Upgrading and repairing PCs

Cover......Page 1
Contents......Page 4
About the Author......Page 12
Acknowledgments......Page 13
Reader Services......Page 14
 Book Objectives......Page 16
 A Personal Note......Page 17
  Timeline......Page 20
 Modern Computers......Page 25
  From Tubes to Transistors......Page 26
  Birth of the Personal Computer......Page 28
  The IBM Personal Computer......Page 29
  The PC Industry Nearly 30 Years Later......Page 30
 What Is a PC?......Page 34
  Who Controls PC Software?......Page 35
  Who Controls PC Hardware?......Page 38
  White-Box Systems......Page 40
  PC Design Guides......Page 41
 System Types......Page 42
 System Components......Page 43
  The First Microprocessor......Page 46
  PC Processor Evolution......Page 49
  16-bit to 64-bit Architecture Evolution......Page 51
 Processor Specifications......Page 52
  Data I/O Bus......Page 57
  Address Bus......Page 58
  Internal Registers (Internal Data Bus)......Page 59
  Processor Modes......Page 60
  Comparing Processor Performance......Page 64
  Cache Memory......Page 78
  System Management Mode (SMM)......Page 84
  Superscalar Execution......Page 85
  MMX Technology......Page 86
  Dynamic Execution......Page 88
  Dual Independent Bus Architecture......Page 89
  Hyper-Threading Technology......Page 90
  Multicore Technology......Page 91
 Processor Manufacturing......Page 92
  Processor Re-marking......Page 97
  PGA Chip Packaging......Page 98
  Single Edge Contact and Single Edge Processor Packaging......Page 99
 Processor Socket and Slot Types......Page 101
  Socket 370 (PGA-370)......Page 104
  Socket LGA775......Page 106
  Socket LGA1156......Page 107
  Socket LGA1366......Page 108
  Socket A (Socket 462)......Page 109
  Socket 939 and 940......Page 110
  Socket AM2/AM2+/AM3......Page 111
 CPU Operating Voltages......Page 113
 Math Coprocessors (Floating-Point Units)......Page 114
 Processor Code Names......Page 115
 P1 (086) Processors......Page 116
 P2 (286) Processors......Page 117
 P3 (386) Processors......Page 118
  386SX Processors......Page 119
 P4 (486) Processors......Page 120
  486DX Processors......Page 121
  DX2/OverDrive and DX4 Processors......Page 122
 P5 (586) Processors......Page 123
  Second-Generation Pentium Processors......Page 125
  Pentium-MMX Processors......Page 127
  Pentium Defects......Page 128
 Intel P6 (686) Processors......Page 129
  Pentium Pro Processors......Page 130
  Pentium II Processors......Page 132
  Pentium III......Page 136
  Celeron......Page 138
 Intel Pentium 4 Processors......Page 139
  Pentium 4 Extreme Edition......Page 142
  Intel Pentium D and Pentium Extreme Edition......Page 143
  Intel Core 2 Family......Page 145
  Intel Nehalem (Core i) Processors......Page 148
  NexGen Nx586......Page 150
  AMD-K6 Series......Page 151
  AMD Athlon......Page 152
  AMD Athlon XP......Page 153
  Athlon MP......Page 154
  AMD Athlon 64 and 64 FX......Page 155
  AMD Sempron......Page 158
  AMD Athlon X2, 64 X2, and 64 FX......Page 159
 AMD K10 Processors (Phenom)......Page 161
 Overclocking......Page 163
  Quartz Crystals......Page 164
  Modern PC Clocks......Page 166
  Overclocking Tips......Page 168
  Bus Speeds and Multipliers......Page 170
  Heatsinks......Page 172
  Liquid Cooling......Page 177
  Thermally Advantaged Chassis......Page 178
 Processor Troubleshooting Techniques......Page 183
 Motherboard Form Factors......Page 186
  Obsolete Form Factors......Page 187
  ATX and Other Modern Form Factors......Page 197
