《计算机维修技术第3版》第10章计算机系统故障原因分析.ppt

计算机维修技术第3版教学课件易建勋编著清华大学出版社2013年8月,本课件随教材免费赠送给读者，读者可自由播放、复制、分发本课件，也可对课件内容进行修改。课件中部分图片来自因特网公开的技术资料，这些图片的版权属于原作者。感谢在因特网上提供技术资料的企业和个人。本课件不得用于任何商业用途。课件版权属于作者和清华大学出版社，其他任何单位和个人都不得对本课件进行销售或修改后销售。作者：易建勋2013年8月,作者声明,第10章计算机系统故障原因分析,10.1计算机故障特点分析10.1.1计算机故障发生规律10.1.2导致硬件故障的因素10.1.3导致软件故障的因素10.1.4导致环境故障的因素10.2计算机启动过程分析10.2.1开机上电过程分析10.2.2POST上电自检分析10.2.3MBR引导过程分析10.2.4装载操作系统过程分析10.2.5运行操作系统过程分析,10.3计算机典型故障分析10.3.1死机故障现象分析10.3.2速度过慢故障分析10.3.3开机启动故障分析10.3.4外部接口故障分析10.4计算机常见故障分析10.4.1随机性故障分析10.4.2不兼容故障分析10.4.3硬件烧毁故障分析10.4.4常见故障原因分析,10.1计算机故障特点分析,10.1.1计算机故障发生规律,梯田曲线计算机故障的发生规律呈现梯田曲线规律。规律：性能稳定期、故障多发期、产品淘汰期。,10.1.1计算机故障发生规律,1性能稳定期故障率较低；性能稳定期大约1年左右；故障类型主要为软件故障和环境故障。2故障多发期电子元件老化；元件材料缺陷；软件故障增加；计算机病毒的破坏；软件相互冲突等。环境：潮湿、高温、灰尘、静电积累、浪涌电流等。时期：24年左右。,10.1.1计算机故障发生规律,3产品淘汰期时期：35年软件故障不断增加；软件的不断升级。产品淘汰的主要原因是不能满足软件发展的需要。,10.1.2导致硬件故障的因素,1电子元件失效原因分析温度温度超过60时，电子元件容易发生故障；温度每上升10，电子元件可靠性降低25左右。理想环境温度在1030之内。湿度湿度过高会使电子元件遭到腐蚀或短路。湿度过低极易产生静电。相对湿度应控制在4060为宜。,10.1.2导致硬件故障的因素,振动使内部有缺陷的电子元件加速失效；造成电路接触不良；造成线路断裂等。电压电容失效率正比于电容电压的5次幂。漏电电解电容发热及漏液；印制电路和元器件漏电；机箱漏电等。原因：灰尘，潮湿空气，静电积累，电磁感应等。,10.1.2导致硬件故障的因素,2机械部件失效原因分析接触不良工艺缺陷板卡金手指擦伤；插座簧片材料应力释放不充分；插座簧片变形等。机械变形光驱激光头定位偏移；键盘按键失效；光驱夹紧机构松动等。板卡与插座之间变形，会导致接触不良。,10.1.3导致软件故障的因素,1软件设计中存在的问题软件设计错误或漏洞。软件越做越大，越来越复杂，错误不可避免。2操作系统设计中存在的问题Windows易用性设计原则。3软件应用中存在的兼容性问题应用软件与操作系统存在冲突或不匹配。应用软件与应用软件之间存在冲突。应用软件新旧版本之间的冲突等。,10.1.4导致环境故障的因素,1电源插座和开关主机电源功率不够。设备电源插头/插座接触不良。2系统设置问题显示器面板调整参数设置混乱。音箱音量开关关闭等。3系统新特性如节能功能自动关闭显示器，硬盘的电源等。,10.1.4导致环境故障的因素,4灰尘的影响灰尘使电路板的线路、插座等部件出现氧化现象，造成干扰信号，导致故障不断。灰尘造成集成电路芯片散热不良等。