Наладка аппаратного и программного обеспечения технологического оборудования

1.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»
И.О. Кожевников
НАЛАДКА АППАРАТНОГО
И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Магнитогорск
2018

2.

УДК 004
Рецензенты:
мастер по ремонту оборудования (в промышленности)
ООО «Объединенная Сервисная Компания»
В.А. Неретин
преподаватель Многопрофильного колледжа
ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический
университет им. Г.И. Носова»
Н.А. Криворучко
Кожевников И.О.
Наладка аппаратного и программного обеспечения технологического
оборудования [Электронный ресурс] : учебное пособие / Игорь Олегович
Кожевников ; ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический
университет им. Г.И. Носова». – Электрон. текстовые дан. (2,21 Мб). –
Магнитогорск : ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2018. – 1 электрон. опт.
диск (CD-R). – Систем. требования : IBM PC, любой, более l GHz ; 512 Мб
RAM ; 10 Мб HDD ; МS Windows XP и выше ; Adobe Reader 8.0 и выше ;
CD/DVD-ROM дисковод ; мышь. – Загл. с титул. экрана.
ISBN 978-5-9967-1429-2
Учебное пособие отражает лекционный материал по важнейшим разделам курса. В
данном учебном пособии подробно рассматриваются такие теоретические вопросы как:
устройство основных компонентов компьютерных систем; диагностики и анализа
неисправностей каждого компонента; настройка операционных систем и прикладного
программного обеспечения; основные инструментальные средства для диагностики и
ремонта основных компонентов компьютерных систем и их периферии.
Учебное пособие предназначено для подготовки к занятиям по междисциплинарному
курсу «Наладка аппаратного и программного обеспечения» для студентов СПО всех
специальностей укрупненной группы 09.00.00 Информатика и вычислительная техника.
УДК 004
ISBN 978-5-9967-1429-2
© Кожевников И.О., 2018
© ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный
технический университет им. Г.И. Носова», 2018

3.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 4
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА ............................................... 5
РАЗДЕЛ
1.
АППАРАТНОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ПЕРСОНАЛЬНОГО
КОМПЬЮТЕРА И СЕРВЕРОВ ................................................................................. 6
Тема 1.1. Структурная схема ПЭВМ. Основные конструктивные элементы
материнской платы................................................................................................... 6
Тема 1.2. Блок питания. Питание внутренних узлов ПЭВМ ............................. 10
Тема 1.3. Последовательная сборка внутренних узлов ПЭВМ ......................... 16
Тема 1.4. Самотестирование после включения ПЭВМ и меню BIOS .............. 22
Тема 1.5. Исследование накопителей информации ПЭВМ ............................... 24
РАЗДЕЛ
2.
ПРОГРАММНОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ПЕРСОНАЛЬНОГО
КОМПЬЮТЕРА И СЕРВЕРОВ ............................................................................... 29
Тема 2.1. Инсталляция операционной системы .................................................. 29
Тема 2.2. Настройка операционной системы и драйверов устройств .............. 33
Тема 2.3. Инсталляция и настройка офисного пакета программ ...................... 36
Тема 2.4. Инсталляция и настройка служебных программ ............................... 38
Тема 2.5. Работа с системным монитором и анализ производительности
ПЭВМ ...................................................................................................................... 40
РАЗДЕЛ 3. МОДЕРНИЗАЦИЯ АППАРАТНОГО И ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПК И СЕРВЕРОВ ........................................................................ 43
Тема 3.1. Конфигурирование ПЭВМ под нужды пользователя ........................ 43
Тема 3.2. Модернизация и обслуживание внутренних узлов ПЭВМ ............... 45
Тема 3.3. Базовый ремонт внутренних узлов ПЭВМ ......................................... 47
Тема 3.4. Анализ работы ЭВМ, обновление и удаление драйверов внутренних
узлов и внешних устройств ................................................................................... 50
Тема 3.5. Основные виды прикладного программного обеспечения и его
обновление .............................................................................................................. 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ...................................................................... 59

4.

ВВЕДЕНИЕ
Ни одна современная организация или предприятие не может
функционировать в нормальном режиме без информационно-вычислительной
сети предприятия, включающую в себя компьютерный технопарк и локальную
сеть, объединенных в одну общую информационную систему, сложную и
многоуровневую. Сбои в работе технологического оборудования нередко
приводят к остановке производства, к потере важной информации, к
финансовым потерям.
Для обеспечения бесперебойной работы в организациях существует штат
квалифицированных рабочих, призванных обслуживать соответствующий
технопарк машин, предупреждать проблемы в работе компьютеров, орг.
техники и серверной части. Это может штатный системный администратор,
отделы IT, бюро информационных технологий или пример университета –
управление информационных технологий и автоматизированных систем
управления (УИТиАСУ) и множество других названий, но объединяет их одно
– они обеспечивают бесперебойную работу всего технопарка, как на
аппаратном, так и на программном уровне. Это сложная работа, требующая
большого
прикладного
опыта
и
знаний.
Именно
подготовкой
высококвалифицированных рабочих по данному направлению и занимается
штат
преподавателей
и
мастеров
производственного
обучения
Многопрофильного колледжа МГТУ им. Г.И. Носова по специальности
09.02.01 «Компьютерные системы и комплексы» на ПМ.04 Выполнение работ
по профессии «Наладчик технологического оборудования». Студенты изучают
аппаратную конфигурацию компьютера и сервера, их сборку и разборку,
ремонт нерабочих компонентов, установку и настройку необходимого
программного обеспечения.
В данном учебном пособии изложено устройство основных компонентов
компьютерных систем, диагностики и анализа неисправностей каждого
компонента, настройка операционных систем и прикладного программного
обеспечения. Также изучаются основные инструментальные средства для
диагностики и ремонта основных компонентов компьютерных систем и их
периферии.
4