 Processor Sockets/Slots......Page 210
  Chipset Evolution......Page 213
  Intel Chipset Model Numbers......Page 215
  Intel Integrated Graphics Architecture......Page 216
  Traditional North/South Bridge Architecture......Page 217
  Hub Architecture......Page 219
  High-speed North-South Bridge Connections......Page 220
 Intel’s Early 386/486 Chipsets......Page 221
 Fifth-Generation (P5 Pentium Class) Chipsets......Page 222
 Sixth-Generation (P6 Pentium Pro/II/III Class) Chipsets......Page 224
 Seventh/Eighth-Generation (Pentium 4/D, Core 2, and Core i) Chipsets......Page 228
  Intel 915 Family......Page 235
  Intel 945 Express Family......Page 236
  Intel 96x Series......Page 237
  Intel 3x and 4x Series Chipsets......Page 238
  Intel 5x Series Chipsets......Page 241
  SiS Chipsets......Page 244
  ULi Electronics Chipsets......Page 247
  ATI Chipsets......Page 248
  VIA Chipsets......Page 251
  AMD Chipsets......Page 253
  VIA Chipsets for AMD......Page 254
  SiS Chipsets for AMD......Page 257
  NVIDIA nForce Chipsets for AMD......Page 260
  ATI Radeon IGP Chipsets......Page 262
  AMD 8000 (8151) Chipset......Page 264
  ATI (AMD)......Page 265
  VIA Chipsets for Athlon 64......Page 267
  NVIDIA Chipsets for Athlon 64......Page 268
  SiS Chipsets for Athlon 64......Page 270
 Super I/O Chips......Page 273
 Motherboard Connectors......Page 274
 System Bus Types, Functions, and Features......Page 284
  The Processor Bus (Front-Side Bus)......Page 290
  Calculating Processor Bus Speeds......Page 293
 Types of I/O Buses......Page 294
  The ISA Bus......Page 295
  The Micro Channel Bus......Page 297
  The EISA Bus......Page 299
  Local Buses (VESA, PCI, PCI Express, AGP)......Page 300
 System Resources......Page 309
  Interrupts......Page 310
  DMA Channels......Page 315
  I/O Port Addresses......Page 316
 Resolving Resource Conflicts......Page 319
  Using a System-Configuration Template......Page 321
  Plug-and-Play Systems......Page 324
 Motherboard Selection Criteria (Knowing What to Look For)......Page 325
  Chipset Documentation......Page 327
 BIOS Basics......Page 328
 Motherboard ROM BIOS......Page 332
  ROM Hardware......Page 333
  ROM Chip Types......Page 335
  ROM BIOS Manufacturers......Page 339
  BIOS Hardware/Software......Page 342
  Where to Get Your BIOS Update......Page 343
  Checking the BIOS Date......Page 344
  Backing Up Your BIOS Setup (CMOS RAM) Settings......Page 345
  Upgrading a Flash BIOS......Page 346
  Motherboard CMOS RAM Addresses......Page 352
 Preboot Environment......Page 355
  BIOS Setup Menus......Page 357
  Maintenance Menu......Page 358
  Main Menu......Page 359
  Advanced Menus......Page 360
  Security Menu......Page 375
  Power Menu......Page 376
  Boot Menu (Boot Sequence, Order)......Page 378
  Additional BIOS Setup Features......Page 380
  PnP Device IDs......Page 382
  ACPI......Page 383
 BIOS/MBR Error Messages......Page 384
  BIOS Boot Error Messages......Page 385
  MBR Boot Error Messages......Page 387
 Memory Basics......Page 390
  DRAM......Page 392
  Cache Memory: SRAM......Page 394
 RAM Types and Performance......Page 396
  Fast Page Mode DRAM......Page 398
  Extended Data Out RAM (EDO)......Page 399
  SDRAM......Page 400
  DDR SDRAM......Page 403
  DDR2 SDRAM......Page 405
  DDR3......Page 407
  RDRAM......Page 408
 Memory Modules......Page 411
 SIMMs, DIMMs, and RIMMs......Page 412
  Registered Modules......Page 417
  SIMM Details......Page 419
  SDR DIMM Details......Page 421