5人为故障人为拉断电缆或接错电缆；人为带电插拔；人为强行关机；人为硬盘振动等。,10.1.4导致环境故障的因素,【补充】机箱内部灰尘,10.2计算机启动过程分析,10.2.1开机上电过程分析,1系统引导过程(1)系统上电(2)POST(上电自检)(3)运行主引导记录(4)装载操作系统(5)运行操作系统,10.2.1开机上电过程分析,2开机上电过程ATX电源启动后，计算机并不马上工作。电源采取了一系列保护设备安全的措施。电源从起振到稳定之间，有一段延迟时间。各组电压稳定后，电源输出PW_OK信号。PW_OK为高电平时，表示电源正常。如果主板没有接收到这个信号，时钟芯片会持续向CPU发送复位信号，CPU不工作。,10.2.1开机上电过程分析,主机上电时序,10.2.2POST上电自检分析,1POST检测顺序核心部件检测：检测CPU校验BIOS正确性检测CMOS芯片检测北桥芯片检测南桥芯片检测键盘控制器检测前16KB内存检测显卡BIOS检测中断控制器检测高速缓冲控制器。以上测试如果部件有故障，计算机会处于挂起状态，这些故障称为致命性故障。非核心部件检测：检测CMOS配置数据检测显卡检测16KB以上的DRAM检测键盘检测串行接口检测硬盘检测其它设备。,10.2.2POST上电自检分析,2检测核心部件的正确性POST发现致命性故障时，不能给出提示或信号。对于非致命性故障，会用喇叭鸣笛来报告错误；鸣笛声的长短和次数代表了错误的类型。,10.2.2POST上电自检分析,3初始化主要部件初始化北桥芯片和系统总线。初始化南桥芯片和外设总线。初始化中断控制器。初始化DMA控制器。初始化定时器/计数器。初始化各种外设总线。初始化其他功能芯片（如音频，网络，外设芯片）。调用外设BIOS调用显卡BIOS。调用其他BIOS程序（如硬盘固件等）。,10.2.1开机上电过程分析,北桥芯片初始化过程,10.2.1开机上电过程分析,计算机开机时序,10.2.2POST上电自检分析,调用显卡BIOS,10.2.2POST上电自检分析,【补充】显卡BIOS显示,10.2.2POST上电自检分析,调用显卡BIOS,10.2.2POST上电自检分析,8显示资源列表POST完成后，清屏并显示“资源列表”。显示资源列表说明硬件没有致命性故障（硬盘除外）。,10.2.2POST上电自检分析,资源列表,10.2.2POST上电自检分析,10运行INT13H（INT19）POST的最后一项工作，即根据BIOS指定的启动顺序从硬盘搜索启动程序。如果找到启动程序，系统不可屏蔽中断NMI有效，并执行硬盘中断服务程序INT13H；主机喇叭蜂鸣一声，表示POST检测成功并结束。这时系统控制权交给INT13H。,10.2.3MBR引导过程分析,1硬盘系统区结构FAT32文件系统结构MBR（主引导记录）OBR（操作系统引导记录）FAT（文件分配表）DIR（根目录表）DATA（用户数据区）系统扇区为20100MB左右。系统扇区不可见。,10.2.3MBR引导过程分析,2INT13H进行系统引导MBR运行过程INT13H寻找硬盘中的主引导记录（MBR）；读取MBR，执行其中的程序代码；检查分区表是否正确；确定活动分区（一般为C盘）；将硬盘中的OBR（操作系统引导记录）装入内存；POST自检结束，控制权交由操作系统。,10.2.3MBR引导过程分析,如果系统扇区发生故障，会导致引导失败。如果硬盘没有主引导记录或主引导记录损坏；BIOS转入第2引导盘（光盘）进行查找；如果没有找到系统引导盘，则系统待机。