5.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА
В первую очередь нужно иметь ввиду, что любая компьютерная система
является электроприбором. Это означает, что для них применяются основные
правила безопасности при работе с электроприборами:
1)
Перед осуществлением аппаратной настройки нужно убедиться, что
электроприбор обесточен. Внимание, даже если компьютер выключен и
подключен к электросети он все равно находится под напряжением и
выполнять ремонтные работы запрещается;
2)
Рабочее место должно соблюдаться в чистоте, весь инструмент
должен быть сгруппирован и аккуратно разложен на рабочем месте;
3)
Все инструменты должны использоваться только по прямому
назначению по инструкциям по применению;
4)
Использовать в работе только рабочие и исправные
инструментальные средства.
Также в ходе работы наладчика технологического оборудования на него
могут оказываться следующие вредные производственные факторы:
Физические перегрузки, работа на высоте, повышенные уровни
электромагнитного излучения, повышенные уровни ультрафиолетового
излучения, повышенный уровень инфракрасного излучения, повышенный
уровень статического электричества, повышенное содержание положительных
и отрицательных аэроионов в воздухе рабочей зоны, повышенный или
пониженный уровень освещенности, повышенный уровень прямой и
отраженной блесткости, повышенный уровень ослепленности, неравномерность
распределения яркости в поле зрения, повышенная яркость светового
изображения, повышенный уровень пульсации светового потока, повышенное
значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может
произойти через тело человека, повышенные уровни запыленности воздуха
рабочей зоны.
Наладчик технологического оборудования должен знать Санитарные
правила и нормы «Гигиенические требования к электронно-вычислительным
машинам и организация работы» СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.
5

6.

РАЗДЕЛ 1. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО
КОМПЬЮТЕРА И СЕРВЕРОВ
Важной
частью
профессиональной
деятельности
наладчика
технологического оборудования является обслуживание аппаратного
обеспечения электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и периферийных
устройств. Для этого требуются глубокие знания в области работы и принципа
устройства персональных компьютеров (ПК), серверов, периферийных
устройств и оргтехники, а также их сборки и обслуживания.
Тема 1.1. Структурная схема ПЭВМ. Основные конструктивные элементы
материнской платы
Компьютерная система, или компьютер, может представлять собой не
только IBM-PC-совместимый компьютер, но и любое устройство, где для
выполнения
ее
основной
задачи
необходимо
осуществлять
автоматизированную обработку данных с использованием микропроцессора.
Инженерами компании IBMв 1981 году был спроектирован и создан
первый PC (Personal Computer). Компоновка первого персонального
компьютера стала негласным стандартом для всех производителей
компьютерных систем, который в измененном виде является стандартом и по
сей день.
Основными компонентами PC являются:
1.
Материнская плата.
2.
Центральный процессор.
3.
Оперативная память, или оперативное запоминающее устройство
(ОЗУ) – системная память, классифицирующая как память с произвольным
доступом (Random Access Memory). Является основной память, в которую
производится запись программ и данных, используемых во время работы
процессора.
4.
Корпус – металлическая рама, внутри которой располагаются
комплектующие PC.
5.
Блок питания.
6.
Накопитель на жестких дисках – является главным носителем
информации в PC.
7.
Накопитель CD-ROM/DVD-ROM – накопитель со сменными
носителями CD (Compact Disc – компактный диск) и DVD (Digital Versatile Disc
– цифровой универсальный диск) с оптической записью информации.
8.
Устройства ввода-вывода –манипулятор «мышь» и клавиатура.
9.
Дискретный видеоадаптер – устройство, подключаемое с помощью
специальной шины. Преобразует графический образ из памяти компьютера в
форму, пригодную для человеческого восприятия через монитор. Обладает
собственным процессором и оперативной памятью.
6

7.