  DDR2 DIMM Details......Page 422
  RIMM Details......Page 423
 Determining a Memory Module’s Size and Features......Page 424
 Memory Banks......Page 427
 Parity and ECC......Page 428
  Parity Checking......Page 430
  How Parity Checking Works......Page 431
  Error-Correcting Code (ECC)......Page 433
  Upgrade Options and Strategies......Page 434
  Purchasing Memory......Page 436
  Replacing Modules with Higher-Capacity Versions......Page 437
  Installing Memory Modules......Page 438
 Troubleshooting Memory......Page 440
 Memory Defect Isolation Procedures......Page 444
 The System Logical Memory Layout......Page 447
  Precursors to IDE......Page 450
  IDE Origins......Page 451
  Origins of ATA......Page 452
 ATA Standards......Page 453
  ATA-2 (AT Attachment Interface with Extensions-2)......Page 455
  ATA/ATAPI-4 (AT Attachment with Packet Interface Extension-4)......Page 456
  ATA/ATAPI-5 (AT Attachment with Packet Interface-5)......Page 457
  ATA/ATAPI-6 (AT Attachment with Packet Interface-6)......Page 458
  ATA/ATAPI-7 (AT Attachment with Packet Interface-7)......Page 459
  Parallel ATA I/O Connector......Page 460
  Parallel ATA I/O Cable......Page 463
  Parallel ATA Signals......Page 465
  Parallel ATA Dual-Drive Configurations......Page 466
  Parallel ATA PIO Transfer Modes......Page 469
  Parallel ATA DMA Transfer Modes......Page 470
 Serial ATA......Page 471
  Serial ATA Cables and Connectors......Page 473
  Serial ATA Configuration......Page 475
  Advanced Host Controller Interface (AHCI)......Page 476
  Serial ATA Transfer Modes......Page 477
  ATA Commands......Page 478
  ATA Security Mode......Page 479
  Host Protected Area......Page 480
  ATA Packet Interface......Page 481
  Prefixes for Decimal and Binary Multiples......Page 482
  BIOS Limitations......Page 483
  CHS Versus LBA......Page 485
  CHS/LBA and LBA/CHS Conversions......Page 486
  CHS Limitations (the 528MB Barrier)......Page 487
  CHS Translation (Breaking the 528MB Barrier)......Page 489
  The 2.1GB and 4.2GB Barriers......Page 492
  LBA-Assist Translation......Page 493
  The 8.4GB Barrier......Page 496
  The 137GB Barrier and Beyond......Page 497
  Operating System and Other Software Limitations......Page 499
 PATA/SATA RAID......Page 500
 History of Magnetic Storage......Page 504
 How Magnetic Fields Are Used to Store Data......Page 505
 Read/Write Head Designs......Page 508
  Metal-In-Gap......Page 509
  Magneto-Resistive Heads......Page 510
  Giant Magneto-Resistive Heads......Page 512
 Head Sliders......Page 513
 Data-Encoding Schemes......Page 515
  RLL Encoding......Page 517
  Encoding Scheme Comparisons......Page 519
 Capacity Measurements......Page 520
 Areal Density......Page 521
  Perpendicular Magnetic Recording......Page 524
 Definition of a Hard Disk......Page 528
 Hard Drive Advancements......Page 529
 Form Factors......Page 530
  5 1/4" Drive......Page 531
  1.8" Drive......Page 532
 Hard Disk Drive Operation......Page 533
  The Ultimate Hard Disk Drive Analogy......Page 535
  Tracks and Sectors......Page 536
  Disk Formatting......Page 539
 Basic Hard Disk Drive Components......Page 544
  Recording Media......Page 545
  Read/Write Heads......Page 547
  Head Actuator Mechanisms......Page 549
  Air Filters......Page 557
  Spindle Motors......Page 558
  Logic Boards......Page 559
  Cables and Connectors......Page 560
  Capacity......Page 561
  Performance......Page 563
  Reliability......Page 568
  Cost......Page 571
  Magnetic Disk Media......Page 572
