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基于计算机工作原理的问题分析摘要本文主要介绍了基于计算机工作原理的问题分析方法的好处及如何掌握此种方法。关键字：计算机工作原理；问题分析目 录一、引言 3二、定义 3三、基于计算机工作原理的问题分析方法的益处 4四、如何掌握基于计算机工作原理的问题分析方法 7一、引言在制造厂，不论是产品工程师，还是部件工程师，几乎每天都会碰到很多产品、质量问题。如何高效、准确地分析、处理这些问题，是每个工程师都要面对的问题。随着时间的推移，计算机乃至整个电子行业都在飞速发展，知识、技术在不断地更新，而我们很多工程师并非计算机相关专业毕业，即使是毕业于计算机相关专业的，也会因为大学专业知识水平的滞后，需要学习新的专业知识。这样，如何不断提升我们的专业知识、技能，是每个工程师所面临的另一个问题。本人建议每位工程师学会基于计算机工作原理的问题分析方法，并能够培养自己基于计算机工作原理的问题分析习惯，这种问题分析习惯可以帮助我们解决上述两个问题。二、定义所谓基于计算器工作原理的问题分析方法，是指我们在碰到一个问题时，首先应先想想计算机要正常运行过出故障的位置，须具备哪些条件，再逐一确认这些条件现在是否具备，最终找到问题的根本原因。比如我们碰到主机POST死机的问题，我们首先应该清楚主机POST的过程，在这个过程中，有哪些组件参与，然后通过最小系统法、交叉换件法、部件电气参数测量法、诊断卡检查法等方法去逐一确定问题部件，最后再利用该部件的工作原理，进一步分析问题产生的根本原因。三、基于计算机工作原理的问题分析方法的益处基于计算机工作原理的问题分析方法，可以帮助我们解决上述提到的两个问题。首先，它能够帮助我们快速地定位可疑部件，为利用实验及测量方法确定问题部件奠定基础，可以减少不必要的实验及测量步骤，准确定位问题部件后，也可缩短问题根本原因的分析时间。少走弯路，自然提高效率。其次，由于问题被准确定位，因此可以准确地处理问题主机及部件，提高了问题处理的准确性。下面案例则说明利用工作原理分析问题，可以使用我们准确定位问题部件，快速找到问题产生的原因。案例1：故障现象：2006年11月2日，惠阳厂在生产SA66110170批启天机型时，终检发现1台主机测USB自动重启，在维修插上USB，冒烟同时发出异味。故障确认：经确认主板上U20芯片均被烧坏，取下芯片发现，被烧的位置在3、4PIN上方，3PIN已被烧断，4、5PIN已短路。此芯片为双电源开关，其作用是：在开机时切换电源输出的5VSB及5V给前、后置USB供电，如下图。芯片工作原理：每个芯片内置2个开关，1、3PIN为输入PIN，接电源5VSB、5V，2、4PIN为控制脚，控制开关的通断。受南桥的控制，当主机处在关机状态时，开关2被打开，由电源5VSB给USB及键盘供电；当主机处在开机状态时，开关1被打开，由电源5V给USB及键盘供电。原因分析：根据U20 Pin脚被烧断的状况判断，应该是外部设备短路导致芯片过流造成。测量机箱USB前置板上5V与地线之间，未发现短路状况。插上U盘再测量，发现USB前置板上5V与地线之间短路。进一步分析USB前置板发现，USB前置板上5V引线锡点拖锡过长，当U盘插在该USB插口上时，由于受到挤压，5V引线锡点与外壳短接，导致5V对地。实验验证：将故障板上U20更换，更换机箱前置USB板，进入XP后，在前置USB接上插U盘，可正常读写，开关机50次均未发现异常。结论：由此分析故障是由于连接在VCCSB上的外设电源对地短路，导致流过U20电流过大，烧坏U20。故障与主板、电源无关，属个案问题。当批主机正常生产，材料库存不受影响。案例2：2006年11月1日，惠阳厂夜班生产过程发现了一起主机烧机故障，我很赞同负责该部件的张威对此问题的分析，也请他在惠阳厂品管处部件组周例会上对该问题的分析给大家进行了介绍，与大家一起进行了讨论、分享。以下是他的分析（摘自他当时夜班工作交接邮件）：早上5:30左右，调试发现一台主机上电后冒烟，使用航嘉36000990电源。主机打开未做任何动作进行拍照，参考附件。电源部分线材已经彻底烧焦，无法辨认；而且好几组线材绝缘皮烧化后粘在一起，部分绑线也由于温度过高而烧断。逐步拆下电源进行观察，发现电源小3pin上+5V线整条绝缘皮全部烧化，铜线直接裸露。测量电源各组输出与地之间的阻抗，+5V/5Vsb/3.3V已经对地短路。印象中没见过烧的这么壮观的。分析：根据现象，线材烧化，应为电源输出短路形成大电流使线材发烫造成。+5V线从小3pin端一直到电源外壳整条线全部烧毁，而此款主机并不使用小3pin线。初步怀疑电源小3pin端子内部短路。但是从原理上解释，电源线+5V直接与黑线短路，电源的保护功能会直接关闭电源工作，主机故障表现因为不上电(按下开关键电源风扇转动一下即停止)。