• Leonardo Ritter

Hardware - O Super I/O e o POST do BIOS

Neste artigo, vou mostrar alguns detalhes sobre o POST (Power On Self Test), feito pelo Super I/O, podendo ser o chip dedicado ou o embutido no chipset, que serve para avaliar o hardware do PC assim que o sistema for ligado e mostrar através de códigos visuais ou sonoros o funcionamento normal do dispositivo ou a possível falha que o mesmo está sofrendo.

Imagem 1

O POST faz parte do código do BIOS (Basic Input Output System - Sistema Básico de Entrada e Saída). O BIOS, explicado de forma sucinta, é apenas o Firmware do dispositivo, mas quando se trata de Desktop's e Notebook's, o povo chama popularmente de "BIOS". O Firmware é uma classe de software que serve para fornecer um controle de baixo nível para o Hardware e para o Sistema que rodará através o Hardware. No caso do BIOS, temos também um SETUP embutido, uma interface onde podemos configurar diretamente o Hardware.

Temos algumas marcas de BIOS famosas no mercado, entre elas a American Megatrends Inc. (AMI BIOS), a Award e a Phoenix, sendo que as duas últimas listadas são a mesma empresa hoje em dia. Os PC's fabricados pela IBM usavam um BIOS desenvolvido pela mesma companhia, portanto podemos considerar a IBM uma marca de BIOS, só que atualmente não mais utilizada. Pra falar a verdade, as desenvolvedoras de BIOS mais utilizadas atualmente são a AMI BIOS para placas-mãe de Desktop, e a Insyde, com a marca InsydeH2O sendo utilizada principalmente em placas-mãe de notebook's.

Cada desenvolvedora criou seu padrão de BIOS, com códigos de erro e estilo de interface gráfica, além de outros fatores independentes, sendo que até meados de 2011 todas as empresas se baseavam num sistema legado (chamado de Legacy BIOS), que sempre foi o mesmo desde os anos 1980. A partir de 2011 a tecnologia UEFI BIOS começou a vigorar com mais força, trazendo um desempenho, estabilidade e interface de configuração mais confiável para os usuários. Apesar da evolução, os códigos sonoros de erro usados por cada desenvolvedora continuam o mesmo, como você pode ver a seguir.

Os códigos sonoros, como já dito, servem para informar erros verificados através do diagnóstico de hardware feito pelo POST após o momento em que o computador é ligado. Estes códigos sonoros são apenas um ou mais BEEP's, pulsos sonoros longos ou curtos executados por um Speaker, um auto-falante "primitivo" e simples que está ligado ao Super I/O, como é mostrado na imagem abaixo:

Diagrama da linha do BEEP no Super I/O da placa-mãe Gigabyte GA-8IE2004 Rev. 1.0

No caso do diagrama da placa-mãe GA-8IE2004 Rev. 1.0 e também de todas as outras placas-mãe do mercado, o Speaker tem o polo positivo ligado à uma linha de alimentação de 12 Volts presente na placa-mãe e o polo negativo é ligado ao Super I/O. Quando é liberado uma corrente pela linha "BEEP-" do Super I/O, o circuito se fecha e o Speaker apita. Para mais detalhes sobre a eletrônica envolvida é só CLICAR AQUI!

O Speaker pode vir soldado diretamente na placa-mãe, só que na maioria dos casos ele não vem! Apenas a marcação do locar do componente está presente na PCB, como pode ser visto abaixo:

Observe o circulo branco com a abreviação "BZ" ao lado. "BZ" é a abreviação para "Buzzer". Buzzer é a mesma coisa que Speaker. Veja que o circulo branco está dividido ao meio e de um lado há linhas também brancas na diagonal, pois bem, estas linhas simbolizam o polo negativo (assim como a listra nos capacitores eletroliticos de Alumínio).

Veja abaixo um Speaker que pode ser encaixado na placa-mãe:

O fio vermelho é o polo positivo enquanto o fio preto é o polo negativo. Normalmente, o Speaker pode ser plugado junto do FRONT_PANEL da placa-mãe, onde são conectados o botão Power e o botão Reset, além dos PWR_LED e HDD_LED, como é possível ver no diagrama abaixo:

Este esquema também é válido para placas-mãe de plataforma AMD. Em alguns modelos de placas o Speaker pode estar fora do FRONT_PANEL, mas próximo dele, num minúsculo conector de 4 pinos separado.

