Post карта для диагностики материнских плат своими руками

Обновлено: 07.07.2024

Эта работа была прислана на наш "бессрочный" конкурс статей.

Многие материнские платы обладают весьма богатыми возможностями для оверклокинга и тонкой настройки системы. Естественно, значительное число пользователей предпочитает именно такие платы, в которых реализовано гораздо больше возможностей для максимального повышения производительности компьютера сверх стандартного уровня. Однако разгон – это лотерея. Успех разгона зависит от множества компонентов системы, и если хоть один из них не выдержит чрезмерной нагрузки, то все пойдет насмарку – компьютер зависнет. Здесь чрезвычайно важна эффективная диагностика, чтобы определить, какой элемент первым не выдерживает разгона, нарушая тем самым работу всей системы, – процессор это или память, а, может быть, что-то другое. В худшем случае, когда компьютер виснет сразу же при загрузке, даже при не слишком высокой степени оверклокинга, – пользователь остается в неведении перед застывшим экраном. В этом случае очень полезной окажется система диагностики, которая может индицировать ход выполнения каждого шага загрузки компьютера, чтобы в случае экстремального оверклокинга можно было определить причину проблем в системе и попытаться обойти их.

Примеры таких систем привести несложно: в качестве удачной реализации диагностических средств визуализации состояния, построенных на основе технологии POST, можно рассмотреть материнские платы таких производителей, как Abit и EPoX, которые на протяжении последних лет комплектуются совершенными средствами начальной диагностики – POST-картами. Присмотритесь к последним моделям плат этих производителей, и вы заметите, что на карте, обычно в правом нижнем углу, расположена пара сегментных светодиодных индикаторов, по которым при загрузке компьютера бегут меняющиеся цифры. Работа POST-карт независима от каких-то отдельных компонентов и начинается сразу же после подачи питания. Индикаторы POST-карты могут отобразить причину сбоя даже в том случае, если компьютер зависнет из-за отказа какого-либо элемента. Более простым решением является вывод POST-кодов на экран монитора, что сейчас реализовано во многих BIOS, но такой способ более уязвим, так как зависит от корректной работы видеосистемы. Однако встроенные средства не являются универсальными из-за того, что они "привязаны" к определенной плате.

Рис. 1. Материнская плата ABIT Fatal1ty AN8. Уже внешний вид говорит о том, что экстремальный оверклокинг уже у нее "в крови", поэтому встроенная POST-карта воспринимается как почти обязательный элемент

Рис. 2. На приведенном фрагменте платы EPoX EP-5EGA+ хорошо видны светодиодные индикаторы встроенной POST-карты

Гораздо более универсальным и эффективным диагностическим средством, которое можно использовать при оверклокинге, а также при ремонте IBM-совместимых компьютеров является внешняя POST-карта. Такую карту можно подсоединять через стандартный интерфейс к любому компьютеру и в таком виде производить над ним свои экстремальные эксперименты.

Сразу при включении компьютера из комплекта BIOS Setup автоматически запускается программа самодиагностики POST (Power On Self Test). Программа POST выполняет проверку функциональности и проводит инициализацию основных устройств и подсистем компьютера, всего выполняя более ста операций. Перед началом каждой операции процедура POST генерирует специальный код размером один байт (от 00 до FFh), называемый POST-кодом, и записывает его значение в определенный диагностический порт в адресном пространстве ввода/вывода. В большинстве IBM-совместимых компьютеров для этого используется порт с адресом 80h. В случае обнаружения неисправности при тестировании какого-то устройства процедура POST просто останавливается на этом шаге, а выведенный в диагностический порт POST-код остается неизменным, позволяя определить операцию, на которой остановилась программа.

