2022年笔记本开机过程★★★ .pdf

1 笔记本开机过程笔记本开机过程（超详细）在没有任何的电力设备在供电（没电池和电源）时，机器内部只有RTC电路在运作，南桥上会接有一个3V 的纽扣电池来供给RTC(实时时钟)电力，以保持内部时间的运行和CMOS 信息。在插上电池或者电源的时候，机器内部的单片机EC(开机控制芯片)就 Reset(复位)并开始工作，等待用户按下 Power(电源开关)键。在此期间的时序是：ALWAYS(市电)电开启以后，EC Reset 并开始运行，随后发给南桥一个称为RSMRST#(注:RSMRST#是通知南桥5VSB(SB 意思为电脑电源的辅助电源，它提供给电脑待机器件电源的，主要提供给机箱开关，网卡等等需要唤醒电脑开机所需功能的部分供电)和 3VSB待机电压正常的信号)的信号。这时候南桥的部分功能开始初始化并等待开机信号。这里要注意，这时候的南桥并没有打开全部电源，只有很少一部分的功能可用，比如供检测开机信号的 PWRBTN#信号。在用户按下Power 键的时候，EC检测到一个电平变化（一般时序是：高-低-高），然后发送一个开机信号（PWRBTN#）给南桥，南桥收到 PWRBTN#信号后依次拉高SLP_S5#,SLP_S4#,SLP_S3#信号，开启了所有的外围电压，主要是+3V，+5V以及 DDR2.5V等，并发送PM PWROK 信号，这信号表明外围电源正常开启。PM PWROK 将作为一个使能信号发送到CPU外围 VCCP的电压 Generator，并开启VCCP。在此之后，VCCP Generator会发出 CORE_VR_ON来开启 CORE VR（即 CPU的核心电压）。至此，整机的电压已经全部开启。在用 VR_PWRGD_ICH这个信号通知南桥CORE VR 成功开启后，南桥会发出PCI RST#信号到 PCI总线，于是总线上的设备都被初始化（包括北桥），并同时发出H_PWRGD来通知 CPU它的核心电压已经成功开启。然后北桥发 H_CPURST#信号给 CPU，CPU被 RESET，并正式开始工作。在用户需要进入待机模式（S3）的时候，系统的ACPI和 windows 同时运作，拉低SLP_S3#，并保持 SLP_S4#和 SLP_S5#被拉高，以关闭了MAIN电，系统则进入待机模式。而在需要进入休眠或者关机模式时，同时拉低SLP_S3#、SLP_S4#和 SLP_S5#，关闭除了RTC以外的电源。当然，在这一系列的过程中，需要操作系统和BIOS 的共同协作，对硬件工程师来说，只需要保证在特定的状态保证特定的电压供给即可。当机器要要从S0 进入 S5，即关机的时候，也会有一定的时序进行，基本上就是前面时序的逆运行，笔者就不多费笔墨了。RTC 实时时钟笔记本 EC 芯片简介开机控制芯片又称为EC（Embed Controller，嵌入式控制器）是一个 16 位单片机，它内部本身也有一定容量的Flash 来存储EC 的代码。在系统开启的过程中，EC 控制着绝大多数重要信号的时序。在笔记本中，EC 是一直开着的，无论你是在开机或者是关机状态，除非你把CMOS 电池和Adapter 完全卸除。在关机状态下，EC 一直保持运行，并在等待用户的开机信息。而在开机后，EC 更作为键盘控制器，充电指示灯以及风扇和其他各种指示灯等设备的控制，还控制着系统的待机、休眠等状态。主流笔记本系统中，EC 在系统架构中的地位如下图：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 5 页 -2 这种是比较新的架构，EC 和 BIOS 芯片共同连接在LPC 总线上，通过LPC 总线共同连接南桥，取代了以前的BIOS 通过 X-BUS 连接 EC，EC 再通过 LPC 线连接南桥。一般开机芯片需有FLASH，用来存储EC 芯片的软体信息，有的是存储在EC 芯片内部，有的是在EC 旁有个 8pin 存储器，也有好多机型存储在BIOS 芯片里，所以EC 软体问题也会影响笔记本主板不触发。