем и приходится под старую материнскую плату искать старую DDR-память. А новая уже не выпускается (не выгодно производителю, устремленному на новые горизонты прогресса). При замене старой линейки ОЗУ (формата DDR2) на такой же формат не исключены проблемы из-за неисправности ОЗУ, бывшей в употреблении ранее. В этом и состоит проблема замены старого оборудования на не менее старое, но снятое с другого ПК.

1.7.1. Практическая замена линеек оперативной памяти

На рис. 1.41 представлен вид на линейки ОЗУ формата DDR2.

Обратите внимание, что при одинаковом объеме ОЗУ эти линейки отличаются друг от друга по частоте. Таким образом, не гарантируется работа старой материнской платы (даже с подходящими разъемами под ОЗУ) с линейками ОЗУ от других материнских плат. Причем и те, и другие линейки при тесте покажут исправность. Дело именно в частоте обращения (доступа к памяти), которая в разных линейках отличается. В приведенном на рис. 1.41 примере одна линейка памяти имеет частоту обращения 800 МГц, а две другие 533 МГц. И этой разницы достаточно, чтобы линейки не «запускали» материнскую плату.

Рис. 1.41. Вид на линейки ОЗУ формата DDR2

Поэтому при замене линеек памяти надо особенно внимательно учитывать эти нюансы.

То есть, если ПК не запускается (материнская плата не включается на загрузку BIOS и драйверов), попробуйте отключить (вынуть из слотов) линейки оперативной памяти – одна за другой (разумеется, при выключенном питании системного блока) и вставлять их по одной. По сути, объем ОЗУ не сильно влияет на работу ПК в простом режиме (обычных программах), поэтому проверить стабильность ПК и его уверенную работоспособность таким образом вполне уместно.

На рис. 1.42 – для примера – показан внешний вид линеек ОЗУ для ноутбука.

Рис. 1.42. Внешний вид линеек ОЗУ, установленных в ноутбуке

Другой форм-фактор предполагает и иной размер.

Таким образом, даже при сопоставимом объеме ОЗУ память между системным блоком и ноутбуком также не взаимозаменяема. Все эти нюансы при апгрейде необходимо внимательно учитывать.

Главным узлом, определяющим возможности компьютера, является системная, или материнская (от англ. motherboard), плата. На ней обычно размещаются: базовый (центральный) микропроцессор, оперативная память, сверхоперативное ЗУ, называемое также кэш-памятью, ПЗУ с системной BIOS (базовой системой ввода/вывода), набор управляющих микросхем, или чипсетов (chipset), вспомогательных микросхем и контроллеров ввода/вывода, КМОП-память с данными об аппаратных настройках и аккумулятором для ее питания, разъемы расширения или слоты (slot), разъемы для подключения интерфейсных кабелей жестких дисков, приводов (дисководов), а также универсальной последовательной шины USB, разъемы питания.

Чипсет материнской платы – это набор микросхем, управляющий процессором, оперативной памятью и ПЗУ, кэш-памятью, системными шинами и интерфейсами передачи данных, а также рядом периферийных устройств. Чипсеты конструктивно привязаны к типу используемого процессора, причем за время жизненного цикла процессора успевает смениться несколько поколений чипсетов для него, и первые чипсеты позволяют использовать преимущества нового процессора лишь отчасти, а последние позволяют выжать из процессора максимальную производительность и использовать широкий спектр процессоров.

Все компоненты материнской платы связаны друг с другом системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют шиной (Bus). В отличие от других систем соединения, линии шины делятся на три группы в зависимости от типа передаваемой информации: шины данных, шины адреса и шины управления. Шины различаются и по своему функциональному назначению. Системную шину можно упрощенно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление), которые также имеют вполне определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Основной обязанностью системной шины является передача информации между процессором (или процессорами) и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также происходит обмен специальными служебными сигналами. Используемые в настоящее время шины отличаются по разрядности, способу передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способности, количеству и типу поддерживаемых устройств, а также протоколу работы. Шины могут быть синхронными (осуществляющими передачу данных только по тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные моменты времени), а также использовать различные схемы арбитража (то есть способа совместного использования шины несколькими устройствами). Если обмен информацией ведется между периферийным устройством и контроллером, то соединяющая их линия передачи данных называется интерфейсом передачи данных, или просто интерфейсом. Среди применяемых в современных и перспективных ПК интерфейсов можно отметить EIDE, SCSI, SSA и Fibre Channel, USB, FireWire (IEEE 1394) и DeviceBay. Важной характеристикой материнской платы является ее форм-фактор, определяющий ее геометрические размеры, расположение разъемов расширения и процессора, точек крепления платы, а также тип разъема питания платы и питающие напряжения.

