計算機維修技術(shù)第3版

第10章計算機系統(tǒng)故障原因分析

易建勛編著

清華大學(xué)出版社

2013年8月本課件隨教材免費贈送給讀者，讀者可自由播放、復(fù)制、分發(fā)本課件，也可對課件內(nèi)容進(jìn)行修改。課件中部分圖片來自因特網(wǎng)公開的技術(shù)資料，這些圖片的版權(quán)屬于原作者。感謝在因特網(wǎng)上提供技術(shù)資料的企業(yè)和個人。本課件不得用于任何商業(yè)用途。課件版權(quán)屬于作者和清華大學(xué)出版社，其他任何單位和個人都不得對本課件進(jìn)行銷售或修改后銷售。作者：易建勛2013年8月

作者聲明第10章計算機系統(tǒng)故障原因分析10.1計算機故障特點分析10.1.1計算機故障發(fā)生規(guī)律10.1.2導(dǎo)致硬件故障的因素10.1.3導(dǎo)致軟件故障的因素10.1.4導(dǎo)致環(huán)境故障的因素10.2計算機啟動過程分析10.2.1開機上電過程分析10.2.2POST上電自檢分析10.2.3MBR引導(dǎo)過程分析10.2.4裝載操作系統(tǒng)過程分析10.2.5運行操作系統(tǒng)過程分析10.3計算機典型故障分析10.3.1死機故障現(xiàn)象分析10.3.2速度過慢故障分析10.3.3開機啟動故障分析10.3.4外部接口故障分析10.4計算機常見故障分析10.4.1隨機性故障分析10.4.2不兼容故障分析10.4.3硬件燒毀故障分析10.4.4常見故障原因分析10.1計算機故障特點分析10.1.1計算機故障發(fā)生規(guī)律梯田曲線計算機故障的發(fā)生規(guī)律呈現(xiàn)梯田曲線規(guī)律。規(guī)律：性能穩(wěn)定期、故障多發(fā)期、產(chǎn)品淘汰期。10.1.1計算機故障發(fā)生規(guī)律1．性能穩(wěn)定期故障率較低；性能穩(wěn)定期大約1年左右；故障類型主要為軟件故障和環(huán)境故障。2．故障多發(fā)期電子元件老化；元件材料缺陷；軟件故障增加；計算機病毒的破壞；軟件相互沖突等。環(huán)境：潮濕、高溫、灰塵、靜電積累、浪涌電流等。時期：2～4年左右。10.1.2導(dǎo)致硬件故障的因素振動使內(nèi)部有缺陷的電子元件加速失效；造成電路接觸不良；造成線路斷裂等。電壓電容失效率正比于電容電壓的5次冪。漏電電解電容發(fā)熱及漏液；印制電路和元器件漏電；機箱漏電等。原因：灰塵，潮濕空氣，靜電積累，電磁感應(yīng)等。10.1.2導(dǎo)致硬件故障的因素2．機械部件失效原因分析接觸不良工藝缺陷板卡金手指擦傷；插座簧片材料應(yīng)力釋放不充分；插座簧片變形等。機械變形光驅(qū)激光頭定位偏移；鍵盤按鍵失效；光驅(qū)夾緊機構(gòu)松動等。板卡與插座之間變形，會導(dǎo)致接觸不良。10.1.3導(dǎo)致軟件故障的因素1．軟件設(shè)計中存在的問題軟件設(shè)計錯誤或漏洞。軟件越做越大，越來越復(fù)雜，錯誤不可避免。2．操作系統(tǒng)設(shè)計中存在的問題Windows易用性設(shè)計原則。3．軟件應(yīng)用中存在的兼容性問題應(yīng)用軟件與操作系統(tǒng)存在沖突或不匹配。應(yīng)用軟件與應(yīng)用軟件之間存在沖突。應(yīng)用軟件新舊版本之間的沖突等。10.1.4導(dǎo)致環(huán)境故障的因素1．電源插座和開關(guān)主機電源功率不夠。設(shè)備電源插頭/插座接觸不良。2．系統(tǒng)設(shè)置問題顯示器面板調(diào)整參數(shù)設(shè)置混亂。音箱音量開關(guān)關(guān)閉等。3．系統(tǒng)新特性如節(jié)能功能自動關(guān)閉顯示器，硬盤的電源等。10.1.4導(dǎo)致環(huán)境故障的因素4．灰塵的影響灰塵使電路板的線路、插座等部件出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，造成干擾信號，導(dǎo)致故障不斷?；覊m造成集成電路芯片散熱不良等。5．人為故障人為拉斷電纜或接錯電纜；人為帶電插拔；人為強行關(guān)機；人為硬盤振動等。10.1.4導(dǎo)致環(huán)境故障的因素【補充】機箱內(nèi)部灰塵10.2計算機啟動過程分析10.2.1開機上電過程分析1．系統(tǒng)引導(dǎo)過程(1)系統(tǒng)上電(2)POST(上電自檢)(3)運行主引導(dǎo)記錄(4)裝載操作系統(tǒng)(5)運行操作系統(tǒng)10.2.1開機上電過程分析2．開機上電過程ATX電源啟動后，計算機并不馬上工作。電源采取了一系列保護(hù)設(shè)備安全的措施。