10.
Монитор (дисплей) – устройство для воспроизведения
видеосигнала, передаваемого видеокартой.
11.
Дискретный сетевой адаптер.
Классифицировать персональные компьютеры можно по множеству
различных параметров, например, по типу инсталлированного (установленного)
системного программного обеспечения (ПО), форм-фактору или типу шины
процессора (разрядность шины процессора).
Центральный процессор, или Central Processing Unit (ЦП, CPU), является
важнейшей частью компьютерной системы и служит для выполнения
машинных инструкций. Центральный процессор получает данные с помощью
внешней соединительной шины данных процессора, которая связана с главной
шиной системной платы. Главная шина системной платы и шина процессора
должны обладать должны обладать одинаковой разрядностью. Например,
процессор обладает 32-разрядной шиной данных – это значит главная шина
тоже 32-разрядная и система может передавать в центральный процессор или
из центрального процессора 32 бита данных за один цикл. Следует иметь ввиду,
что разрядность внутренних регистров процессора и разрядность шины данных
могут быть различны и это не одно и тоже. Например, если процессор имеет 64разрядную шину данных, но разрядность внутренних регистров составляет 32
бит, то процессор может получать 64 бит данных, но будет выполнять 32разрядные инструкции.
Центральным и важным узлом компьютерной системы является
материнская, или системная, плата (motherboard). Она служит для подключения
всех аппаратных компонентов персонального компьютера. Одним из ключевых
параметров материнской платы является форм-фактор, так как от него будет
зависеть, в каком корпусе будет собрана компьютерная система, и какие
комплектующие будут в ней использоваться.
Форм-факторов для материнских плат на сегодняшний день большое
количество, но актуальными на сегодняшний день являются ATX и microATX
(уменьшенный вариант ATX). ATX является негласным стандартом
современного ПК, для форм-фактора этого типа могут использоваться корпуса
типа mini-towerи full-tower и он подходит для сборки серверов, рабочих
станций, автоматизированных рабочих (АРМ) и т.д.
Спецификация ATX была разработана компанией Intel в 1995 году и
выпущена как открытая промышленная спецификация. Ее основными
отличительными особенностями стали: наличие встроенной двойной панели
разъемов I/O (Input-Output, разъемов ввода-вывода), наличие одноключевого
внутреннего разъема источника питания для подвода к материнской плате
напряжения 3,3 вольта, также улучшенное расположение процессора, модулей
ОЗУ и внутренних разъемов ввода-вывода. На рисунке 1 представлен внешний
вид PC с использованием материнской платы форм-фактора ATX.
7

8.

Рис. 1. Компоновка PC с материнской платой форм-фактора ATX
Форм-факторы ATX обладают следующими размерами: полноразмерная
ATX 305x244 мм, miniATX 284x208 мм. Еще существуют два уменьшенных
типа ATX: microATXи FlexATX. Каждая материнская палат форм-фактора
ATXобладает типовыми встроенными портами:
Описание порта
Порт мыши PS/2
Порт клавиатуры PS/2
Порт USB
Параллельный порт
Последовательный порт
Аналоговый порт VGA
Порт Ethernet 10/100/1000
Типовые порта платы ATX
Тип разъема
6-контактный miniDN
6-контактный miniDN
2-контактный USB
25-контактный D-Submini
9-контактный D-Submini
15-контактный HD D-Submini
85-контактный RJ545
Таблица 1
Цвет разъема
Зеленый
Фиолетовый
Черный
Светло-красный
Светло-зеленый
Темно-голубой
Черный
Работу центрального процессора и его взаимодействие между
внутренними узлами и внешними устройствами невозможно представить без
архитектуры северный/южный мост. Архитектура состоит из набора
микросхем, называемых чипсет (chipset).
8

9.

Северный мост, или контроллер PAC, представляет собой контроллерконцентратор памяти для взаимодействия шины процессора с шинами PCIExpress или AGP и шиной памяти RAM. Северный мост – это основная часть
материнской платы и, не считая центральный процессор, схемой, работающей
на частоте шины процессора. Обратите внимание, что в современных
материнских платах северный мост интегрирован в центральный процессор.
Южным мостом является контроллер-концентратор ввода-вывода для
взаимодействия между шинами PCI и ISA. Южный мост обладает более низким
быстродействием, чем северный мост. Он содержит две схемы, реализующие
интерфейс контроллера жесткого диска IDE и интерфейс USB, а также схемы
памяти CMOS и часов. Южный мост содержит также все компоненты,
необходимые для шины ISA, включая контроллер прямого доступа к памяти и
контроллер прерываний.
Рис. 2. Структура материнской платы
Вопросы:
1. Перечислите основные узлы ПЭВМ.
2. Какой форм-фактор является негласным стандартом ПК на сегодняшний
день?
3. Какие шины взаимодействуют с северным мостом? С южным?
9

10.