,10.2.4装载操作系统过程分析,1WindowsXP引导机制操作系统取得控制权后，将NTLDR（WinXP引导文件）或BOOTMGR（Win7引导文件）调入内存执行，这时操作系统开始启动。,10.2.4装载操作系统过程分析,WindowsXP核心引导文件（1）Ntldr功能：解析Boot.ini文件，装载操作系统。（2）Boot.ini功能：建立启动系统选择菜单文件。（3）NTDETECT.COM功能：检测可用硬件设备并建立硬件列表。（4）Ntoskrnl.exe功能：Windows内核文件，系统配置的集合。（5）Device功能：各种设备的驱动文件。（6）HAL.dll功能：硬件抽象层软件。,10.2.4装载操作系统过程分析,【补充】WindowsXP核心引导文件,10.2.4装载操作系统过程分析,【补充】Windows启动菜单,10.2.4装载操作系统过程分析,【补充】Linux启动菜单,10.2.4装载操作系统过程分析,2Windows7引导机制Win7抛弃了NTLDR+boot.ini的引导机制；采用bootmgr+boot目录+BCD文件的引导机制。Windows7引导顺序开机上电POST读取硬盘主引导记录读取分区表读取活动主分区的分区引导记录读取bootmgr（引导管理器文件）寻找boot目录下的BCD文件（引导配置数据）显示启动菜单用户如果选择“Windows7”菜单bootmgr去启动盘寻找winload.exe文件通过winload.exe加载Windows7内核启动Windows7操作系统。,10.2.5运行操作系统过程分析,WindowsXP运行过程运行NTDETECT.COM收集计算机硬件设备列表；将设备列表返回给NTLDR；NTLDR将硬件设备信息加载到注册表中；硬件设备检测结束后，进入系统配置阶段。运行Ntldr装载NToskrnl.exe、HAL.dll等核心文件；读入注册表信息；加载设备驱动程序。运行Ntoskrnl.exe进行初始化；执行程序子系统；启动设备驱动程序；运行Smss.exe程序。,10.2.5运行操作系统过程分析,运行Smss.exe初始化注册表，创建系统环境变量；加载Win32k.sys内核模块；启动子系统进程Csrss；启动登陆进程Winlogon等。运行Winlogon创建初始窗口和桌面对象等；加载设备驱动程序；加载本机安全验证子系统进程（Lsass.exe）。运行Services.exe加载所有在注册表中登记为开机自动启动的程序；用户登录，系统启动成功。,10.2.5运行操作系统过程分析,运行用户常驻内存程序显示桌面，Windows引导系统过程结束。运行系统自带程序：如时间显示，汉字输入法等；运行用户安装的常据内存程序：杀毒程序，防火墙程序，QQ等应用程序。,10.2.5运行操作系统过程分析,Windows进入桌面,10.3计算机典型故障分析,10.3.1死机故障现象分析,1死机故障现象计算机在工作状态下，系统不能使用。一般情况下，重启后能够正常使用。故障现象：系统不工作，显示内容固定不变；屏幕出现蓝屏；键盘不能输入，鼠标不能移动；软件运行非正常中断等现象。原因：硬件、软件、环境。,10.3.1死机故障现象分析,2硬件设备方面的原因设备工作温度过高。BIOS参数设置过高。硬盘扇区故障。,10.3.1死机故障现象分析,3操作系统方面的原因注册表错误驱动程序冲突系统资源耗尽虚拟内存不足动态链接库文件删除,10.3.1死机故障现象分析,4应用软件方面的原因软件兼容性不好软件内存分配不合理计算机内存较小程序浮点运算工作量巨大计算机病毒,10.3.1死机故障现象分析,5自检失败死机故障分析自检失败的主要原因是硬件故障。