電源從起振到穩(wěn)定之間，有一段延遲時間。各組電壓穩(wěn)定后，電源輸出PW_OK信號。PW_OK為高電平時，表示電源正常。如果主板沒有接收到這個信號，時鐘芯片會持續(xù)向CPU發(fā)送復(fù)位信號，CPU不工作。10.2.1開機上電過程分析主機上電時序10.2.2POST上電自檢分析1．POST檢測順序核心部件檢測：檢測CPU→校驗BIOS正確性→檢測CMOS芯片→檢測北橋芯片→檢測南橋芯片→檢測鍵盤控制器→檢測前16KB內(nèi)存→檢測顯卡BIOS→檢測中斷控制器→檢測高速緩沖控制器。以上測試如果部件有故障，計算機會處于掛起狀態(tài)，這些故障稱為致命性故障。非核心部件檢測：檢測CMOS配置數(shù)據(jù)→檢測顯卡→檢測16KB以上的DRAM→檢測鍵盤→檢測串行接口→檢測硬盤→檢測其它設(shè)備。10.2.2POST上電自檢分析2．檢測核心部件的正確性POST發(fā)現(xiàn)致命性故障時，不能給出提示或信號。對于非致命性故障，會用喇叭鳴笛來報告錯誤；鳴笛聲的長短和次數(shù)代表了錯誤的類型。10.2.2POST上電自檢分析3．初始化主要部件初始化北橋芯片和系統(tǒng)總線。初始化南橋芯片和外設(shè)總線。初始化中斷控制器。初始化DMA控制器。初始化定時器/計數(shù)器。初始化各種外設(shè)總線。初始化其他功能芯片（如音頻，網(wǎng)絡(luò)，外設(shè)芯片）。調(diào)用外設(shè)BIOS調(diào)用顯卡BIOS。調(diào)用其他BIOS程序（如硬盤固件等）。10.2.1開機上電過程分析北橋芯片初始化過程10.2.1開機上電過程分析計算機開機時序10.2.2POST上電自檢分析調(diào)用顯卡BIOS10.2.2POST上電自檢分析【補充】顯卡BIOS顯示10.2.2POST上電自檢分析調(diào)用顯卡BIOS10.2.2POST上電自檢分析8．顯示資源列表POST完成后，清屏并顯示“資源列表”。顯示資源列表說明硬件沒有致命性故障（硬盤除外）。10.2.2POST上電自檢分析資源列表10.2.2POST上電自檢分析10．運行INT13H（INT19）POST的最后一項工作，即根據(jù)BIOS指定的啟動順序從硬盤搜索啟動程序。如果找到啟動程序，系統(tǒng)不可屏蔽中斷NMI有效，并執(zhí)行硬盤中斷服務(wù)程序INT13H；主機喇叭蜂鳴一聲，表示POST檢測成功并結(jié)束。這時系統(tǒng)控制權(quán)交給INT13H。10.2.3MBR引導(dǎo)過程分析1．硬盤系統(tǒng)區(qū)結(jié)構(gòu)FAT32文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)MBR（主引導(dǎo)記錄）OBR（操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄）FAT（文件分配表）DIR（根目錄表）DATA（用戶數(shù)據(jù)區(qū)）系統(tǒng)扇區(qū)為20～100MB左右。系統(tǒng)扇區(qū)不可見。10.2.3MBR引導(dǎo)過程分析2．INT13H進(jìn)行系統(tǒng)引導(dǎo)MBR運行過程INT13H尋找硬盤中的主引導(dǎo)記錄（MBR）；讀取MBR，執(zhí)行其中的程序代碼；檢查分區(qū)表是否正確；確定活動分區(qū)（一般為C盤）；將硬盤中的OBR（操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄）裝入內(nèi)存；POST自檢結(jié)束，控制權(quán)交由操作系統(tǒng)。10.2.3MBR引導(dǎo)過程分析如果系統(tǒng)扇區(qū)發(fā)生故障，會導(dǎo)致引導(dǎo)失敗。如果硬盤沒有主引導(dǎo)記錄或主引導(dǎo)記錄損壞；BIOS轉(zhuǎn)入第2引導(dǎo)盤（光盤）進(jìn)行查找；如果沒有找到系統(tǒng)引導(dǎo)盤，則系統(tǒng)待機。10.2.4裝載操作系統(tǒng)過程分析1．WindowsXP引導(dǎo)機制操作系統(tǒng)取得控制權(quán)后，將NTLDR（WinXP引導(dǎo)文件）或BOOTMGR（Win7引導(dǎo)文件）調(diào)入內(nèi)存執(zhí)行，這時操作系統(tǒng)開始啟動。10.2.4裝載操作系統(tǒng)過程分析WindowsXP核心引導(dǎo)文件（1）Ntldr功能：解析Boot.ini文件，裝載操作系統(tǒng)。（2）Boot.ini功能：建立啟動系統(tǒng)選擇菜單文件。（3）NTDETECT.COM功能：檢測可用硬件設(shè)備并建立硬件列表。