笔记本电脑在待机状态下，RTC(即 CMOS 电池电路)电路电源是永远不会关闭的，RTC 电路用以保持机器内部时钟的运行，保证CMOS 配置信息在断电的情况下不丢失。笔记本电脑有多种工作模式，如S0、S3、S4、S5 等。开机控制芯片EC 的另外一个功能就是输出不同的控制信号，来控制相关供电电路在相应的工作模式下开启供电电压，确保笔记本电脑稳定运行。在插上适配器但没有按开机键的时候(S5 关机)，机器内部开启的供电称作VDD 供电，有的称作为 ALWAYS 供电，主要用以保证EC 的正常运行，当按开机键以后，EC 会接收到 PWR_SW 这个信号后，会发出一个称作DD_ON 的信号去开启正电压（S3 状态的电压也叫SUS 电压），用于笔记本电脑睡眠时给系统供电，如给内存供电，保证系统睡眠时内存中的资料不丢失，当这些电压正常后，EC 会给南桥一个POWERGOOD 信号，通知南桥前面的电压已经正常开启，此时南桥会发出 SUSB 信号去开启VS 这种带 S 的电压（也叫MAIN 电压）以供整机的运行（S0 状态），当用户合盖睡眠或点睡眠进入S3 状态，此时系统会关闭带S 的电压（MAIN 电压），维持此时需要的正电压，把用户资料保存在内存中。当用户关机(S5)会关闭除待机VDD（ALWAYS）的所有的电压。下图是各状态下，各电压的开启状态：（S0-开机，S3-待机，S4-休眠，S5-关机）。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 5 页 -3 下图为 EC 芯片实物之一：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 5 页 -4 什么是 rsmrst#?是主板上的什么信号，有什么作用？RSMRST#是一种信号。RSMRST#信号是用来通知南桥5VSB 和 3VSB 待机电压正常的信号，这个信号如果为低，则南桥收到错误的信息，认为相应的待机电压没有OK，所以不会进行下一步的上电动作。RSMRST#可以在 I/O、集成网卡等元件上量测得到，除了量测RSMRST#信号的电压外，还要量测RSMRST#信号对地阻值，如果 RSMRST#信号处于短路状态也是不行的，实际维修中，多发的故障是I/O 或网卡不良引起RMSRST#信号不正常。电脑电源+5VSB 中的SB 是什么意思?跟+5V 有什么区别?+5VSB，为电脑电源的辅助电源，它提供给电脑待机器件电源的，主要提供给机箱开关，网卡等等需要唤醒电脑开机所需功能的部分供电。它与主+5V 电源是有区别的，首先，电源通电后，就一直有+5VSB 电源输出了，而主+5V 电源必须在电脑开机或被唤醒状态下，才有输出。其次，由于唤醒器件耗电小，+5VSB 最大提供的电流相比主+5V 就小很多。再次，系统关机后，主+5V 电源被关掉，而+5VSB 依然存在（除非切断了外接电源）什么是PC 电源输出的POWER GOOD（PG）信号?PC 机电源有一个特殊的输出信号，称为POWER GOOD（PG）信号。PG 信号在电源开启后不是马上输出，而是经过一段时间（约100ms500ms）的延时后才输出的，它是一个与TTL 电平兼容的信号。它由各直流输出电压检测信号和交流输入电压失效信号逻辑与而获得，当电源正常工作时为高电平，当电源有故障时为低电平。DMA:直接存取器。硬件。属南桥（主外），即系统 I/O 芯片（SI/O）：主要管理中低速外部设备。RTC：实时时钟（CMOS、RAM）互补金属氧化半导体。硬件。用于储存CMOS 设置的信息。IRQ：中断请求。不是硬件。用于处理中断响应。主板上最基本的Power Sequencing 可以理解为这样一个过程，RTCRST#-VSB 待机电压-RTCRST#-SLP_S3#-PSON#，掌握了 Power Sequencing 的过程，我们就可以一步一步的来进行反查，找到没有正常执行的那一个步骤，并加以排除。