Тема 1.2. Блок питания. Питание внутренних узлов ПЭВМ
Целью блока питания является преобразование электрической энергии из
сети переменного тока, в энергию, пригодную для питания узлов PC. Блок
питания преобразует сетевое переменное напряжение 220 В, 50 Гц (120 В, 60
Гц) в постоянные напряжения +3,3, +5 и +12 В.
Для питания цифровых схем, таких как системной платы, плат адаптеров и
дисковых накопителей, используется напряжение +3,3 и +5 В, а для двигателей
дисководов и различных вентиляторов — +12 В. PC работает надежно только
если значения напряжения в этих цепях не выходят за пределы, установленные
стандартом EPS 2.91. Допустимые отклонения напряжения представлены в
таблице 2.
Таблица 2
Допустимые отклонения напряжения
Параметр
Допуск
Минимальное
Максимальное
значение
значение
+3,3В
+5 / -3 %
+3,2 В
+3,47 В
+5 В
+5 / -3 %
+4,85 В
+5,25 В
+12 В
+5 / -3 %
+11,64 В
+12,6 В
-12 В
+9 / -5 %
-11,4 В
-13,08 В
Если отклонение напряжения будет выходить за пределы, представленные
в таблице 2, то вероятно появление сбоев в работе PC, либо спонтанные
перезагрузки во время большой нагрузки на центральный процессор или
видеоадаптер. Повышенное напряжение негативно сказывается на тепловом
режиме работы преобразователей на материнской плате и платах расширения, а
также способно вывести из строя чувствительные схемы накопителей на
жестких дисках, либо вызвать их повышенный износ.
По технической спецификации блок питания в PC представляет собой
источник постоянного напряжения, преобразующий переменное напряжение в
постоянное. Постоянное напряжение означает, что блок питания подает
одинаковое напряжение к внутренним компонентам PC, независимо от
напряжения переменного тока или мощности блока питания (в ваттах).
Прямолинейное импульсное преобразование переменного напряжения
реализуется структурой и технологией регулирования мощности, используемой
в большинстве блоков питания.
В основном, цифровые электронные компоненты и интегральные схемы
PC (материнские платы, платы расширения, логические схемы дисководов)
используют напряжения +3,3 и +5 В, в то время как двигатели (дисководов и
вентиляторов) обычно работают с напряжением +12 В.
Также в блоках питания возможно наличие энергокабелей для подачи
отрицательного напряжения - -5 В и -12 В. -5 В в современных компьютерных
системах не используется, раньше оно служило для питания аналоговых схем
для старых контроллеров накопителей на гибких дисках. Напряжение может
10

11.

использоваться в старых системах для питания последовательного порта и
адаптеров сети на некоторых материнских платах.
Блок питания не только питает основные узлы PC положительным
напряжением, но и останавливает функционирование компьютерной системы
до тех пор, пока величина этого напряжения не достигнет допустимого
значения. Блок питания не позволит PC работать при нештатном уровне
напряжения питания.
В каждом блоке питания перед получением разрешения на запуск
компьютерной системы выполняется внутренняя проверка и тестирование
выходного напряжения. После этого на материнскую плату посылается
специальный сигнал Power_Good (питание в норме). Если такой сигнал не
поступил, PC работать не будет.
Напряжения сигнала Power_Good составляет +5 В (в пределах от +3 до +6
В). Он вырабатывается блоком питания после выполнения внутренних
проверок и выхода на номинальный режим и обычно появляется через 0,1–0,5 с
после включения PC. Сигнал подается на материнскую плату, где микросхемой
тактового генератора формируется сигнал начальной установки процессора.
При отсутствии сигнала Power_Good микросхема тактового генератора
постоянно подает на центральный процессор сигнал сброса, не позволяя PC
работать при нештатном или нестабильном напряжении питания. Когда
Power_Good подается на генератор, сигнал сброса отключается и начинается
выполнение программы, записанной по адресу: FFFF:0000 (обычно в ROM
BIOS).
Если выходные напряжения блока питания не соответствуют
номинальным (например, при снижении напряжения в сети), сигнал
Power_Good отключается и центральный процессор автоматически
перезапускается. При восстановлении выходных напряжений снова
формируется сигнал Power_Good и PC начинает работать так, будто его только
что включили. Благодаря быстрому отключению сигнала Power_Good
компьютер пропускает проверку в системе питания, поскольку останавливает
работу раньше, чем могут появиться ошибки четности и другие проблемы,
связанные с неустойчивостью напряжения питания.
Иногда сигнал Power_Good используется для сброса вручную. Он подается
на микросхему тактового генератора. Эта микросхема управляет
формированием тактовых импульсов и вырабатывает сигнал начальной
перезагрузки. Если сигнальную цепь Power_Good заземлить каким-либо
переключателем, то генерация тактовых сигналов прекращается и центральный
процессор останавливается.
20-контактный основной разъем питания является стандартом для всех
блоков питания стандартов ATX. Он содержит коннектор MolexMiniFitJr. с
терминалами-“мамами”. 20-контактный основной разъем питания представлен
на рисунке 3. Для каждого контакта указаны стандартные цвета в соответствии
с рекомендациями стандарта ATX; однако для того, чтобы блоки питания от
разных компаний отличались друг от друга, эти рекомендации обязательными
не являются. На рисунке 4 показан вид соединителя со стороны разъема.
11

12.

Рис. 3. 20-контактный соединитель ATX, вид в перспективе
Рис. 4. 20-контактный разъем блока питания ATX/NLX (вид со стороны
разъема)
Один из наиболее важных вопросов, касающихся соединителей блока
питания — возможность подать необходимую мощность на системную плату
без перегрева. В блоке питания мощностью 500 Вт при нагрузке в 250 Вт
соединители могут начать плавиться. Для определителей задается максимально
допустимое значение силы тока в амперах, которое они могут выдержать при
нагреве не выше 30 °C при температуре окружающей среды 22 °C. Значит
температура терминалов не должна превышать 52 °C. Поскольку внутри
системного блока температура составляет 40 °C и больше, при максимально
допустимых значениях силы тока соединители могут разогреться до
критических температур. Максимальная сила тока затем корректируется в
соответствии с используемым количеством контактов в разъеме, так как
необходимо принимать во внимание нагрев соседних терминалов. Например, 412

13.