Шина USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) появилась по компьютерным меркам довольно давно – версия первого утвержденного варианта стандарта появилась 15 января 1996 года. Разработка стандарта была инициирована весьма авторитетными фирмами – Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom и Compaq. Основная цель стандарта, поставленная перед его разработчиками, создать реальную возможность пользователям работать в режиме Plug&Play с периферийными устройствами. Возможности USB следуют из ее технических характеристик:

• скорость обмена – от 1.5 до 12 Mb/s;

• максимальная длина кабеля – 5 m;

• максимальное количество подключенных устройств (включая размножители) – 127;

• напряжение питания для периферийных устройств – 5 V;

• максимальный ток потребления на одно устройство – 500 mA.

Разъёмы USB предназначены для подключения к компьютеру различных внешних периферийных устройств (мышь, клавиатура, портативный жёсткий диск, цифровая камера, принтер и т д.). Разъёмы стандартов USB 1.1 и Hi-Speed 2.0 одинаковы. Различия кроются в скорости передачи и наборе функций host-контроллера USB компьютера, да и самих USB-устройств. USB обеспечивает устройства питанием, поэтому они могут работать от интерфейса без дополнительного питания.

D-Sub (аналоговый интерфейс для подключения монитора).

Digital Visual Interface (DVI).

DVI – это стандартный интерфейс, чаще всего использующийся для вывода цифрового видеосигнала на ЖК-мониторы, начиная с 19-дюймовых моделей, и видеопроекторы. Данный стандарт был разработан консорциумом Digital Display Working Group. Существует три типа DVI разъемов: DVI-D (цифровой), DVI-A (аналоговый) и DVI–I (integrated – комбинированный или универсальный).

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect, шина для соединения периферийных компонентов) создавалась как основная шина для различных карт расширения. Разработка оказалась настолько удачной, что за несколько лет вытеснила устаревшие шины. Шина PCI имеет несколько спецификаций, которые различаются скоростью передачи данных. На материнских платах PCI-слоты обычно имеют белый, желтый или серый цвет. Шина PCI поддерживает технологию Plug’n’Play, что упростило установку новых устройств собственными силами. Достаточно запустить соответствующую программу конфигурации, чтобы устройство было обнаружено системой и заработало.

PCI-Express – это интерфейс PCI Express(PCI-E), который пришел на смену PCI. Главное отличие PCI Express и PCI состоит в том, что шина PCI – это параллельнная шина, а PCI-E – последовательная, что позволило уменьшить число контактов и увеличить пропускную способность и уменьшить энергопотребление. Существует несколько вариантов PCI-E, которые отличаются друг от друга длиной разъема. Чем длиннее разъем – тем быстрее он работает.

Интерфейс IDE служит для подключения жестких дисков при помощи гибкого шлейф-кабеля. Впервые эту шину применили в компьютере IBM PC XT/AT, поэтому данный интерфейс получил название ATA (AT Attachment, подключение типа AT). А поскольку контроллер диска составлял единое целое с самим диском, эту же самую технологию стали называть IDE (Integrated Drive Electronics, электроника, интегрированная на диск). Вскоре, когда таким же способом стали подключать CD-ROM-приводы и другие устройства, данная технология получила название ATAPI. Разработчики продолжали совершенствовать эту технологию, повышая быстродействие и возможность подключения более емких жестких дисков. И тогда появились новые названия, соответствующие режимам работы шины – UltraDMA, DMA (Direct Memory Access). А когда появилась технология последовательного доступа с интерфейсом ATA (Serial ATA), то во избежание путаницы стали иногда добавлять уточнение Parallel: Parallel ATA (или сокращенно PATA). IDE-устройства имеют 40-контактный разъем и подключаются к материнской плате с помощью плоского 40-жильного шлейфа. Для более новых скоростных вариантов UltraDMA, по которым работают современные жесткие диски, требуется уже специальный 80-жильный кабель, в котором добавлены 40 дополнительных жил заземления, способствующие уменьшению наводок в шлейфе. Каждый кабель позволяет подключать максимум два накопителя, когда один работает в режиме master, а второй – в режиме slave. Обычно переключение режима происходит с помощью небольшой перемычки на накопителе.

В противовес устаревшему интерфейсу ATA была разработана шина Serial ATA (сокращенно SATA, последовательный ATA). Подключаются диски к данному интерфейсу 7-контактными кабелями. На данный момент существует три стандарта SATA – SATA/150, SATA/300 (иногда используется обозначение SATA II или SATA 3.0) и SATA/600 (SATA III), используемый тип корпуса и блока питания.

Материнская плата – единственный компонент ПК, который всегда содержится в компьютере. Именно она несет основные функции по объединению абсолютно всех компонентов ПК в согласованно работающее устройство.

Материнская плата – это не просто конструктивный элемент; как правило, именно ее функциональность определяет «мощность» компьютера. В ее состав входят все базовые компоненты, которые обеспечивают работу остальных подсистем ПК. Самыми главными из которых являются «чипсет», BIOS, набор системных шин, слот (разъем) центрального процессора, другие (вспомогательные) подсистемы, которые обеспечивают удобство и функциональность конкретной материнской платы: подсистема электропитания, подсистема мониторинга физических и электрических параметров.