（4）Ntoskrnl.exe功能：Windows內(nèi)核文件，系統(tǒng)配置的集合。（5）Device功能：各種設(shè)備的驅(qū)動文件。（6）HAL.dll功能：硬件抽象層軟件。10.2.4裝載操作系統(tǒng)過程分析【補充】WindowsXP核心引導(dǎo)文件10.2.4裝載操作系統(tǒng)過程分析【補充】Windows啟動菜單10.2.4裝載操作系統(tǒng)過程分析【補充】Linux啟動菜單10.2.4裝載操作系統(tǒng)過程分析2．Windows7引導(dǎo)機制Win7拋棄了NTLDR+boot.ini的引導(dǎo)機制；采用bootmgr+boot目錄+BCD文件的引導(dǎo)機制。Windows7引導(dǎo)順序開機上電→POST→讀取硬盤主引導(dǎo)記錄→讀取分區(qū)表→讀取活動主分區(qū)的分區(qū)引導(dǎo)記錄→讀取bootmgr（引導(dǎo)管理器文件）→尋找boot目錄下的BCD文件（引導(dǎo)配置數(shù)據(jù)）→顯示啟動菜單→用戶如果選擇“Windows7”菜單→bootmgr去啟動盤尋找winload.exe文件→通過winload.exe加載Windows7內(nèi)核→啟動Windows7操作系統(tǒng)。10.2.5運行操作系統(tǒng)過程分析WindowsXP運行過程運行NTDETECT.COM收集計算機硬件設(shè)備列表；將設(shè)備列表返回給NTLDR；NTLDR將硬件設(shè)備信息加載到注冊表中；硬件設(shè)備檢測結(jié)束后，進(jìn)入系統(tǒng)配置階段。運行Ntldr裝載NToskrnl.exe、HAL.dll等核心文件；讀入注冊表信息；加載設(shè)備驅(qū)動程序。運行Ntoskrnl.exe進(jìn)行初始化；執(zhí)行程序子系統(tǒng)；啟動設(shè)備驅(qū)動程序；運行Smss.exe程序。10.2.5運行操作系統(tǒng)過程分析運行Smss.exe初始化注冊表，創(chuàng)建系統(tǒng)環(huán)境變量；加載Win32k.sys內(nèi)核模塊；啟動子系統(tǒng)進(jìn)程Csrss；啟動登陸進(jìn)程Winlogon等。運行Winlogon創(chuàng)建初始窗口和桌面對象等；加載設(shè)備驅(qū)動程序；加載本機安全驗證子系統(tǒng)進(jìn)程（Lsass.exe）。運行Services.exe加載所有在注冊表中登記為開機自動啟動的程序；用戶登錄，系統(tǒng)啟動成功。10.2.5運行操作系統(tǒng)過程分析運行用戶常駐內(nèi)存程序顯示桌面，Windows引導(dǎo)系統(tǒng)過程結(jié)束。運行系統(tǒng)自帶程序：如時間顯示，漢字輸入法等；運行用戶安裝的常據(jù)內(nèi)存程序：殺毒程序，防火墻程序，QQ等應(yīng)用程序。10.2.5運行操作系統(tǒng)過程分析Windows進(jìn)入桌面10.3計算機典型故障分析10.3.1死機故障現(xiàn)象分析1．死機故障現(xiàn)象計算機在工作狀態(tài)下，系統(tǒng)不能使用。一般情況下，重啟后能夠正常使用。故障現(xiàn)象：系統(tǒng)不工作，顯示內(nèi)容固定不變；屏幕出現(xiàn)藍(lán)屏；鍵盤不能輸入，鼠標(biāo)不能移動；軟件運行非正常中斷等現(xiàn)象。原因：硬件、軟件、環(huán)境。10.3.1死機故障現(xiàn)象分析2．硬件設(shè)備方面的原因設(shè)備工作溫度過高。BIOS參數(shù)設(shè)置過高。硬盤扇區(qū)故障。10.3.1死機故障現(xiàn)象分析3．操作系統(tǒng)方面的原因注冊表錯誤驅(qū)動程序沖突系統(tǒng)資源耗盡虛擬內(nèi)存不足動態(tài)鏈接庫文件刪除10.3.1死機故障現(xiàn)象分析4．應(yīng)用軟件方面的原因軟件兼容性不好軟件內(nèi)存分配不合理計算機內(nèi)存較小程序浮點運算工作量巨大計算機病毒10.3.1死機故障現(xiàn)象分析5．自檢失敗死機故障分析自檢失敗的主要原因是硬件故障。進(jìn)行常規(guī)檢查線路連接故障接觸性故障器件損壞故障等利用測試卡進(jìn)行檢查對照測試卡顯示的故障代碼，檢查相關(guān)部件。10.3.1死機故障現(xiàn)象分析6．藍(lán)屏死機故障分析故障原因驅(qū)動程序不兼容；硬盤扇區(qū)邏輯錯誤；應(yīng)用程序?qū)е聝?nèi)存溢出；CPU溫度過高；北橋芯片溫度過高；硬盤溫度過高；電源功率不足；顯卡接觸不良；內(nèi)存條接觸不良，內(nèi)存條質(zhì)量不穩(wěn)定；