контактный разъем может допускать силу тока 8 А на канал, однако в случае
20-контактного разъема это значение уменьшается до 6 А на канал. Основной
коннектор питания ATX может содержать 20 или 24 контакта, каждый из
которых способен выдержать до 6 А. Для терминалов HCS это значение
увеличивается до 9 А, а для терминалов Plus HCS — до 11 А.
Для повышения энергообеспечения PC в современных блоках питания
предусмотрены новые силовые разъемы +12 Вольт под идентификацией
ATX12V. Этот разъем имеет два силовых вывода +12 В, каждый на 8 А, что
позволяет предоставить дополнительное напряжение +12 В с максимальной
силой тока до 16 А; в комбинации с 20-контактным основным разъемом
обеспечивается максимальная сила тока 22 А по линии +12 В. 4-контактный
разъем ATX12V представлен на рисунке 5.
Рис. 5. Разъем питания ATX12V
В
современных компьютерных системах
зачастую
возникает
необходимость в дополнительной мощности для питания дополнительных
устройств. Для этого вместо 20-контактного основного энергокабеля в
современных блоках питания применяется 24-контактный. Его вид представлен
на рисунке 6.
Рис. 6. 24-контактный основной разъем питания
Для теста работы блока питания используется цифровой мультиметр
(рисунок 7) для проверки выходных напряжений. Для этого блок питания
изымается из корпуса и запускается в холостом ходу. Для этого необходимо
13

14.

перемычкой замкнуть 14 и 15 контакты на 20-контактном основном разъеме
или 16 и 17 на 24-контактном. Зеленый провод будет управляющим сигналом, а
черный - землей. Также можно проверять напряжения и в работающем PC.
Один из способов замера продемонстрирован на рисунке 8.
Рис. 7. Типичный цифровой мультиметр
Рис. 8. Один из способов измерения напряжения
Вопросы:
1. Какое напряжение подается на блок питания из сети переменного тока?
14

15.

2. Какие виды напряжения постоянного тока подает блок питания на узлы
ПЭВМ?
3. Сколько контактов имеет основной разъем питания блока питания ATX?
15

16.

Тема 1.3. Последовательная сборка внутренних узлов ПЭВМ
При сборке рабочей станции обычно используются следующие внутренние
компоненты: корпус с блоком питания, материнская плата, процессор и
теплоотводящий элемент, оперативная память, накопители на жестких дисках,
накопитель CD-ROM/DVD-ROM, устройства ввода (клавиатура и мышь),
видеоадаптер, монитор, звуковая карта, вентиляторы и радиаторы,
соединительные и питающие кабели, а также винты и прочие крепежные
элементы. Элементы должны быть совместимы между собой. Поэтому перед
сборкой необходимо тщательно изучить спецификации оборудования.
Прежде чем приступить к работе студенту необходимо убедиться в
готовности своего рабочего места. В первую очередь необходимо убедиться в
наличии инструмента. Для работы понадобится несколько крестообразных и
шлицевых отверток с магнитным наконечником разного диаметра. Для
извлечения и установки стоек материнской платы может пригодиться пинцет.
В первую очередь нужно иметь ввиду, что любая компьютерная система
является электроприбором. Это означает, что для них применяются основные
правила безопасности при работе с электроприборами:
1)
Перед осуществлением аппаратной настройки нужно убедиться, что
электроприбор обесточен. Внимание, даже если компьютер выключен и
подключен к электросети он все равно находится под напряжением и
выполнять ремонтные работы запрещается;
2)
Рабочее место должно соблюдаться в чистоте, весь инструмент
должен быть сгруппирован и аккуратно разложен на рабочем месте;
3)
Все инструменты должны использоваться только по прямому
назначению, как указано в инструкции по применению;
4)
Использовать в работе только рабочие и исправные
инструментальные средства.
Также в ходе работы наладчика технологического оборудования на него
могут оказываться следующие вредные производственные факторы:
Физические перегрузки, работа на высоте, повышенные уровни
электромагнитного излучения, повышенные уровни ультрафиолетового
излучения, повышенный уровень инфракрасного излучения, повышенный
уровень статического электричества, повышенное содержание положительных
и отрицательных аэроионов в воздухе рабочей зоны, повышенный или
пониженный уровень освещенности, повышенный уровень прямой и
отраженной блесткости, повышенный уровень ослепленности, неравномерность
распределения яркости в поле зрения, повышенная яркость светового
изображения, повышенный уровень пульсации светового потока, повышенное
значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может
произойти через тело человека, повышенные уровни запыленности воздуха
рабочей зоны.
Наладчик технологического оборудования должен знать Санитарные
правила и нормы «Гигиенические требования к электронно-вычислительным
машинам и организация работы» СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.
16

17.

Все необходимое оборудование для сборки PC представлено на рисунке 9.
Рис. 9. Компоненты типичного ПК
Зачастую, блок питания уже интегрирован в корпус. Если же нет –
необходимо осуществить его монтаж крепежными элементами к корпусу в
соответствующий отсек.
Рис. 10. Монтаж блока питания
17

18.