Chip Set – это одна или несколько (набор) микросхем, специально разработанных для «обвязки» микропроцессора. Они содержат в себе контроллеры прерываний, прямого доступа к памяти, таймеры, систему управления памятью и шиной – все те компоненты, которые в целом и обеспечивают согласованную работу всех аппаратных средств ПК. В одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда – клавиатурный контроллер, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных чипов. В состав микросхем наборов для интегрированных плат включают и контроллеры внешних устройств, а также подсистемы мониторинга физических параметров.

Тип набора в основном определяет функциональные возможности платы: типы поддерживаемых процессоров, структура/объем кэша, возможные сочетания типов и объемов модулей памяти, поддержка режимов энергосбережения, возможность программной настройки параметров и т. п. На одном и том же наборе может выпускаться несколько моделей системных плат, от простейших до довольно сложных – с интегрированными контроллерами портов, дисков, видео и т. п.

Внимание, важно!

При замене материнской платы (на другую) очень важно учитывать типоразмеры (форм-факторы) материнских плат.

Из всех когда-либо выпускавшихся существует четыре преобладающих типоразмера материнских плат – AT, ATX, LPX и NLX. Кроме того, существовали уменьшенные варианты формата AT (Baby-AT), ATX (Mini-ATX, microATX) и NLX (microNLX), которые еще можно встретить в некоторых местах.

Расширение к спецификации microATX, добавляющее к этому списку новый форм-фактор – FlexATX и Mini-ITX, косвенно подтверждает, что спецификации, определяющие форму и размеры материнских плат, а также расположение компонентов на них и особенности корпусов, описаны ниже.

Форм-фактор АТ делится на две, различающиеся по размеру, модификации – AT и Baby-AT. Размер полноразмерной AT платы достигает до 12» в ширину, а это значит, что такая плата по размерам не уместится в большинство стандартных корпусов. Монтажу такой платы наверняка будут мешать отсек для дисководов и жестких дисков и блок питания. Кроме того, расположение компонентов платы на большом расстоянии друг от друга может вызывать некоторые проблемы при работе на больших тактовых частотах. Поэтому такой размер уже почти нигде не встречается.

Размер платы Baby-AT 8.5» в ширину и 13» в длину. Но на практике встречается и такое, что производители могут уменьшать длину платы для экономии материала или по каким-то другим причинам. Для крепления платы в корпусе в плате сделаны три ряда отверстий.

Все AT платы имеют общие черты. Почти все имеют последовательные и параллельные порты, присоединяемые к материнской плате через соединительные планки. Они также имеют один разъем клавиатуры, впаянный на плату в задней части. Гнездо под процессор устанавливается на передней стороне платы. Слоты модулей ОЗУ находятся в различных местах, хотя почти всегда они расположены в верхней части материнской платы.

Сегодня этот формат сошел со сцены. Новые и относительно старые возможности реализуются только на ATX материнских платах. Не говоря уже просто об удобстве работы, чаще всего на Baby-AT платах все коннекторы собраны в одном месте, в результате чего кабели от коммуникационных портов тянутся практически через всю материнскую плату к задней части корпуса, либо от портов IDE и FDD – к передней. Гнезда для модулей памяти, заезжающие чуть ли не под блок питания.

При ограниченности свободы действий внутри небольшого пространства MiniTower это неудобно. Неудачно решен вопрос с охлаждением – воздух не поступает напрямую к самой нуждающейся в охлаждении части системы – процессору. И тем не менее, форм-фактор ATX во всех его модификациях стал самым популярным. Спецификация ATX, предложенная Intel еще в 1995 году, нацелена как раз на исправление всех тех недостатков, что выявились со временем у форм-фактора AT. А решение, по сути, было очень простым – повернуть Baby AT плату на 90 градусов и внести соответствующие поправки в конструкцию. Вот что получилось в результате.

• Интегрированные разъемы портов ввода-вывода. На всех современных платах коннекторы портов ввода-вывода присутствуют на плате, поэтому вполне естественным выглядит решение расположить на ней и их разъемы, что приводит к довольно значительному снижению количества соединительных проводов внутри корпуса. К тому же заодно среди традиционных параллельного и последовательного портов, разъема для клавиатуры нашлось место и для портов USB. Кроме всего, в результате несколько снизилась стоимость материнской платы, за счет уменьшения кабелей в комплекте.

• Значительно увеличившееся удобство доступа к модулям памяти. В результате всех изменений гнезда для модулей памяти переехали дальше от слотов для материнских плат, от процессора и блока питания.

• Уменьшенное расстояние между платой и дисками. Разъемы контроллеров IDE и FDD переместились практически вплотную к подсоединяемым к ним устройствам. Это позволяет сократить длину используемых кабелей, тем самым повысив надежность системы.