MSI RTX 3070 сливают дешевле любой другой, это за копейки Дешевая 3070 Gigabyte Gaming - успей пока не началось

POST-карта представляет собой относительно простое устройство, предназначение которого – через PCI- или ISA-шину считывать из диагностического порта и выводить на светодиодные индикаторы генерируемые программой самодиагностики POST-коды. В нормальной ситуации цифры кодов быстро бегут на индикаторах, завершаясь значением FF, что говорит об успешном прохождении тестирования и инициализации и о готовности к загрузке операционной системы. Однако если какое-то устройство компьютера вызовет остановку программы диагностики, то на индикаторах будет постоянно гореть POST-код последнего отработанного шага, указывающий на операцию, а следовательно, и на то устройство, на котором произошла остановка программы. POST-код и связанные с ним устройства расшифровываются по таблице кодов, которую составляет производитель BIOS.

Следует отметить, что использование устройства POST Card может быть полезным только в том случае, если на материнской плате сохранена работоспособность устройств, обеспечивающих выполнение самой процедуры POST: процессора, системы синхронизации, ROM BIOS, узлов формирования питающих напряжений, контроллеров внутрисистемных шин и шин расширения.

Также нужно учитывать, что таблицы POST-кодов различны для BIOS разных производителей. В связи с постоянным совершенствованием компьютерных систем, появлением новых тестируемых компонентов и других наборов системной логики таблица POST-кодов может несколько отличаться для разных версий BIOS даже одного и того же производителя.

Для обладателей материнских плат производства Abit или EPoX, на которых есть интегрированные POST-карты, проблема диагностики и настройки сильно упрощается. Однако диагностические POST-карты издавна применялись и применяются как внешнее решение. На сегодняшний день классическая POST-карта представляет собой плату расширения, которая устанавливается в свободный PCI-слот материнской платы. Ранее были распространены POST-карты, рассчитанные на шину ISA.

Естественно, отдельная диагностическая PCI POST-карта является наиболее универсальным устройством, которое может применяться для ремонта или тонкой оверклокерской настройки практически любого компьютера. Подобные платы выпускаются как за рубежом, так и небольшими отечественными фирмами или даже кустарными мастерскими, их цена составляет 25–75 долларов США. В качестве известных примеров можно привести следующие POST-карты: Ultra-X Quick POST PCI, POST Probe PCI фирмы Micro 2000, PCI TESTCARD фирмы ЕПОС.

Рис. 3. Простая внешняя PCI POST-карта на материнской плате в режиме диагностики

Пользоваться внешними диагностическими платами очень просто. Нужно только соблюдать простое правило – вставлять и извлекать POST-карту только при отключенном питании материнской платы, иначе существует риск повреждения электрических цепей компьютера. Необходимо также принять меры для исключения касания диагностической платой соседних устройств во время работы. Платы POST-карт обычно не снабжаются металлическими фиксирующими планками, как другие платы расширения, – вместо этого они просто вставляются в соответствующий слот компьютера. Поскольку установленная POST-карта может заметно шататься в разъеме, нужно следить, чтобы не произошло электрического контакта с другими платами расширения. У большинства PCI POST-карт элементы расположены таким образом, что при установке в корпусе типа Tower индикаторы направлены вниз, что не очень удобно, и, возможно, придется запастись зеркальцем.

Где найти таблицы с POST-кодами ошибок для той или иной версии BIOS? Можно, например, отправится на сайт Abit или EPoX и скачать руководство пользователя для плат с интегрированными POST-картами – в них обязательно есть таблицы POST-кодов. В данном случае важен не столько производитель материнской платы, сколько версия BIOS этой платы. Если, скажем, EPoX или Abit в своем руководстве приводит таблицу кодов для материнской платы, на которой установлен BIOS Award v.6.00PG, то ее POST-коды будут действительны и для плат, выпущенных другими вендорами, но использующих ту же версию BIOS от Award. На сайте фирмы Micro 2000, производящей кроме прочего диагностические POST-карты, есть раздел с обширной документацией и таблицами POST-кодов для различных продуктов. Стоит заглянуть к производителям BIOS: подобные данные выложены у AMI и AWARD .