Затем осмотрите отверстия в материнской плате, которые предназначены
для стоек. Вкрутите металлические стойки в пазы корпуса так, чтобы они
совпадали с резьбовыми отверстиями материнской платы. Очень часто
материнские платы крепятся непосредственно к корпусу с помощью винтов,
вкручиваемых в латунные стойки, которые вкручиваются соответственно в
стенку корпуса. Существует тип стоек, которые не прикручиваются, а
защелкиваются. В таком случае для монтажа необходимо закрепить защелки в
корпусе и положить на них материнскую плату.
Рис. 11. Монтаж материнской платы к стенке корпуса
Следующим шагом станет установка процессора в специальное гнездо
(сокет) материнской платы смотря на специальные указатели уголка в сокете и
на процессоре (рисунок 12) и фиксация его запирающим рычагом.
18

19.

Рис. 12. Сокет процессора
После следует установить охлаждение процессора, состоящие из
1. Теплоотводящих элементов, состоящих из алюминиевых трубок и
радиатора;
2. Вентилятора (кулера), осуществляющего обдув теплоотводящих
элементов для их охлаждения.
3. Термоинтерфейса (термопасты), которая наносится между процессором
и радиатором. Основным критерием качества термопасты является
теплопроводность, которая численно равна количеству теплоты, проходящей
через материал толщиной 1 м. и площадью 1 м2 за час при разности температур
на двух противоположных плоскостях в 1 К (Кельвин). Отсюда берется
величина теплопроводности – Ватт / (метр * Кельвин).
Установка радиатора и кулера показана на рисунке 13.
Рис. 13. Монтаж процессора на материнскую плату
19

20.

Затем осуществляется монтаж планок оперативной памяти в слоты DIMM.
Перед установкой убедитесь в том, что запирающие механизмы открыты в
обеих сторон. После этого планки оперативной памяти должны входит в слот
свободно, силу использовать не нужно во избежание повреждений материнской
платы.
Рис. 14. Установка модулей оперативной памяти
В последующем необходимо осуществить установку питающих кабелей в
соответствующие разъемы на материнской плате. Платы расширения
устанавливаются в слоты PCI, PCI-E или AGP (рисунок 15).
Рис. 15. Установка видеоадаптера в разъем системной платы
20

21.

Вопросы:
1. Перечислите основные инструменты для сборки ПЭВМ.
2. Как фиксируется центральный процессор в сокете?
3. Перечислите основные составляющие системы охлаждения процессора.
21

22.

Тема 1.4. Самотестирование после включения ПЭВМ и меню BIOS
После грамотной установки всех комплектующих можно запускать
персональный компьютер. После запуска компьютерная система проводит
самотестирование всех комплектующих. Эта процедура всегда выполняется
при включении, она называется самотестирование при включении питания
(Power On Self Test — POST). Зачастую у PC нет возможности вывести
сообщение об ошибке на экран дисплея, поэтому система выдает сообщения об
ошибке звуковыми сигналами с помощью динамика, или спикера. Звуковые
сигналы могут различаться в зависимости от производителя BIOS, но
существует перечень типичных звуковых сигналов, свойственных всем
производителям и возникающих при наиболее часто возникающих ошибках.
Таблица 3
Типовые звуковые сигналы POST-проверки
Звуковой сигнал
Значение сигнала
Один длинный и два коротких Проблема с видеоадаптером.
Один длинный сигнал
Проблема с оперативной памятью
Три коротких сигнала
Проблема с оперативной памятью
Пять коротких сигналов
Неисправность процессора.
Четыре длинных сигнала
Низкие
обороты
или
неисправность
вентилятора процессора
Не запускается система и нет Неисправность
блока
питания
или
звуковых сигналов.
подключение
комплектующих
не
по
спецификации
После прохождения POST-проверки появится возможность запуска
базовой системы ввода-вывода (basic input/output system, BIOS) путем нажатия
клавиши DEL или же, в редких случаях, путем нажатия функциональных
клавиш F1, F2 или F3. BIOSявляется интерфейсом между аппаратным и
программным обеспечением. BIOSне является стандартным ПО, так как
BIOSинтегрирован в микросхемах на материнской плате. BIOS содержит
базовые драйверы устройств, необходимые для запуска PC. Некоторые
драйвера вшиты в микросхему BIOS некоторых устройств, входящих в состав
PC, например видеоадаптеры, они всегда обладают собственной микросхемой
BIOS.
Также, на системной плате расположена микросхема RTC/NVRAM,
содержащая часы истинного времени и энергонезависимую память. Эта
микросхема представляет собой цифровой датчик времени с несколькими
дополнительными байтами памяти. Обычно она называется CMOSмикросхемой,
поскольку
создана
на
основе
комплементарных
металлооксидных полупроводников (complementary metal oxide semiconductor
— CMOS).
Таким образом, можно выделить четыре основные функции BIOS:
22

23.