 Flash Memory Devices......Page 573
  Types of Flash Memory Devices......Page 574
  Comparing Flash Memory Devices......Page 579
  Flash Card Readers......Page 581
 Microdrive Technology......Page 583
 Floppy Disk Drives......Page 584
  1.44MB 3 1/2" Drives......Page 585
  Drive Components......Page 586
  How the Operating System Uses a Floppy Disk......Page 592
  Disk Change......Page 593
  Floppy Disk Media Types and Specifications......Page 594
  Floppy Disk Care and Handling......Page 596
 Tape Drives......Page 597
  Advantages of Tape Backup Drives......Page 598
 Magneto-Optical Drives......Page 599
 Optical Technology......Page 600
  CDs: A Brief History......Page 601
  Mass-producing CDs......Page 602
  Writable CDs......Page 614
  MultiRead Specifications......Page 621
 DVD......Page 622
  DVD History......Page 623
  DVD Construction and Technology......Page 624
  DVD Tracks and Sectors......Page 625
  Handling DVD Errors......Page 629
  DVD Capacity (Sides and Layers)......Page 630
  Recordable DVD Standards......Page 634
 Blu-ray Disc (BD)......Page 642
 HD-DVD......Page 644
  CD Formats......Page 645
  DVD Formats and Standards......Page 654
  Optical Disc File Systems......Page 657
 Ripping/Copying Discs......Page 662
  “For Music Use Only” CD-R/RW Discs......Page 663
  CD Digital Rights Management (DRM)......Page 664
  DVD Copy Protection......Page 665
  CD Data Transfer Rate......Page 667
  CD Drive Speed......Page 668
  DVD Drive Speed......Page 671
  Direct Memory Access and Ultra-DMA......Page 673
  Loading Mechanism......Page 674
 Recording Software......Page 675
  How to Reliably Record Optical Discs......Page 676
  Bootable Optical Discs—El Torito......Page 677
  Troubleshooting Optical Drives......Page 678
  Caring for Optical Media......Page 682
  Updating the Firmware in an Optical Drive......Page 683
 Display Adapters and Monitors......Page 686
  Video Adapter Types......Page 687
  Integrated Video/Motherboard Chipsets......Page 688
  Video Adapter Components......Page 690
  Video RAM......Page 692
  The System Interface......Page 696
  The Display Interface......Page 698
  Digital Display Interfaces......Page 702
  TV Display Interfaces......Page 713
  How 3D Accelerators Work......Page 714
  Application Programming Interfaces......Page 719
  Dual-GPU Scene Rendering......Page 721
  Display Specifications......Page 723
  LCD Technology......Page 733
  CRT Display Technology......Page 735
  Plasma Display Technology......Page 738
  LCD and DLP Projectors......Page 739
 Using Multiple Monitors......Page 740
  Homogeneous Adapters......Page 741
 Video Capture Devices......Page 742
  Troubleshooting Video Cards and Drivers......Page 745
  Video Drivers......Page 747
  Maintaining Monitors......Page 748
  Testing Monitors......Page 749
  Adjusting Monitors......Page 750
  Bad Pixels......Page 751
  Troubleshooting Monitors......Page 752
  Repairing Monitors......Page 753
 Early PC Audio Adapters......Page 754
  Legacy Audio Support Through Virtualization......Page 755
 Audio Adapter Features......Page 756
  Basic Connectors......Page 757
  Connectors for Advanced Features......Page 759
  Volume Control......Page 760
  Data Compression......Page 761
  Sound Cards for Sound Producers......Page 762
  Evaluating the Quality of Your Audio Adapter......Page 763
  Sampling......Page 764
  AC’97 Integrated Audio......Page 765
  Selecting an Expansion Slot......Page 768
  Connecting PC Speakers and Completing the Installation......Page 769