• Разнесение процессора и слотов для плат расширения. Гнездо процессора перемещено с передней части платы на заднюю, рядом с блоком питания. Это позволяет устанавливать в слоты расширения полноразмерные платы – процессор им не мешает. К тому же решилась проблема с охлаждением – теперь воздух, засасываемый блоком питания, обдувает непосредственно процессор.

• Улучшено взаимодействие с блоком питания. Теперь используется один 20-контактный разъем вместо двух, как на AT платах. Добавлена возможность управления материнской платой блоком питания – включение в нужное время или по наступлению определенного события, возможность включения с клавиатуры, отключение операционной системой и т. д.

• Напряжение 3.3 В. Теперь напряжение питания 3.3 В, весьма широко используемое современными компонентами системы (взять хотя бы карты PCI), поступает из блока питания. В AT-платах для его получения использовался стабилизатор, установленный на материнской плате. В ATX-платах необходимость в нем отпадает.

Конкретный размер материнских плат описан в спецификации во многом исходя из удобства разработчиков – из стандартной пластины (24 х 18’’) получается либо две платы ATX (12 x 9.6’’), либо четыре – Mini-ATX (11.2 х 8.2’’). Кстати, учитывалась и совместимость со старыми корпусами – максимальная ширина ATX платы, 12’’, практически идентична длине плат AT, чтобы была возможность без особых усилий использовать ATX плату в AT корпусе.

Но AT корпус для ПК еще надо умудриться найти. Также по мере возможности крепежные отверстия в плате ATX полностью соответствуют форматам AT и Baby AT.

Следующий форм-фактор ATX разрабатывался еще в пору расцвета Socket7 систем, и многое в нем сегодня не соответствует времени. Изменения по сравнению с ATX оказались минимальными. До 9.6 x 9.6’’ уменьшился размер платы, так что она стала полностью квадратной, уменьшился размер блока питания. Блок разъемов ввода/вывода остался неизменным, так что microATX плата может быть с минимальными доработками использована в ATX 2.01 корпусе.

Материнские платы форм-факторов NLX, LPX, Baby AT, WTX перестали удовлетворять требованиям времени. Выходили новые процессоры, появлялись новые технологии. И перечисленные материнские платы уже не были в состоянии обеспечивать приемлемые пространственные и тепловые условия для новых низкопрофильных систем.

Более современная спецификация Flex универсальна, оставляет на усмотрение производителя множество вариантов. Так, производитель определяет размер и размещение блока питания, расположение разъемов ввода/вывода, более-менее четко определены габариты – 9 х 7.5’’. FlexATX платы подходят для Socket-процессоров, которые и используются повсеместно в настоящее время.

1.8.1. Практика замены старых материнских плат

Кроме того, сама материнская плата может (при ее замене на старую) подкинуть пользователю-новатору много хлопот.

Даже если вам посчастливится приобрести ее по «бросовой» цене на радиорынке (или у специалистов, практикующих частный ремонт) и продавец даст гарантию на обмен (в случае ее выявленной неисправности), не спешите возрадоваться.

Как мы рассмотрели выше, не каждая линейка оперативной памяти заработает на «другой» материнской плате, даже если подходит в слот (по форм-фактору). При всех гарантированно исправных компонентах (ОЗУ, процессор, БП) и самой материнской платы, проверенной на другом оборудовании, ПК все равно может не запуститься, и (самый сложный и распространенный случай) контрольный динамик-пищалка при этом не издает ни одного «писка» (по которым можно было бы в соответствии с кодами неисправности BIOS диагностировать проблему). В этом случае вы буквально обречены на потерянное время и нервы. И именно для вас тогда во всей красе сработает пословица «скупой платит дважды».

Но даже если материнская плата запустилась с «неродным» (слишком новым или слишком старым) оборудованием-компонентами, она может работать некорректно. Для корректной работы потребуется установить драйвера как на материнскую плату, так и на компоненты, к примеру, сетевую карту или блок Wi-Fi (и т. д.). Конечно, драйвера можно скачать в интернете, зная модель материнской платы (и другого оборудования – эти сведения, как правило, указывают на платах и блоках). Но для этого уже надо иметь определенные навыки как поиска информации в глобальной сети, так и работы с меню программ и также – навыки их установки.

Если все эти навыки вы, как пользователь, не имеете, пожалуй, проще приобрести готовый, пусть и не новый ПК. Так что во всех приведенных в книге рекомендациях, чтобы не обмануть ожидания читателя-новичка, надо иметь в виду важный посыл: готового рецепта нет и быть не может. Но существуют полезные рекомендации по апгрейду устаревшего оборудования, который автор апробировал и привел в данной книге. Пользуйтесь и процветайте!

Накопители HDD – это энергонезависимые устройства, способные хранить информацию при отсутствии внешнего питающего напряжения. Для их использования (чтения/записи/перезаписи данных) необходимо подключение к соответствующему интерфейсу и его активизация. На рис. 1.43 представлен HDD с пояснениями его основных частей.