По представленной ниже ссылке находится руководство к материнской плате EPoX EP-4PEA800 на базе чипсета Intel 845PE под Pentium 4. Описание в PDF-формате на русском языке. В начале руководства представлена короткая табличка с небольшим количеством POST-кодов ошибок, которые производитель считает наиболее распространенными. В самом конце описания материнской платы дана полная таблица POST-кодов, в которой около ста пунктов с расшифровкой на русском. На сайте EPoX можно скачать описания и к другим платам (не все руководства, однако, на русском языке).

POST карты не первое десятилетие используются для диагностики «железных» неисправностей компьютеров и материнских плат всевозможных форм-факторов. На данный момент этих карт создано очень много, практически для всех возможных ситуаций. Статья рассказывает о том, что такое POST карты и для чего их используют, как они работают, какие бывают и чем друг от друга отличаются.

После нажатия кнопки включения компьютера BIOS проводит поэтапную проверку и инициализацию всех элементов аппаратной части компьютера. Называется этот процесс: POST (англ. Power-On Self-Test – самотестирование после включения). Не только компьютеры, но и большинство современных электронных устройств имеют схожие системы.

BIOS сообщает статус (или результат) прохождения POST несколькими способами:

2. Звуковые сигналы. Наверное, все слышали короткий «биип» при включении компьютера – в большинстве BIOS это означает прохождение теста без ошибок и готовность к загрузке ОС. Другие варианты сигналов могут говорить об определенных проблемах с железом. Эти коды «азбуки Морзе» различаются у разных производителей и даже разных версий BIOS. Найти их обычно можно в книжке к материнке или соответствующих онлайн справочниках.

3. POST коды. В ходе каждого этапа процесса самотестирования BIOS отправляет текущий код на порт 80h (иногда 81h или другие), и если возникает ошибка, там остается или код операции, на которой произошел сбой, или код последней успешной операции. Считав этот код, можно определить на каком этапе произошла ошибка, и что могло ее вызвать. Это единственный из всех перечисленных способов, который позволяет идентифицировать проблемы на материнской плате, которая не подает видимых признаков жизни. По этой причине, он обычно используется для диагностики и ремонта непосредственно материнских плат.

Если первые два способа диагностики не требуют специального оборудования, разве что монитор и подключенный к материнской плате динамик (бывает, что его там нет), то для третьего способа вам понадобиться собственно POST карта.

Основная задача любой POST карты – это считать и отобразить текущий POST код. Считать его можно несколькими способами: по шинам ISA, PCI, LPC или через LPT порт. Есть и другие, более экзотические варианты (о них чуть позже). Кроме, собственно, отображения кода, хорошие POST карты имеют дополнительные диагностические возможности (индикаторы, режимы тестирования, встречаются даже со встроенным видеоадаптером).

Некоторые материнские платы (обычно Premium сегмента) имеют встроенный индикатор POST кодов.

Первыми POST картами были карты для шины ISA, существовавшей с 1981 по 199х годы. Используется она даже сейчас (хоть и весьма редко), в основном в промышленном и военном секторе – там, где осталось оборудование для этой шины.

Следующей массовой компьютерной шиной стала PCI. Сейчас это самая распространенная шина для настольных компьютеров. Естественно, для нее есть и POST карты всех возможных форм, размеров и функций. Самую простейшую, с обычным сегментным индикатором, можно купить за 2-3 бакса на любом Ebay, Ali и им подобным.

Еще один удобный вариант – это выносной индикатор. Он позволяет со всеми удобствами производить диагностику материнских плат, не вынимая их из системника. С одной стороны, если дело дошло до POST карты, то скорей всего материнку все же придется извлечь для ремонта, но с другой стороны – не всегда, да и POST карты просто удобный способ общей диагностики. На фото Sintech ST8679, китайская карточка с выносным многострочным LCD дисплеем.