1)
POST – тестирование при запуске PC основных комплектующих
системы: памяти, набора микросхем системной логики, видеокарты, носителей
жестких дисков и сменных носителей, устройств ввода-вывода и т.д.
2)
Setup BIOS – автоматическое конфигурирование параметров BIOS.
3)
Автозагрузчик операционной системы – подпрограмма для
обнаружения и запуска операционной системы. Подпрограмма, при
обнаружении загрузочного сектора на дисковых устройствах (его код
заканчивается байтами 55AAh), выполняет программный код MBRначальной
загрузки, считывая первый физический сектор загрузочного тома VBR (Volume
Boot Record).
4)
Набор драйверов для взаимодействия ОС и аппаратного
обеспечения при загрузке компьютерной системы.
В большинстве случаев меню BIOSсостоит из следующих пунктов:
1)
Main –главное меню;
2)
Advanced – расширенные настройки;
3)
Power – настройки питания системы;
4)
Boot – настройка загрузочных устройств;
5)
Tools – интегрированные в BIOSинструменты;
6)
Exit – сохранение измененных настроек и выход;
Навигация осуществляется с помощью клавиш-стрелок на клавиатуре.
Меню Main содержит основную информацию о компьютерной системе. В
пунктах меню System Information содержится информация о установленных
процессоре и оперативной памяти.
Меню Advancedсодержит все основные настройки BIOS, позволяющие
отключить запись в загрузочный сектор накопителя на жестких дисках,
включать и отключать кэш первого и второго уровня, поставить пароль на
BIOS, настроить работу USB-устройств, оверклокинг (разгон компьютерной
системы) и т.д.
Меню Powerпомогает отслеживать и настраивать параметры температуры
основных узлов системы, скорость работы вентиляторов, качество напряжения
по основным линиям.
Меню Boot отвечает за порядок загрузки системы с различных носителей и
накопителей. Также присутствует возможность загрузки с внешних
накопителей для установки и переустановки операционной системы.
Вопросы:
1. Какую функцию выполняет POST-проверка?
2. Какие клавиши запускают BIOS при запуске ПК?
3. Перечислите основные пункты меню BIOS и их назначение.
23

24.

Тема 1.5. Исследование накопителей информации ПЭВМ
Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) (HDD – Hard Disk
Drive) – основное устройство дисковой памяти современных персональных
компьютеров. Наряду с процессором и оперативной памятью жесткий диск
определяет
производительность
компьютера.
Основные
требования,
предъявляемые к накопителям на жестких дисках: большой объем информации
при малом времени доступа к ней, большая скорость передачи данных, высокая
надежность и малая стоимость. Типовые жесткие диски, устанавливаемые в
большинство современных ПЭВМ, имеют форм-фактор Slimline 3,5 дюйма.
Жесткие диски включают в себя электромеханическую и электронную
части. Основные элементы конструкции накопителя на жестких магнитных
дисках:
- магнитные диски;
- головки чтения/записи;
- механизм привода головок;
- двигатель привода дисков;
- печатная плата с электронной схемой управления;
- разъемы, элементы конфигурации и монтажа.
Вся электромеханическая часть накопителя – пакет дисков со
шпиндельным двигателем и блок привода головок – находится в гермоблоке
(HAD – Head Disk Assembly). Корпус жесткого диска имеет отверстие, закрытое
микрофильтром, для защиты рабочего слоя от попадания пыли и грязи. Через
это же отверстие выравнивается давление воздуха внутри накопителя и в
окружающей среде. На корпусе гермоблока размещается электронная плата
накопителя.
Диски (пластины) в количестве от одного до пяти изготавливают из
композиционного материала из стекла и керамики. Диски из стеклокерамики
прочны и обладают низким температурным коэффициентом линейного
расширения (ТКЛР).
Поверхность диска имеет магнитное покрытие (рабочий слой), способное
сохранять намагниченность после прекращения воздействия внешнего
магнитного поля. В современных дисках рабочий слой исполняют по
тонкопленочной технологии. На подложку диска наносится слой фосфида
никеля, а затем магнитный кобальтовый сплав толщиной 0,03 – 0,05 мкм.
Магнитный слой защищают покрытием толщиной 0,025 мкм, изготовленным на
основе карбида кремния.
В накопителях на жестких дисках для каждой стороны диска
предусмотрена своя головка чтения/записи (H – Head). Головки чтения записи
находятся на малом расстоянии от рабочей поверхности (10-5 мм), удерживаясь
над ней воздушным потоком. Все головки смонтированы на общем подвижном
каркасе и перемещаются одновременно. В современных накопителях
используются раздельные головки чтения и записи, скомпонованные в единую
сборку.
24

25.