于是对小3pin进行验证，将小3pin端子剪下测量+5V线pin针与地线pin针阻抗，无短路现象。由此进一步推测，应为小3pin的+5V端子pin针与机箱接触导致此问题。仔细观察相片(不仔细很难发现小3pin的位置)，发现与此分析吻合。像片中可以看到电源小3pin的+5V端子pin针刚好接触到硬盘架的边缘部分。进一步分析，当电源+5V线烧化，由于电源线材用绑线绑在一起，其他靠在一起的线材也烧化，于是这些线材之间全部短路，对地也短路。短路后电源自动保护无输出。对已经烧坏的电源上电验证，空载上电发现风扇转一下即停，又转一下又停，与分析结果吻合。属可恢复性保护。ps，幸亏此次有拍照留恋，否则分析结论还停留在推测阶段。后续对于此类问题要多拍现场照片，就像警察破案时对犯罪现场也是不停的照相。不过这次只照了一张，不仔细看很难找到故障点。后续应该像警察一样从不同的角度多照几张。电源小3Pin与机箱短路位置以上分析利用所掌握的电源线材燃烧的原理（根据现象，线材烧化，应为电源输出短路形成大电流使线材发烫造成。+5V线从小3pin端一直到电源外壳整条线全部烧毁，而此款主机并不使用小3pin线。）得出：“初步怀疑电源小3pin端子内部短路。”的结论，利用电源过流保护原理（但是从原理上解释，电源线+5V直接与黑线（地线）短路，电源的保护功能会直接关闭电源工作，主机故障表现应为不上电(按下开关键电源风扇转动一下即停止)）得出：“应为小3pin的+5V端子pin针与机箱接触导致此问题。”的结论。我当时观察过“故障”电源小3pin的+5V端子pin针外漏部分，与旁边的地线Pin针外漏部分相比，颜色明显发暗，存在镀锌层被高温氧化的迹象，与分析相论相吻合。由于电源小3pin的+5V端子pin针外漏部分与机箱处于虚接状态，有一定的接触阻抗，一开始电源保护功能没能启动，直到5V主输出线路被烧短路后，电源方启动保护电路，关闭输出。基于以上分析，当晚未对同型电源库存进行处理。此后，同样的问题在惠阳厂又发生过一起，最终经修改电源线绑线位置彻底解决了此问题。这两个案例告诉我们，准确定位问题部件，不仅使我们能快速地处理问题，也会减少对生产不必要的影响，也可以从根本上解决问题。虽然导致问题产生的原因很多，但依据80 20原则，80的问题是由20%的原因产生，我们只需要掌握与20%问题原因相关的知识与工作原理知识，既可以解决80%的问题，又可以避免沉溺于知识海洋不能自拔。同时，在此基础上，通过解决一些新的问题，我们又可以逐步学习、积累更深、更广、更新的知识。这样就可以解决我们所面对的需要不断提升我们专业知识、技能的问题。四、如何掌握基于计算机工作原理的问题分析方法新规范、新标准层出不群，动辄数百页，如何才能从中获取我们所需的知识，掌握到我们所需要的工作原理？我想：首先，我们需要掌握以下方面的基础知识：1. 掌握电阻、电感、电容、二极管、三极管、MOSFET等基本元器件的工作原理、参数及其测量方法；2. 了解基本热力学及常见的加热、散热方法；3. 电子元器件ECD防护基本知识。其次，逐步掌握以下几个方面的知识：1. 掌握主机电源基本工作原理及输出时序；2. 主机开机过程中主板开机信号逻辑时序，主机BIOS工作原理、主机复位信号时序、主机POST过程；3. 电子电路原理图识图基础知识；4. 主板等部件上常用的开关电源、线性电源调压器工作原理；5. 主板RTC电路工作原理；6. 电子元器件ESD损伤、ECD保护电路工作原理；7. 电子元器件EOS损伤原理；8. 电子元器件失效机理及失效分析基础知识；9. 电子元器件可靠性知识；10. 关键部件的工作原理，常见问题失效分析方法。掌握以上知识后，我们就具有了解决生产过程碰到的大部分问题的知识。不过，以上知识的学习和消化，需要一个循序渐进的过程，并非一蹴而就。只要我们在每次遇到问题时，都尝试使用自己已经掌握的原理知识去解释这个问题，并设计一些实验去逐一验证自己的分析，以确定问题的根本原因。当这个问题根本原因分析完成后，将这个问题的分析进行书面总结，并找出自己的分析结果与最终的分析结果之间的差距。同时，总结出此问题最佳的分析方法，并记录下自己在分析这个问题过程中的一些经验、教训，这一点也正是你在分析这个问题上的进步。当然，我们也可以针对以上知识点设计一些专业课程，以缩短上述知识积累的时间。假如碰到一个问题，分析产生这个问题所需的原理知识是我们所未掌握的，可以在问题分析过程中与研发、供应商相关人员进行探讨，向他们求教自己不清楚的地方。也可以先确定一下问题可能涉及到的一些电路或芯片，到网上去找找别人在分析这些电路问题方面的经验，或芯片相关的Datasheet，研究一下与问题相关的内容，尝试着用这些知识分析这个问题。最后，当这个问题处理完后，仍然进行书面的总结，用此次学到的原理知识去解释问题，