1.9.1. Особенности разных типов HDD (Hard Disk Drive)

Жесткие диски являются основным видом компьютерных накопителей. Любой домашний компьютер, сервер или лэптоп (ноутбук) должны иметь хотя бы один жесткий диск. На жестком диске хранится вся информация: операционная система, приложения, документы и различные медиафайлы, устанавливаемые пользователем. Среди основных качеств жесткого диска: емкость (объем), используемый интерфейс, скорость обмена данными, надежность, шумность и тепловыделение.

Рис. 1.43. Жесткий диск форм-фактора 3,5 и пояснения о его основных частях

Из основных элементов жесткого диска можно выделить:

• пакет дисковых пластин на вращающейся оси

• головки чтения-записи

• позиционер (атюатор)

• контроллер

Дисковая пластина состоит из основы и магнитного покрытия, на которое записываются данные. Ее основу изготавливают из алюминиевых сплавов, а в последнее время из керамики или из стеклянных компонентов. Магнитное покрытие выполняется из оксида железа. Современные технологии (к примеру, с антиферромагнитной связью) требуют применения двух слоев магнитного покрытия с прослойкой из парамагнитного материала.

Данные хранятся на пластинах в виде дорожек, каждая из которых разделена по 512 байт, состоящие из доменов.

Ориентация доменов в магнитном слое служит для распознавания двоичной информации (0 или 1). Размер доменов определяет плотность записи данных. Магниторезистивные технологии (MR) в стародавние времена обеспечивали плотность до 3 Гбайт на одну пластину, технологии GMR – свыше 40 Гбайт, TuMR (Tunneling Magneto Resistive – туннельный магнитный резистор) аж с 2008 года уже до 300 Гбайт на 1 квадратный дюйм. Сегодня в системных блоках можно встретить HDD емкостью более 3 ГГб, а те, кому и этого мало, имеют реальную возможность установить несколько жестких дисков в один корпус системного блока ПК и подключить каждый HDD по линии SATA.

Плотность записи и емкость диска тесно связаны между собой. Поверхностная плотность записи зависит от расстояния между дорожками (поперечная плотность) и минимального размера магнитного домена (продольная плотность). Обобщающим критерием выступают плотность записи на единицу площади диска или емкость пластины. Чем выше плотность записи, тем больше скорость обмена данными между головками и буфером (внутренняя скорость передачи данных).

Интерфейс жесткого диска – неотъемлемая часть проводных накопителей, необходимая для соединения их с основной частью компьютера – материнской платой.

Основные интерфейсы старых жестких дисков: IDE (PATA), Serial ATA (SATA), SCSI.

Для внешних накопителей: IEEE1394 (FireWire) и USB.

Для новых HDD применены только разъемы eSATA.

В относительно старом формате основным можно считать интерфейс SATA 150/300/2, обеспечивающий пиковую скорость обмена данными 150/300/3000 Мбайт/с. Интерфейс IDE с режимами ATA 100/133 также остается распространенным, но постепенно вытесняется с рынка из-за своих технических недостатков. На рис. 1.44 представлен вид IDE-разъема интерфейса непосредственно на материнской плате ПК.

Рис. 1.44. Вид IDE-разъема интерфейса непосредственно на материнской плате ПК

На рис. 1.45 представлен разъем SATA интерфейса на материнской плате ПК.

Рис. 1.45. Разъем SATA интерфейса на материнской плате ПК

Интерфейс всегда определяет реальную производительность жестких дисков в компьютере. Как бы ни была эффективна внутренняя организация диска, именно с «блинов» в оперативную память информация «прокачивается» по 8-жильному интерфейсу. Ранее (С IDE интерфейсом) была проблема при работе с двумя устройствами на одном шлейфе. В том случае производительность падала на 50–80 %.

Для профессиональных систем, где цена не играет решающей роли, преимущества SCSI неоспоримы. Вместе с тем и для «бюджетых» компьютеров можно построить эффективную дисковую систему, опираясь на интерфейс IDE или SATA.

Для домашнего развлекательного компьютера «за глаза» хватит производительности современного жесткого диска, если его интерфейс IDE или SATA, а скорость вращения шпинделя не менее 7200 об/мин.

Дисковые массивы с избыточностью данных, которые принято называть RAID (Redubdant Arrays of Independebt Disks – избыточный массив независимых дисков) известны с 1998 года. Действительно массовыми они стали с развитием IDE RAID – контроллеров. В современных адаптерах реализована поддержка четырех уровней (спецификаций): RAID 0, RAID 1, RAID 0+1, RAID 5.

Дисковой массив без гарантии отказоустойчивости (Strped Disk Array without Fault Tolerance).

• Представляет собой дисковой массив, в котором данные разбиваются на блоки и каждый блок записывается (считывается) на отдельный диск (можно осуществлять несколько операций ввода-вывода одновременно).