Существуют POST карты для LPT порта – довольно простой и удобный способ диагностики для любого компьютера или ноутбука, имеющего этот самый LPT порт. Из-за технических особенностей, они не имеют возможностей, присущих картам для PCI, но это компенсируется простотой и доступностью. Требуют питание по USB (для этого и наличие порта на плате).

Однако LPT изживает свой век, и на современных компьютерах их уже почти не встретишь, соответственно, доживают свои дни и эти карты.

Служивший нам верой и правдой много лет PCI, постепенно вытесняет более современная PCI-Express. Немалое количество современных материнских плат вообще не имеют слота PCI (хотя и могут иметь саму шину). Но с PCI-E не все так просто. Во-первых, сама диагностика с помощью PCI-E на данный момент вещь мутная, хотя бы, из-за отсутствия адекватной информации. Во-вторых, с PCI-E все зависит от конкретного изготовителя – нет гарантии, что коды будут выводиться; если и выводятся, то нет гарантии, что по стандартному порту и в стандартном виде.

Одним из самых перспективных способов диагностики на сегодняшний день является USB. И главная тому причина – повсеместная распространенность этого интерфейса. Как мы уже выяснили, отсутствие того или иного разъема на материнской плате может стать преткновением для диагностики. И эту проблему как раз решает USB – парочку портов имеют буквально все компьютеры и ноутбуки, выпущенные за последние 15 лет.

Для такой диагностики необходимо наличие в системе USB Debug Port – это своего рода расширение USB, позволяющее передавать диагностическую информацию. В USB 3.0 реализация Debug Port получилась сподручней (подробней о Debug Port можно прочитать по ссылке). Кроме передачи POST кодов, Debug Port позволяет производить полноценную отладку кода BIOS и UEFI.

Было даже выпущено несколько устройств разными компаниями. NET20DC от Ajays (компания почти тут же обанкротилась, так как поставщики отказались поставлять им компоненты для сборки девайса). Insyde H2O DDT от Insyde Software (выпущен, вроде, в 2008 году, но информация об этом девайсе канула в лету даже на официальном сайте). Оба этих устройства скорее отладчики, хотя и имеют возможность захвата POST кодов.

С ноутбуками все немного сложней. Наиболее распространенные разъемы, которые можно использовать для диагностики – это mini PCI или Mini PCI-E (у более современных).

Опять же, есть вариант использования шины LPC. На материнских платах порта для подключения к этой шине вполне может не быть, поэтому придется напрямую подпаиваться к плате или контролеру.

Отдельные производители имеют свои способы диагностики, тут уж действительно «кто во что горазд». К сожалению, эта информация обычно является достоянием лишь производителя и его внутренних сервисных центров, поэтому все существующие варианты POST карт в общем доступе вряд ли найдутся.

Такое вот у POST карт интересное прошлое и насыщенное настоящее. Что их ждет в будущем? Поживем – увидим. Но реалии таковы, что в нынешнюю эпоху потребительства от девайсов зачастую избавляются раньше, чем они успевают сломаться. А если и ломаются, то оказываются в сервисных мастерских производителя, где уж явно должно быть подходящее диагностическое оборудование.

Самая свежая на сегодня 6-я версия от 2017 г.

О том, что это, вообще, такое и как применяется можно посмотреть тут (видео не моё, версия карты более ранняя) — youtu.be/Q4fYpbGOOj8

Карта во время работы не останавливается на кодах 2526 (как часто бывает со многими безымянными картами из Поднебесной), помимо чтения стандартных "POST" кодов, читает "QiGuan Open Code" (если он есть, отображается на двух-символьном дисплее, см. руководство пользователя), имеет четырех-символьный дисплей для отображение "QiGuan Open Code" (отображает два двухзначных кода, см. руководство пользователя), и предлагает функцию проверки стабильности системы:

Приходит карта в аккуратной пластиковой коробочке упакованной в конверте вместе с документацией от предыдущих версий диагностических карт этого же производителя (можно скачать по ссылкам в секции "Документация").