BIOS設(shè)置錯誤等。10.3.1死機故障現(xiàn)象分析Windows7/8藍(lán)屏故障現(xiàn)象10.3.2速度過慢故障分析1．硬件方面的原因CPU發(fā)熱USB外設(shè)的影響10.3.2速度過慢故障分析2．軟件方面的原因操作系統(tǒng)方面的原因軟件自動升級注冊表臃腫安裝了太多字體臨時文件造成的磁盤碎片常駐內(nèi)存程序太多IP地址造成的影響10.3.3開機啟動故障分析1．不能開機故障分析斷路故障電源線斷裂保險絲熔斷電阻或電容連接斷開電阻燒焦斷路PCB板線路斷裂或脫落PCB板金屬化孔斷裂元器件損壞引起的斷路等。10.3.3開機啟動故障分析短路故障電源短路；電容擊穿短路；二極管或三極管擊穿短路；焊點松動短路；焊接時間過長造成線路脫落的短路；元器件擊穿造成的短路；元器件引腳相碰；散熱板之間相互接觸等。10.3.3開機啟動故障分析其他原因主機致命性故障，主板或電源進(jìn)入保護(hù)性停機狀態(tài)；硬盤存在壞道，壞扇區(qū)或壞簇，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能讀出；電源狀態(tài)不穩(wěn)定，干擾過大‘電源功率不足等；用戶運行了過多的進(jìn)程；外設(shè)損壞，系統(tǒng)檢測這些設(shè)備時死機。10.3.3開機啟動故障分析2．突然重啟故障分析計算機病毒干擾會市電電壓不穩(wěn)定電源插座接線不良，有虛接現(xiàn)象CPU散熱不良，溫度過高主板電源插座引腳虛焊主機外設(shè)太多，超過了電源的額定功率。10.3.4外部接口故障分析1．USB接口故障驅(qū)動程序錯誤USB接口功率不夠USB線路過長接口元件損壞USB外設(shè)故障10.4計算機常見故障分析10.4.1隨機性故障分析隨機性故障主要原因硬件品質(zhì)不良環(huán)境干擾計算機病毒等集成電路芯片質(zhì)量問題芯片時序不匹配芯片熱穩(wěn)定性差電路抗干擾能力差10.4.1隨機性故障分析接口電源負(fù)載驅(qū)動能力不夠電路板插座或接頭接觸不良板卡灰塵太多10.4.2不兼容故障分析1．主板與內(nèi)存條不兼容尺寸不規(guī)范。金手指氧化插座質(zhì)量不佳兼容性不好10.4.2不兼容故障分析2．主板與顯卡不兼容3．主板供電不足造成的兼容性故障4．主板和硬盤不兼容5．耳機與音頻輸出接口阻抗不匹配6．操作系統(tǒng)的兼容性問題10.4.3硬件燒毀故障分析1．靜電放電（ESD）引起的硬件燒毀CMOS器件的輸入阻抗大，很容易被靜電擊穿。人體與金屬物品接觸時，產(chǎn)生的瞬間電壓可達(dá)到7000V左右，這個電壓足以燒毀電子元件。故障現(xiàn)象正常使用中突然死機，重啟不亮；插拔USB設(shè)備時死機，重啟不亮等。10.4.3硬件燒毀故障分析3．浪涌電壓和浪涌電流引起的硬件燒毀浪涌電壓可能超過2kV，時間在微秒級。浪涌電流是造成芯片損壞的重要因素。4．其他原因引起的硬件燒毀器件老化會導(dǎo)致電氣參數(shù)的改變，導(dǎo)致芯片發(fā)熱量激增并最終燒毀。如果散熱不良，造成熱量聚集現(xiàn)象，當(dāng)溫度超過材料的燃點時，就會將器件或電路板燒焦。10.4.4常見故障原因分析計算機常見故障原因分析1故障現(xiàn)象故