• Обеспечивает наивысшую производительность при интенсивной обработке запросов ввода/вывода и данных большого объема, но отказ одного диска влечет за собой потерю всех данных массива.

• В котроллерах IDE RAID можно создавать Striped-массивы из двух или четырех дисков (при создании массива желательно использовать одинаковые диски).

RAID 0 является наилучшим вариантом для домашнего пользователя. Подключение двух даже сравнительно недорогих дисков увеличит производительность как минимум в полтора раза.

Зеркальное дублирование данных (дисковой массив с дублированием, или «зеркала» – mirroring) является традиционным способом повышения надежности дискового массива относительно небольшого объема. В простейшем варианте используется два диска, на которые записываются одинаковые данные. В случае отказа одного из дисков остается его копия, которая продолжает работать в прежнем режиме. Преимущество заключается в надежности, основной недостаток – удвоение стоимости хранения данных.

В контроллерах IDE RAID можно создавать зеркальные массивы из двух дисков. Объем массива равен объему наименьшего диска (желательно использовать одинаковые диски). Большинство современных контроллеров позволяют подключать «запасной» диск, на который в случае отказа одного из основных дисков массива вся информация пишется в фоновом режиме. Такая конфигурация выдерживает отказ двух дисков из трех (большинства).

Скорость вращения шпинделя в основном влияет на среднее время доступа к данным, так как головке чтения-записи жесткого диска необходимо какое-то время на поиск данных (то есть для перемещения на нужную дорожку). К этому добавляется скрытое время доступа (задержки), обусловленное необходимостью провернуть диск до попадания сектора под головку. В лучшем случае оно окажется равным нулю, а в худшем будет равно времени полного оборота диска. Принято считать, что задержка в среднем равна времени полуоборота и составляет от 5,6 мс (для дисков с частотой вращения 5 400 об/мин) до 2мс (для SCSI-дисков с частотой вращения 15 000 об/мин).

Стандартом частоты вращения для жестких дисков с интерфейсом SATA или IDE считаются значения 7 200 оборотов в минуту (среднее время доступа 9-10 мс), с интерфейсом SCSI – 15 000 об/мин (среднее время доступа 1–2 мс), но это вовсе не означает предел скорости или времени отклика. Существуют высокоскоростные модели для домашних ПК с частотой вращения шпинделя 10 000 оборотов в минуту и 21 000 для SCSI интерфейсов. Каждая «ступенька» прироста скорости обеспечивает увеличение общей производительности примерно на 25 %. Объем буфера (кэш-памяти) в основном влияет на внутреннюю скорость передачи данных. В жестких дисках с интерфейсом SATA устанавливают, как правило, буфер ёмкостью 8-16 мб. Диски с интерфейсом SCSI обычно оснащают кэш-памятью объёмом 8-64 Мбайт.

1.9.2. Технологии для увеличения надежности и производительности

Многие компании-производители внедряют в жесткие диски новые технологии для увеличения надежности и производительности. Так разработана технология DualWave (двойного потока). В контроллере диска впервые примерно два процессора. Цифровой сигнальный процессор управляет приводами, отвечает за операции чтения-записи и коррекции ошибок. RISC-процессор собственной разработки Maxtor оптимизирован для операций ввода-вывода и обработки команд интерфейса SATA. Оба процессора имеют свободный доступ к буферу данных и шине обмена данными между собой.

Технология DualWave позволяет существенно повысить эффективность работы с потоковыми данными большого объема (видео, трехмерные игры, базы данных). Например, жесткий диск DiamondMax со скоростью вращения 5 400 об/мин., оснащенный блоком DualWave, на многих тестах уверенно опережает обычные диски со скоростью вращения 7 200 об/ мин.

Надежность – самый важный и в то же время наименее определенный критерий. В принципе, каждый производитель указывает MTBF (Mean Time Between Failure) – среднее время наработки на отказ (измеряется в часах). Обычным показателем для дисков с интерфейсом IDE считается наработка на отказ 300 000–500 000 часов, с интерфейсом SATA/SCSI – 500 000-1 000 000 часов. Этот параметр является статистическим. Для конкретного экземпляра он означает, что за период в 1000 часов его работы вероятность выхода из строя составит 0,5 % (при показателе наработки на отказ 200 000 часов). Таким образом, 500 000 MTBF, заявленных производителем, вовсе не означают, что диск не сломается через час после покупки.

Если не заниматься ежедневным резервным копированием данных, то поломка жесткого диска влечет последующее восстановления информации. Часто стоимость таких работ превышает цену нового винчестера. Поэтому при выборе жесткого диска обращают внимание на поддержку технологий сохранности данных. Для повышения надежности большинство производителей применяют в жестких дисках различные вариации технологии S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology – технология самотестирования и анализа).

Обычно предусматривается автоматическая проверка целостности данных, состояния поверхности пластин, перенос данных с критических участков на нормальные и другие операции без участия пользователя.

В случае нарастания фатальных ошибок программа своевременно выдаст сообщение о необходимости принятия срочных мер по спасению данных.