Качество перевода руководства пользователя с китайского языка на английский можно оценить по следующему блоку (к сожалению, это практически стандарт у большинства китайских производителей, встретить качественно переведенное руководство — большая удача):

Мой образец оказался достаточно качественно собран: не пропаянных элементов и «перемычек» нет, флюс отмыт, однако, судя по отзывам покупателей, качество сборки может «плавать» от образца к образцу, некоторый элемент лотереи тут присутствует.

На новой плате имеется наклейка с QR-кодом следующего содержания:

+ Относительно не дорого.
+ Судя по отзывам «ремонтников» (у меня значимого опыта работы с этой картой еще нет) не плохо справляется со своей задачей, когда это возможно (передача кодов реализована на мат. плате)
+ Разнообразные варианты подключения (PCIPCI-EMiniPCI-ELPCEC)

— Плохое качество документации и ПО
— «Плавает» качество сборки

Самая свежая на сегодня 6-я версия от 2017 г.

На новой плате имеется наклейка с QR-кодом следующего содержания:

— Плохое качество документации и ПО
— «Плавает» качество сборки

Переезд POST-карты на шину USB, о котором так долго говорила компания Intel, состоялся. USB-диагностика из области предположений перешла в реальное состояние.

POST-коды на универсальной последовательной шине наблюдать уже теоретически можно, но практически это сделать нечем. «Сделай сам!» — с таким настроением взялись за дело неизвестные умельцы. Их пример — другим наука.

При обсуждении построения USB Debug Device на основе микросхемы CY7C68013A (FX2LP) внимательный читатель может заметить одно противоречие. Рекомендованное значение Debug Device Default Address =7Fh=127. А микросхема CY7C68013A (FX2LP) предназначенная для создания стандартного USB-устройства, после сброса устанавливает Default Address = 00h.

Теоретически, разработчик мог использовать одно из двух решений:

Версия 1. Так как требование "Debug Device Default Address=7Fh " не строгое, возможно, его проигнорировали. Значение 7Fh обязательно только в том случае, если устройство не поддерживает переназначение адреса. Микросхема CY7C68013A, как и все стандартные USB-устройства, поддерживает эту операцию.

Версия 2. Используется Debug Device Default Address=7Fh. Это достигается за счет того, что Firmware устройства за время USB-сброса успевает переписать регистр адреса, заменив 00h, на 7Fh. Хост, обращающийся к устройству после сброса, находит его по адресу 7Fh.

Аргумент в пользу версии (1).
Программная модель EHCI Debug порта допускает задание произвольного адреса. Аппаратных ограничений, заставляющих использовать адрес только 7Fh, нет. Наши эксперименты по общению с флешкой и другими устройствами через Debug Port доказывают возможность использования адреса, отличного от 7Fh.

Аргумент против версии (2).
Согласно CY7C68013A Technical Reference Manual, регистр USB-адреса FNADDR доступен для записи только со стороны USB-хоста и перезаписывается, когда USB-хост присваивает адрес USB-устройству стандартной операцией Set Address. При USB-сбросе он устанавливается в Default значение 00h. Программа, выполняемая внутренним контроллером (8051 firmware), может прочитать адрес, но не может его перезаписать.

Таким образом, приходим к выводу, что разработчики пошли по пути (1). Вместе с тем, нельзя полностью исключить существование других решений — недокументированных или неочевидных.

Карта во время работы не останавливается на кодах 25\26 (как часто бывает со многими безымянными картами из Поднебесной), помимо чтения стандартных "POST" кодов, читает "QiGuan Open Code" (если он есть, отображается на двух-символьном дисплее, см. руководство пользователя), имеет четырех-символьный дисплей для отображение "QiGuan Open Code" (отображает два двухзначных кода, см. руководство пользователя), и предлагает функцию проверки стабильности системы:

На новой плате имеется наклейка с QR-кодом следующего содержания:

Читайте также:

Post карта для диагностики материнских плат своими руками

реклама

реклама