障

主

要

原

因

分

析不能啟動環(huán)境：無電源；市電電壓過低；電源線路接觸不良等軟件：系統(tǒng)引導(dǎo)文件損壞；計算機病毒；BIOS設(shè)置錯誤等硬件：主板自動保護(hù)；電源自動保護(hù)；復(fù)位按鍵卡死等系統(tǒng)死機環(huán)境：電壓過低；環(huán)境干擾等軟件：引導(dǎo)文件損壞；驅(qū)動程序錯誤；計算機病毒；軟件錯誤；啟動進(jìn)程過多等硬件：主板電路保護(hù)；內(nèi)存接觸不良；硬盤出錯；復(fù)位鍵接觸不良等系統(tǒng)自動重啟環(huán)境：市電瞬間斷電；電源接線盒跳火花；空調(diào)和冰箱的啟停等軟件：程序沖突錯誤；計算機病毒等硬件：內(nèi)存出錯；主板自動保護(hù)；電源自動保護(hù)；CPU超頻等10.4.4常見故障原因分析計算機常見故障原因分析2故障現(xiàn)象故障主要原因分析顯示器黑屏環(huán)境：無電源；市電電壓過低等軟件：驅(qū)動程序錯誤；屏幕保護(hù)；BIOS電源管理設(shè)置不當(dāng)?shù)扔布猴@示器故障；顯卡GPU發(fā)熱；信號線接觸不良；電路自動保護(hù)等運行速度降低環(huán)境：無關(guān)軟件：運行進(jìn)程太多；某些程序消耗資源太多；打開窗口太多；安裝軟件太多；系統(tǒng)引導(dǎo)分區(qū)剩余空間太??；注冊表龐大；BIOS設(shè)置不當(dāng)；硬盤上垃圾文件太多；驅(qū)動程序不當(dāng)；計算機病毒等硬件：配置太低；部件老化；CPU溫度過高自動降頻；顯卡GPU發(fā)熱；硬件沖突等軟件運行出錯環(huán)