Основной причиной необратимого выхода жестких дисков из строя является ударное воздействие. Удары возможны как в процессе доставки жесткого диска с завода-изготовителя к месту продажи, так и период эксплуатации диска. Поэтому ведущие фирмы, выпускающие жесткие диски, уделяют пристальное внимание развитию технологий, предотвращающих вредные последствия ударных нагрузок.

К примеру, компания Seagate использует в своих дисках технологию GFP (G-Force Protection). Рядом конструктивных мер обеспечивается большая степень защиты двигателя и подшипника вращения шпинделя, головки, гибкого держателя головок, а также увеличив величину зазора между держателем и диском, инженеры компании заметно уменьшили кинетическую энергию этих компонентов, приобретаемую ими в момент удара. Проскальзывание дисков происходит достаточно редко, но даже в этом случае жесткие диски семейств Barracuda и Cheerah способны продолжить работу благодаря встроенной системе коррекции головок на каждый оборот диска (Once Per Revolutiob Compensation – OPRC).

Maxtor тоже не осталась в стороне и разработала свою собственную технологию, получившую название ShockBlock. Первой моделью накопителя с этой технологией стала модель DiamondMax Plus. Как и в технологиях конкурентов, проблема шлепка головки решается в ней за счет уменьшения физических размеров и массы головки. Но здесь Maxtor добавила еще одно решение.

В нерабочем состоянии головки винчестера размещаются в так называемой landing zone, в зоне, куда запись информации никогда не производится. Поэтому, укрепив покрытие магнитного диска в landing zone, компания заметно уменьшила вероятность появления мелких частиц и осколков в случае, когда головка все же ударялась о диск накопителя в отключенном состоянии. Первым накопителем, произведенным с этой технологией, стал DiamondMaх.

Чем же достигнута такая высокая ударостойкость?

Делая держатели головок более гибкими, производители не только не снижают силу шлепка головки о диск, а даже увеличивают его, так как эффект «хлыста» только усиливает удар. Maxtor, наоборот, сделала держатели гораздо более упругими в своих новых накопителях. Неизбежно, увеличив упругость держателя, компании пришлось дополнительно решать вопрос обеспечения прежнего «парения» головок над диском во время его вращения.

Кроме того, пагубным эффектом является не столько сам шлепок, а его последствия (частицы и осколки на диске), поэтому важно, чтобы даже после шлепка появление осколков было менее вероятным.

Головка, опускаясь после удара, всегда бьет о диск своей кромкой. Вероятность повредить диск при этом велика. Поэтому производители изменили конструкцию крепления головки к держателю таким образом, чтобы даже во время шлепка головка ударялась о диск равномерно всей поверхностью. Это в несколько раз уменьшает вероятность появления осколков и частиц после удара головки.

В повседневной эксплуатации HDD и компьютеров в целом проблемы с шумностью диска обычно стоят на первом месте.

• Во-первых, шумный диск производит достаточно громкие звуки – до 40дБ!

• Во-вторых, многие пользователи держат компьютер включенным постоянно (что негативно сказывается на нервной системе).

При выборе диска не вредно поинтересоваться уровнями шумов, создаваемых во время работы. Сами шумы могут быть двоякого рода: щелчки при перемещении головок и постоянный шум, издаваемый непосредственно во время вращения шпинделя. Обычно спектр постоянного шума как раз перекрывает диапазон частот, к которому слух человека наиболее чувствителен. Поэтому даже незначительный вроде бы уровень шума в этом диапазоне воспринимается обостренно.

Уровень шума жесткого диска является нормированной величиной, и практически все модели в требования стандартов укладываются без проблем. Однако известны и чрезвычайно тихие «чемпионы», к примеру, модель Seagate Barracuda с рекордно низким уровнем шума 11 дБ.

Что касается нагрева диска во время его работы, то это локальная проблема, так как на комфортность работы с компьютером не влияет. Действительно, в некоторых случаях «горячий» диск нарушает тепловой баланс системы в целом, и приходится принимать дополнительные меры для его охлаждения. Обычно справедливо правило, что больше греются высокооборотные и, следовательно, более производительные жесткие диски.

Температуру воздуха внутри корпуса компьютера желательно поддерживать на уровне 25–35 °C, поэтому рабочая температура жесткого диска доходит до 48–50 °C, она не нарушит теплового баланса, если система охлаждения исправна. При более высокой температуре требуется более эффективное охлаждение. Для современных моделей жестких дисков повышение температуры понижает производительность. Разница между лучшими и худшими моделями достигает 14 дБ по уровню шума и 13 °C по температуре нагрева (разница в 10 дБ означает примерно вдвое большую мощность звука). Таким образом, у пользователя имеются широкие возможности выбора конкретной модели, исходя не только из емкости, но и шумовых параметров.