进行常规检查线路连接故障接触性故障器件损坏故障等利用测试卡进行检查对照测试卡显示的故障代码，检查相关部件。,10.3.1死机故障现象分析,6蓝屏死机故障分析故障原因驱动程序不兼容；硬盘扇区逻辑错误；应用程序导致内存溢出；CPU温度过高；北桥芯片温度过高；硬盘温度过高；电源功率不足；显卡接触不良；内存条接触不良，内存条质量不稳定；BIOS设置错误等。,10.3.1死机故障现象分析,Windows7/8蓝屏故障现象,10.3.2速度过慢故障分析,1硬件方面的原因CPU发热USB外设的影响,10.3.2速度过慢故障分析,2软件方面的原因操作系统方面的原因软件自动升级注册表臃肿安装了太多字体临时文件造成的磁盘碎片常驻内存程序太多IP地址造成的影响,10.3.3开机启动故障分析,1不能开机故障分析断路故障电源线断裂保险丝熔断电阻或电容连接断开电阻烧焦断路PCB板线路断裂或脱落PCB板金属化孔断裂元器件损坏引起的断路等。,10.3.3开机启动故障分析,短路故障电源短路；电容击穿短路；二极管或三极管击穿短路；焊点松动短路；焊接时间过长造成线路脱落的短路；元器件击穿造成的短路；元器件引脚相碰；散热板之间相互接触等。,10.3.3开机启动故障分析,其他原因主机致命性故障，主板或电源进入保护性停机状态；硬盘存在坏道，坏扇区或坏簇，导致数据不能读出；电源状态不稳定，干扰过大电源功率不足等；用户运行了过多的进程；外设损坏，系统检测这些设备时死机。,10.3.3开机启动故障分析,2突然重启故障分析计算机病毒干扰会市电电压不稳定电源插座接线不良，有虚接现象CPU散热不良，温度过高主板电源插座引脚虚焊主机外设太多，超过了电源的额定功率。,10.3.4外部接口故障分析,1USB接口故障驱动程序错误USB接口功率不够USB线路过长接口元件损坏USB外设故障,10.4计算机常见故障分析,10.4.1随机性故障分析,随机性故障主要原因硬件品质不良环境干扰计算机病毒等集成电路芯片质量问题芯片时序不匹配芯片热稳定性差电路抗干扰能力差,10.4.1随机性故障分析,接口电源负载驱动能力不够电路板插座或接头接触不良板卡灰尘太多,10.4.2不兼容故障分析,1主板与内存条不兼容尺寸不规范。金手指氧化插座质量不佳兼容性不好,10.4.2不兼容故障分析,2主板与显卡不兼容3主板供电不足造成的兼容性故障4主板和硬盘不兼容5耳机与音频输出接口阻抗不匹配6操作系统的兼容性问题,10.4.3硬件烧毁故障分析,1静电放电（ESD）引起的硬件烧毁CMOS器件的输入阻抗大，很容易被静电击穿。人体与金属物品接触时，产生的瞬间电压可达到7000V左右，这个电压足以烧毁电子元件。故障现象正常使用中突然死机，重启不亮；插拔USB设备时死机，重启不亮等。,10.4.3硬件烧毁故障分析,3浪涌电压和浪涌电流引起的硬件烧毁浪涌电压可能超过2kV，时间在微秒级。浪涌电流是造成芯片损坏的重要因素。4其他原因引起的硬件烧毁器件老化会导致电气参数的改变，导致芯片发热量激增并最终烧毁。如果散热不良，造成热量聚集现象，当温度超过材料的燃点时，就会将器件或电路板烧焦。,10.4.4常见故障原因分析,计算机常见故障原因分析1,10.4.4常见故障原因分析,计算机常见故障原因分析2,10.4.4常见故障原因分析,计算机常见故障原因分析3,10.4.4常见故障原因分析,计算机常见故障原因分析4,课程作业与讨论,讨论：（1）能不能设计一台不死机的计算机？（2）如何根据资源列表判断故障类型？（3）如何根据梯田曲线购置计算机？（4）如何判断死机故障原因？【本章结束】,