 Troubleshooting Sound Card Problems......Page 770
  Other Sound Card and Onboard Audio Problems......Page 771
  Speaker Selection Criteria......Page 775
  Theater and Surround Sound Considerations......Page 777
 Microphones......Page 778
  Serial Versus Parallel......Page 780
  Universal Serial Bus (USB)......Page 781
  IEEE 1394 (FireWire or i.LINK)......Page 795
  Comparing USB and IEEE 1394 (FireWire)......Page 799
  Performance Myths and Realities......Page 800
  Hot-Plugging (and Unplugging)......Page 803
  Serial Ports......Page 806
  Parallel Ports......Page 810
 Keyboards......Page 816
  Enhanced 101-Key Keyboard......Page 817
  104-Key (Windows) Keyboard......Page 818
  Keyswitch Design......Page 819
  The Keyboard Interface......Page 825
  Typematic Functions......Page 826
  Keyboard Key Numbers and Scan Codes......Page 828
  Keyboard/Mouse Interface Connectors......Page 829
  USB Keyboards......Page 831
 Keyboard Troubleshooting and Repair......Page 832
  Cleaning a Keyboard......Page 834
 Keyboard Recommendations......Page 835
 Pointing Devices......Page 836
  Ball-Type Mice......Page 837
  Optical Mice......Page 838
  Pointing Device Interface Types......Page 840
  Mouse Troubleshooting......Page 842
  Scroll Wheels......Page 843
  TrackPoint II/III/IV......Page 844
  Alternative Pointing Devices......Page 846
 Wireless Input Devices......Page 849
  Power Management Features of Wireless Input Devices......Page 850
  Troubleshooting Wireless Input Devices......Page 851
 Broadband Internet Access Types......Page 852
  Cable TV (CATV)......Page 853
  Digital Subscriber Line (DSL)......Page 856
  Wireless Broadband......Page 860
  Satellite Broadband......Page 861
  Integrated Services Digital Network (ISDN)......Page 863
  Leased Lines......Page 864
  Comparing High-speed Internet Access......Page 865
 Dialup Modems......Page 866
  Modem Standards and Protocols......Page 867
  Bits and Baud Rates......Page 868
  Modulation Standards......Page 869
  Error-Correction Protocols......Page 870
  56Kbps Modems......Page 871
  Having a Backup Plan in Case of Service Interruptions......Page 875
  Routers for Internet Sharing......Page 876
  Modem/Router Status LEDs......Page 878
 Defining a Network......Page 880
  Requirements for a Network......Page 881
  Client/Server Networks......Page 882
  Peer-to-Peer Networks......Page 883
  Comparing Client/Server and Peer-to-Peer Networks......Page 884
 Network Architecture Overview......Page 885
  Wired Ethernet......Page 886
  Wireless Ethernet......Page 888
  Bluetooth......Page 893
  Network Interface Cards for Wired Ethernet Networks......Page 894
  Network Cables for Wired Ethernet......Page 897
  Wired Network Topologies......Page 905
  Switches and Hubs for Ethernet Networks......Page 907
  Wireless Ethernet Hardware......Page 912
 Network Protocols......Page 917
  IP and TCP/IP......Page 918
  NetBEUI......Page 919
  HomePNA......Page 920
  Powerline Networking......Page 921
  Network Adapters......Page 922
  Cables and Connections Between Computers......Page 923
  Recording Information About Your Network......Page 924
  Installing Networking Software......Page 925
  Sharing Internet Connections......Page 927
 Primary Function and Operation......Page 928
  Positive DC Voltages......Page 929
  Negative DC Voltages......Page 930
  The Power Good Signal......Page 931
 Power Supply Form Factors......Page 932
  Modern Form Factors......Page 935
  ATX and Newer......Page 949