1.9.3. Практические решения

Случаются ситуации, когда Windows не загружается, а восстановление ОС, проверка жесткого диска не приносят результатов. Но на этом диске имеется важная информация, которую необходимо достать. Или еще один случай: вам нужно скопировать большой объем данных с одного компьютера на другой, флешки необходимого размера нет (а копировать по частям весьма неудобно), настраивать сеть тоже иногда не совсем удобно и возможно. Выход в этих ситуациях – подключить жесткий диск напрямую к компьютеру/ноутбуку и перенести необходимые данные. Эта весьма простая задача, но ставящая некоторых пользователей в тупик. В этих и других случаях пригодятся опытные практические советы, описанные ниже.

Существует два интерфейса подключения жестких дисков IDE и SATA. Наиболее старый и уже редко встречающийся IDE (Integrated Drive Electronics) – параллельный интерфейс подключения накопителей (жестких дисков и оптических приводов) к компьютеру. Подключается к материнской плате компьютера с помощью кабеля IDE. В ноутбук подключается напрямую в материнскую плату или с помощью переходника.

SATA (Serial ATA) – последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE). К материнской плате компьютера подсоединяется с помощью SATA-кабеля. В ноутбук подключается напрямую в материнскую плату или с помощью переходника.

Как снять/поставить HDD в системном блоке и ноутбуке

Снять жесткий диск с компьютера довольно просто, для этого выключаете питание компьютера (вытаскиваете шнур 220В из блока питания компьютера), снимаете боковую крышку, вытаскиваете кабели и выкручиваете жесткий диск. В ноутбуке, для того чтобы его вытащить, нужно выключить ноутбук, вытащить кабель питания, достать батарею и открутить пару болтов на корпусе (редко на каких ноутбуках нужно разобрать его полностью, обычно достаточно открутить крышку для жестких дисков).

Как подключить внешний жесткий диск к ноутбуку

Если жесткий диск необходимо подключить к ноутбуку, поскольку дополнительных разъемов на материнской плате у ноутбуков нет, возникают сложности, впрочем, устранимые. Для того чтобы подключить жесткий диск к ноутбуку, необходимо воспользоваться переходником SATA – USB (или IDE – USB). Разновидностей таких переходников много, и они описаны в этой книге (выше). Переходники предназначены как для подключения только SATA дисков или IDE, так и возможностью подключения и тех, и других. Суть подключения проста: в переходник подключается жесткий диск, сам переходник включается в розетку 220В, затем USB-разъем переходника подключается в ноутбук или компьютер, на компьютере жесткий диск отображается как еще один раздел, в который вы заходите и копируете все необходимые файлы и папки.

Если не определяется HDD в системе

В программе BIOS (материнская плата ASUS P4B533) определяет два HDD, установленные в системном блоке и включенные в разъемы, но при загрузке OС второй HDD не видит (не определяется). При этом на одном HDD джампер (перемычка) стоит в положении master на втором – slave. Решение ситуации таково. Надо посадить два HDD на разные шлейфы. Системный оставить один, а второй – на шлейф переключить с DVD. При этом привод DVD надо поставить в положение slave, а HDD – в положение master. Эту ситуации с установкой перемычек-джамперов иллюстрирует рис. 1.46.

Рис. 1.46. Практика установки джампера

Впрочем, справиться с ситуацией можно и без данного рисунка. Если внимательно посмотреть на корпус HDD (или привода DVD) рядом с разъемом для установки перемычек, то там есть подсказка – информация.

Другой вариант. Если на материнской плате имеются два разъема IDE или SATA, то имеет смысл «рассадить» на разные шлейфы HDD и везде поставить джампер в положении master. А когда HDD не виден в системе, зВВ войдите в раздел «Управление дисками» (diskmgmt.msc) и создайте на диске новый раздел. Тогда и получите результат. Подобные проблемы легко объяснимы: система видит не физическое устройство, а логическую структуру. Так HDD виден в BIOSe – значит, подключен правильно.

Если операционная система не загружается при заведомо исправном HDD

Запустившись, процессор управления материнской платы автоматически одному устройству присваивает приоритет master, а другому slave. Операционная система устанавливается на главный диск. Если диск, на который установлена ОС, подключён к slave-разъёму, то ОС грузиться не будет.

Как SATA-разъемы выглядят на материнской плате, показано на рис. 1.45 (выше).

Устройства к SATA-разъёму подключаются при помощи шнура со штекерами. На штекерах имеются специальные «ключи», направляющие в виде буквы «Г», которые не позволяют неправильно их подключить. К одному разъему SATA, в отличие от IDE, можно подключить только одно устройство. Разъемы обозначаются как SATA0 – первый, SATA1 – второй, SATA2 – третий и т д. Таким образом в SATA распределяются приоритеты между жесткими дисками. В BIOS^ каждому разъёму можно вручную задать приоритет.

Для этого надо зайти в раздел Boot Sequence или Boot Device Priority. Это может понадобиться в случаях, когда автоматически приоритет задается неправильно.