Nghiên cứu tìm hiểu về vi mạch tạo xung clock 8284 (clock generator) cho CPU.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN MÔN: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Lớp: ĐH Khoa học máy tính - K10 Nhóm sv nghiên cứu: Nhóm Nguyễn Kì Anh Nguyễn Văn Hải Bùi Đình Đạt Đỗ Anh Tuấn Lê Thế Lâm MỤC LỤC I Tổng quan - Chức mạch 8284 Clock Generator – chức mạch tạo xung 8284 - Vị trí mạch mạch Clock Gen đặc điểm nhận biết II Nguyên lý hoạt động – sơ đồ mạch tạo xung clock 8284 – Sơ đồ nguyên lý mạch Clock Gen – Điều khiển tín hiệu RESET xung nhịp – Hư hỏng phương pháp kiểm tra, sửa chữa I Tổng Quan - Chức mạch 8284 Clock Generator (Mạch tạo xung Clock 8284) Mạch tạo xung clock 8284 ? Clock Gen (Clock Generator - Mạch tạo xung Clock) - Xung Clock hay gọi xung nhịp chủ máy tính, xác mặt thời gian mà có thuật ngữ “Clock” tức đồng hồ thời gian -Mạch tạo xung clock 8284 mạch tích hợp thiết kế đặc biệt để sử dụng với vi xử lý 8086/8088 Ngoài mạch tạo xung nhiều mạch bổ xung cần thiết để tạo xung nhịp (CLK) hệ thống 8086/8088 Ý nghĩa xung Clock máy tính - Xung Clock máy tính có ý nghĩa quan trọng, theo liệu Data để định nghĩa giá cho liệu này, liệu Serial Data (dữ liệu nối tiếp) xung Clock trở nên vô nghĩa - Trên hệ thống số, IC xử lý tín hiệu số mà xung Clock không hoạt động được, xung Clock điều kiện IC máy tính hoạt động - Xung Clock có ý nghĩa để đồng liệu toàn hệ thống máy tính CPU hoạt động có đủ điều kiện: Vcc, xung Clock tín hiệu khởi động Reset Chipset bắc hoạt động có đủ điều kiện: Vcc, xung Clock tín hiệu khởi động Reset mạch tạo xung 8284 cung cấp chức tín hiệu sau đây: -tạo xung clock (CLK) -đồng hóa tín hiệu RESET -đồng hóa tín hiệu READY – chức mạch tạo xung 8284 2.1 tạo xung clock (clock generation) Các 8284A lấy tần số hoạt động từ hai nguồn: -bên ngoài: nguồn tần số kết nối với pin EFI - tinh thể thạch anh kết nối với X1 X2 Các đầu vào điều khiển F / C sử dụng để chọn nguồn Các tần số tinh thể cần lựa chọn ba lần đồng hồ CPU yêu cầu Các 8284A tạo ba tín hiệu đồng hồ: OSC, CLK PCLK OSC có tần số tinh thể (hoặc tần số bên ngoài) sử dụng để kiểm tra mạch tạo xung tần số bên Mạch tạo xung clock 8284 đầu vào cho chip 8284A khác Clock 1/3 tần số tinh thể (hoặc tần số bên ngoài) với chu kỳ nhiệm vụ 33% thiết kế để điều khiển vi xử lý 8086 trực tiếp Các PCLK tín hiệu clock ngoại có tần số đầu 1/2 Clock với 50% chu kỳ nhiệm vụ 2.2 đồng hóa tín hiệu RESET Các 8284 tạo tín hiệu tích cực CAO (RESET) sử dụng để thiết lập lại vi xử lý 8086 Tín hiệu phải tổ chức cao 50μs để đảm bảo thiết lập lại xác vi xử lý 2.3 đồng hóa tín hiệu READY Các tín hiệu READY sử dụng thiết bị chậm (bộ nhớ thiết bị ngoại vi I / O ) để yêu cầu xử lý để kéo dài chu kỳ bus phép thiết bị để kết thúc việc đọc / ghi từ / vào bus Các 8284 tạo tín hiệu READY đồng với đồng hồ CPU - Vị trí mạch mạch Clock Gen đặc điểm nhận biết Vị trí mạch Clock Gen sơ đồ nguyên lý - Trên sơ đồ nguyên lý, mạch Clock Gen đứng độc lập không phụ thuộc vào thành phần khác Mainboard, mạch hoạt động sau có nguồn cung cấp tạo nhiều tần số Clock khác cung cấp cho thành phần khác Main Mạch tạo xung Clock sơ đồ nguyên lý Mạch tạo xung Clock sơ đồ nguyên lý Vị trí mạch Clock Gen vỉ máy Mạch tạo xung Clock - Clock Gen Mainboard GIGABYTE mạch gồm IC có thạch anh 14,3MHz đứng bên cạnh Đặc điểm nhận biết mạch Clock gen Mainboard- Bạn tìm Mainboard IC (thường IC có hai hàng chân) bên cạnh có thạch anh 14.3MHz => IC tạo xung Clock, IC thạch anh tạo nên mạch Clock Gen Mạch Clock Gen Mainboard ASUS gồm IC hai hàng chân có thạch anh 14,3MHz bên cạnh II Nguyên lý hoạt động – sơ đồ mạch tạo xung clock 8284 Mạch tạo xung nhịp dùng để cung cấp xung nhịp cho µP Mạch tạo xung nhịp 8284 CSYNC (Clock Synchronisation): ngõ vào xung đồng chung hệ thống có 8284 dùng dao động chân EFI Khi dùng mạch dao động