  PC/XT/AT and LPX Power Switches......Page 950
  AT/LPX Power Supply Connectors......Page 952
  ATX and ATX12V Motherboard Power Connectors......Page 954
  Backward and Forward Compatibility......Page 967
  Dell Proprietary (Nonstandard) ATX Design......Page 970
 Additional Power Connectors......Page 972
  Floppy Power Connectors......Page 973
  Serial ATA Power Connectors......Page 975
  PCI Express x16 Graphics Power Connectors......Page 976
  Power Supply Loading......Page 978
  Power Supply Ratings......Page 979
  Other Power Supply Specifications......Page 981
  Power Factor Correction......Page 983
  Power Supply Safety Certifications......Page 984
 Power-Use Calculations......Page 985
 Power Cycling......Page 987
  Energy Star Systems......Page 990
  Advanced Configuration and Power Interface......Page 991
 Power Supply Troubleshooting......Page 994
  Overloaded Power Supplies......Page 995
  Inadequate Cooling......Page 996
  Using Digital Multimeters......Page 997
  Specialized Test Equipment......Page 1000
  Sources for Replacement Power Supplies......Page 1001
 Power-Protection Systems......Page 1002
  Phone Line Surge Protectors......Page 1004
  Backup Power......Page 1005
  Modern CMOS Batteries......Page 1008
  Obsolete or Unique CMOS Batteries......Page 1010
  CMOS Battery Troubleshooting......Page 1011
 System Components......Page 1012
  Case and Power Supply......Page 1014
  Processor......Page 1015
  Motherboard......Page 1016
  Memory......Page 1017
  Hard Disk Drives......Page 1019
  Video Card and Display......Page 1020
  Accessories......Page 1021
 Hardware and Software Resources......Page 1022
  Assembly Preparation......Page 1023
  Installing the CPU and Heatsink......Page 1027
  Installing Memory Modules......Page 1029
  Mounting the New Motherboard in the Case......Page 1030
  Connecting the Power Supply......Page 1034
  Connecting I/O and Other Cables to the Motherboard......Page 1036
  Installing the Drives......Page 1037
  Installing a Video Card......Page 1041
  Replacing the Cover and Connecting External Cables......Page 1042
 System Startup......Page 1044
 Installing the Operating System......Page 1045
 Troubleshooting New Installations......Page 1046
 Diagnostics Software......Page 1048
  The Power-On Self Test......Page 1049
  Peripheral Diagnostics......Page 1061
  Operating System Diagnostics......Page 1062
 The Boot Process......Page 1063
  The Hardware Boot Process: Operating System Independent......Page 1064
  The Windows 9x/Me Boot Process......Page 1068
  Windows 2000/XP Startup......Page 1069
  Windows Vista/7 Startup......Page 1070
  Hand Tools......Page 1071
  Safety......Page 1075
  Test Equipment......Page 1076
  Special Tools for the Enthusiast......Page 1081
  Active Preventive Maintenance Procedures......Page 1083
  Passive Preventive Maintenance Procedures......Page 1088
 Troubleshooting Tips and Techniques......Page 1092
  Troubleshooting by Replacing Parts......Page 1093
  Troubleshooting by the Bootstrap Approach......Page 1094
  Problems During the POST......Page 1095
  Top Troubleshooting Problems......Page 1096
Index......Page 1108
 A......Page 1110
 B......Page 1114
 C......Page 1116
 D......Page 1123
 E......Page 1126
 F......Page 1128
 H......Page 1130
 I......Page 1133
 L......Page 1137
 M......Page 1139
 N......Page 1143
 O......Page 1144
 P......Page 1146
 R......Page 1154
 S......Page 1158
 T......Page 1165
 U......Page 1167
 V......Page 1168
 W......Page 1170
 Z......Page 1171