Для считывания информации используются магниторезистивные головки
(MHR – Magneto-Resistance Head), основанные на анизотропии сопротивления
полупроводников в магнитном поле. Величина падения напряжения на
магниторезистивном датчике пропорциональна намагниченности участка
магнитной поверхности диска под головкой. В современных дисках используют
головки считывания на аномальном магниторезистивном эффекте (GMR – Giant
Magneto Resistive). Запись информации выполняется индуктивной головкой. От
каждой такой комбинированной головки отходит 4 проводника: одна пара от
электромагнитной головки записи (сопротивление постоянному току 8 – 10Ом),
вторая – от магниторезистивной головки чтения (около 30 Ом).
В качестве привода шпинделя используют трехфазные синхронные
двигатели. Схема управления двигателем обеспечивает пуск и остановку
шпинделя и поддерживает требуемую скорость с высокой точностью.
Шпиндельный двигатель – основной потребитель по шине +12 В.
Основные параметры накопителей на жестких дисках:
1) Форматированная емкость, Гбайт – объем хранимой полезной
информации;
2) Скорость вращения шпинделя, об/мин (RPM) – параметр, косвенно
свидетельствующий о производительности (внутренней) жесткого
диска. Типовое значение RPM для большинства современных жестких
дисков – 7200 об/мин. Для высокопроизводительных дисков скорость
вращения достигает значения 15000 об/мин;
3) Объем буферной памяти, используемой для ускорения процесса
чтения/записи. Объем буфера в современных жестких дисках
достигает значения 16 МБ.
Основные временные характеристики жестких дисков:
- время доступа (access time) – время от начала операции чтения до
момента, когда начинается чтение данных;
- время поиска (seek time) – время, которое необходимо для установки
головок в нужную позицию (на дорожку, где будут производиться операции
чтения/записи данных);
- среднее время поиска (average seek time) – усредненное время, требуемое
для установки головок на случайно заданную дорожку;
- время поиска при переходе на соседнюю дорожку (track-to-track seek
time) – время перехода головок с 1-й дорожки на 2-ю и т. д.
Интерфейс жесткого диска определяет способ подключения накопителя к
системной плате. Для жестких дисков, устанавливаемых в корпусе системного
блока, применяются 3 типа интерфейсов: ATA (IDE), SerialATA, SCSI.
Внешние диски могут подключаться через интерфейсы USB и IEEE 1394.
Интерфейс ATA (AT Attachment) был разработан для подключения
жестких дисков с собственным встроенным интерфейсом (IDE – Integrated
Device Electronics). Спецификация IDE определяет, что на системной плате
устанавливается контроллер IDE-интерфейса с двумя одинаковыми каналами, к
каждому из которых можно подключить до 2 равноправных устройств.
Состояние накопителя (Master и Slave) определяется положением
25

26.

переключателей (джамперов). До скорости передачи данных в 33 Мбайт/с
(UltraATA/33) включительно для IDE-интерфейса применяется 40-жильный
плоский кабель с 40-контактными разъемами и длиной не более 46 см (18
дюймов). Перекруток проводов не допускается. Для стандартов UltraATA/66,
UltraATA/100 и UltraATA/133 используют 80-жильный кабель.
Развитием
семейства
ATA
является
интерфейс
SerialATA
(последовательный ATA). Интерфейсный кабель SerialATA содержит две пары
сигнальных проводов (уровни логических сигналов 0,5 В) и три земляных
провода, шина питания состоит из 15 линий. Сигналы передаются в
дифференциальной форме. К каждому кабелю подключается только одно
устройство. Скорость передачи по интерфейсу SATA составляет 150 Мбайт/с,
SATAII – 300 МБ/c.
Диски с интерфейсом SCSI (Small Computer System Interface) –
высокопроизводительные устройства (скорость вращения шпинделя до 15000
об/мин) повышенной надежности. Такие диски используются в составе
серверных платформ и рабочих станций с RAID (Redundant Array of
Independent/Inexpensive Disks) контроллерами.
SCSI жесткие диски используют интерфейсыUltra160SCSI и Ultra320SCSI,
пропускная способность которых составляет 160 и 320 Мбайт/с соответственно.
Для SCSI-интерфейса применяется 50-жильный плоский кабель.
С аппаратной точки зрения жесткий диск можно представить как
совокупность секторов, адресуемых определенным способом (CHS –Cylinder
Head Sector или LBA –Logical Block Addressing), каждый сектор может быть
записан и считан (целиком) независимо от других. Сточки зрения
операционной системы интерес представляют не сектора, а файлы, которые
могут занимать произвольное количество секторов (в том числе и не целое).
Для упорядочения массива секторов и обеспечения доступа к файлам в состав
операционной системы входит файловая система, связанная с логической
структурой диска.
Поверхность жесткого диска делится на дорожки и секторы (S – Sectors).
Нумерация дорожек начинается с внешнего трека. Дорожка разбита на сектора,
которые являются минимальной единицей данных при доступе к накопителю.
Традиционно в каждом секторе хранится 512 байт информации.
Первоначально каждая дорожка была разбита на 17 секторов. Это
приводило к тому, что плотность записи на внешних дорожках была
значительно меньше, чем на центральных. Поэтому в современных
накопителях используется технология зональной записи (Zone Bit Recording).
Поверхность пластины разбивается на некоторое количество (более десяти)
концентрически расположенных зон. В каждой зоне дорожка содержит
определенное количество секторов, уменьшающееся от края к центру диска,
что позволяет повысить общую плотность записи.
Так как накопитель имеет несколько рабочих поверхностей, то
совокупность всех дорожек с одинаковыми номерами составляет цилиндр (С –
cylinder).
Общий объем накопителя определяется по формуле:
26

27.