phải nối đất PCLK (Peripheral Clock): xung nhịp f = fX/6 (fX tần số thạch anh) (Address Enable): cho phép chọn chân RDY1, RDY2 báo hiệu trạng thái sẵn sàng nhớ hay thiết bị ngoại vi Mạch khởi động cho 8284 RDY1, RDY2 (Bus ready): tạo chu kỳ đợi CPU READY: nối đến chân READY µP CLK (Clock): xung nhịp f = fX/3, nối với chân CLK µP RESET: nối với chân RESET µP, tín hiệu khởi động lại toàn hệ thống (Reset Input): chân khởi động cho 8284 OSC: ngõ xung nhịp có tần số fX F/C (Frequency / Crystal): chọn nguồn tín hiệu chuẩn cho 8284, mức cao chọn tần số xung nhịp bên ngoài, ngược lại dùng xung nhịp từ thạch anh EFI (External Frequency Input): xung nhịp từ dao động 10 : chọn chế độ làm việc cho tín hiệu RDY X1,X2: ngõ vào thạch anh Cần có: — 8284A (clock generator) — Crystal (dummy crystal) — MINRES510R (two 510Ω resistors) Kết nối thành phần hình cài tần số Crystal thành 15kHz Lưu ý tần số cho mục đích mô (trong thực tế thực Crystal 15MHz sử dụng) Sơ đồ nguyên lý mạch Clock Gen 11 Sơ đồ nguyên lý mạch Clock Gen 12 Chú thích: - VDD - Chân điện áp cung cấp 3,3V - FS0, FS1, FS2 - Chân chọn tần số Clock cho CPU - CPU_STOP - Tín hiệu ngưng hoạt động CPU - PCI_STOP - Tín hiệu ngưng hoạt động PCI - PWRDN# - Tín hiệu tắt nguồn - SDATA - Trao đổi liệu với Chipset nam RAM - SCLOCK - Trao đổi xung nhịp - PWR_GD# - Tín hiệu báo cố của nguồn ATX mạch ổn áp Main - XTAL - Chân thạch anh - CK_CPU - Xung Clock cấp cho CPU - CK_MCH - Xung Clock cấp cho Chipset bắc - CK_AGP - Xung Clock cấp cho Card Video - CK_ICH - Xung Clock cấp cho Chipset nam - CK_FWH - Xung Clock cấp cho ROM BIOS 13 - CK_LPC - Xung Clock cấp cho IC- SIO - CK_LAN - Xung Clock cấp cho IC Card Net onboard - CK_MPC - Xung Clock cấp cho khe PCI - CK_SLOT - Xung Clock cấp cho khe PCI - CK-14M - Xung cấp cho IC Chipset nam, SIO, Card video Nguyên lý hoạt động mạch Clock Gen Sơ đồ khối IC - Clock Gen - Khi có điện áp VDD 3,3V cung cấp vào mạch IC, mạch dao động tạo xung gốc thạch anh 14,3MHz hoạt động tạo dao động chuẩn 14,3MHz., sau mạch tạo xung Clock lấy dao động chuẩn từ thạch anh nhân với tỷ lệ định tạo tần số xung Clock khác cung cấp cho thành phần Mainboard Lưu ý: - Tín hiệu Vtt_PWR_GD# tín hiệu báo cố từ mạch Logic tập hợp từ tín hiệu P.G (Power Good - Báo cố cho nguồn ATX) , VRM_GD - Báo cố mạch ổn áp cho CPU, PG_VDDR - Báo cố mạch ổn áp cho RAM PG_V1,5V - báo cố mạch ổn áp cho Chipset 14 - Nếu thành phần nguồn ATX, mạch VRM, ổn áp cho Chipset mạch ổn áp cho RAM có cố tín hiệu Vtt_PWR_GD# mạch tạo xung Clock không hoạt động Mạch báo cố từ mạch ổn áp để khống chế IC tạo xung Clock Chipset nam, Khi mạch ổn áp có cố => tín hiệu PWR_GD => Mạch Clock Chipset nam không hoạt động điều khiển tín hiệu RESET xung nhịp Bước cuối thêm hai thiết bị đầu cuối để kết nối với xử lý vi mạch 8086/8088 15 Mạch reset mạch tạo xung clock 8284 Mạch thêm thiết bị điều khiển tạo xung reset 16 Hư hỏng phương pháp kiểm tra, sửa chữa Biểu máy hỏng mạch Clock Gen - Mạch Clock Gen hoạt động trước IC Mainboard hoạt động sau nguồn ATX (nguồn chính) sau mạch ổn áp mạch VRM (ổn áp cho CPU), mạch ổn áp cho RAM, cho Chipset - Mạch cung cấp xung Clock cho thành phần khác Mainboard hoạt động CPU, Chipset bắc, Chipset nam, SIO, ROM BIOS, khe AGP, PCI, IDE … Vì hỏng mạch Clock Gen Mainboard không khởi động, bật công tắc quạt nguồn có quay máy không khởi động, âm báo cố, không lên hình Phương pháp kiểm tra xung Clock - Dùng Card Test Main, gắn vào khe PCI, cấp nguồn cho Mainboard bật công tắc, quan sát trạng thái đèn CLK (Khi kiểm tra xung Clock, Mainboard Pen3 bạn không cần gắn CPU, Main Pen4 bạn cần phải gắn CPU) Lưu ý: Trước gắn CPU vào Main, bạn cần kiểm tra điện áp VCORE để đề phòng mạch VRM hỏng điện áp tăng cao làm hỏng CPU bạn * (Bạn mở nguồn cách dùng tô vít panh, chập hai chân PW rắc cắm công tắc phía trước máy lại) 17