下面具体介绍一下整个Power Sequencing 的详细过程：1.在未插上ATX 电源之前，由主板上的电池产生VBAT 电压和 CMOS 跳线上的RTCRST#来供给南桥，RCTRST#用来复位南桥内部的逻辑电路，因此我们应首先在未插上ATX 电源之前量测电池是否有电，CMOS 跳线上是否有2.5V-3V 的电压。2.检查晶振是否输出了32.768KHz 的频率给南桥（在 nFORCE 芯片组的主板上，还要量测 25MHz的晶振是否起振）3.插上 ATX 电源之后，检查5VSB、3VSB、1.8VSB、1.5VSB、1.2VSB 等待机电压是否正常的转换出来（5VSB 和 3VSB 的待机电压是每块主板上都必须要有的，其它待机电压则依据主板芯片组的不同而不同，具体请参照相关芯片组的DATASHEET 中的介绍）4.检查 RSMRST#信号是否为3.3V 的高电平，RSMRST#信号是用来通知南桥5VSB 和 3VSB 待机电压正常的信号，这个信号如果为低，则南桥收到错误的信息，认为相应的待机电压没有OK，所以不会进行下一步的上电动作。RSMRST#可以在 I/O、集成网卡等元件上量测得到，除了量测RSMRST#信号的电压外，还要量测RSMRST#信号对地阻值，如果RSMRST#信号处于短路状态也名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 5 页 -5 是不行的，实际维修中，多发的故障是I/O 或网卡不良引起RMSRST#信号不正常。5.检查南桥是否发出了SUSCLK 这个 32KHz 的频率。6.短接主板上的电源开关，发出一个PWBTN#信号给 I/O，I/O 收到此信号后，经过内部逻辑处理发出一个PWBTIN#给到南桥。7.南桥收到PWBTIN#信号后，发出 SLP_S3#给 I/O，I/O 接到此信号后经过内部的逻辑处理发出PSON#信号给 ATX 电源，ATX 电源接到低电平的PSON#信号后，开始工作，发出各路基本电压给主板上的各个元件，完成上电过程。以上为 INTEL 芯片组的上电流程，VIA 和 SIS 的上电过程有些不一样，其中去掉了I/O 的那一部分，即触发主板电源开关后，直接送出PWBTN#给南桥，南桥转出SUSB#（即 SLP_S3#）信号给一个三极管的B 极，这个三极管的C 极接 ATX 电源的 PSON 引脚，E 极接 GND，SUSB#为高电平，此三极管的C、E 极导到，将PSON#拉低，完成上电过程（有的主板采用的是MOS 管，但其原理都是一样的，即在此处用SUSB#控制 PSON 的接地，以开关管的形式完成上电）电脑主板工作信号名词解释之PWRBTN#及 IO_PWRBTN#主板上电时的一个信号，即电脑开关就是这个信号，在电脑接通电源的时候，3VSB 或 5VSB 通过一个 4.7K 或 8.2K 等的电阻给该信号提供上拉，所以在接通电源时该信号的电压是3.3V 或 5V 的高电平，而按下开关的时候该信号变为0V 低电平（开关的另一端是接地的，按下开关时就是把PWRBTN 信号接到地上了），然后松开开关PWRBTN 又回到 3.3V 或 5V 的高电平。这一高低高的变化信号会送给IO 或南桥或其它专门的开机复位芯片（有些中间会有一些电阻或门芯片中转一下）IO 或南桥或其它专门的开机复位芯片收到这一个方波信号后（在其它工作条件正常的情况下）就会发出下一步的工作信号（IO_PWRBTN)IO_PWRBTN 就是 IO 收到开关信号后发出的一个同PWRBTN#一样的高低高变化的方波信号，这个信号送给南桥通知南桥开机。PWRBTN#及 IO_PWRBTN#这个名称并不是唯一的在不同的电图图上标示的可能不一样，仅供参考!PWRBTN#信号波形PWRBTN#与 IO_PWRBTN#波形关系名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 5 页 -