De acordo com os BEEP's expressados pelo Super I/O através do Speaker, temos uma tabela com o significado de cada sequência de sons, como é possível ver na sequência do artigo.

Para o BIOS desenvolvido pela American Megatrends Inc., temos a lista a seguir:

> 1 BEEP curto: Significa que o POST foi executado e nenhum erro ocorreu, ou seja, o sistema operacional pode ser carregado normalmente;

> 1 BEEP longo: Falha no Refresh (Refresh Failure). O circuito de refresh está com problemas, e isto pode ser causado por danos na placa mãe ou falhas em um ou mais módulos de memória RAM;

> 1 BEEP longo e 2 BEEP's curtos: Falha no adaptador de vídeo. Problemas com o BIOS da placa de vídeo. É aconselhável retirar a placa, passar uma borracha (borracha comum, de apagar escrita à lápis) nos contatos da interface PCI, AGP ou PCIe e recolocá-la, no mesmo ou em outro slot, se for possível. Se puder, passe um spray limpa contato no slot e nos contatos da placa. Na maioria das vezes este problema é causado por mau contato, mas em alguns casos a placa de vídeo pode estar danificada fisicamente ou com o BIOS corrompido.

> 1 BEEP longo e 3 BEEP's curtos: Tem o mesmo significado de 1 BEEP longo e 2 BEEP's curtos;

> 2 BEEP's curtos: Falha geral do equipamento. Não foi possível iniciar o computador. Este código é mostrado quando há uma falha grave em algum componente, e que o Firmware não foi capaz de identificar. Em geral o problema pode ser na placa mãe ou nos módulos de memória RAM;

> 2 BEEP's longos: Erro de paridade. Durante o POST, foi detectado um erro de paridade na memória RAM. Este problema pode ser tanto nos módulos de memória RAM quanto nos próprios circuitos de paridade. Para determinar a causa do problema, basta fazer um teste com outros pentes de memória. Caso esteja utilizando módulos de memória sem o Bit de paridade, deve se desativar a opção "Parity Check" encontrada no SETUP do BIOS.

> 3 BEEP's longos: Falha nos primeiros 64 KB da memória RAM (Base 64k memory failure). Significa que foi detectado um problema grave nos primeiros 64 KB da memória RAM. Isso pode ser causado por um defeito nos chips de memória RAM ou na própria placa mãe. Outra possibilidade é o problema estar sendo causado por um simples mal contato. Antes de se desesperar e preparar o bolso para comprar memória RAM nova, retire os módulos de memória, limpe seus contatos usando uma borracha (borracha comum, de apagar escrita à lápis) e recoloque-a nos slot's com bastante cuidado. Se puder, passe um spray limpa contato nos slot's e nos contatos do módulo;

> 4 BEEP's longos: Significa que o Timer não operacional: O Timer 1 não está operacional ou não está conseguindo encontrar a memória RAM. O problema pode estar na placa mãe (o que é mais provável) ou nos módulos de memória. RAM;

> 5 BEEP's curtos: Significa que houve um erro no processador. O processador está danificado, ou mal encaixado no socket. Verifique se o processador está bem encaixado e na posição certa;

> 6 BEEP's curtos: Significa falha no Gate 20 (8042 - Gate A20 failure). O gate 20 é um sinal gerado pelo chip 8042, responsável por colocar o processador em modo protegido. Neste caso, o problema poderia ser algum dano na CPU ou até mesmo problemas relacionados com o chip 8042 que fica localizado na placa mãe (ou embutido no chipset (mas este último problema é mais raro);

> 7 BEEP's curtos: O processador gerou uma interrupção de exceção - Processor exception (interrupt error). Significa que o processador está apresentando um comportamento errático. Isso pode acontecer no caso de um overclock mal sucedido. Se o problema for persistente, experimente baixar a frequência de operação da CPU. Caso esse método não dê resultados, considere uma troca;

> 8 BEEP's curtos: Significa erro na memória RAM da placa de vídeo (display memory error). Também pode ser considerado um mau contato entre o slot e a placa de vídeo off board.Assim como no caso das memórias, retire a placa de vídeo, passe borracha em seus contatos, um spray limpa contato também ajuda, e recoloque a placa no slot. Caso esse método não resolva, é provável que a placa de vídeo esteja danificada;

> 9 BEEP's curtos: Significa erro na memória ROM (rom checksum error). Problemas com a memória ROM Flash, onde está gravado o BIOS. Isto pode ser causado por um dano físico no chip do BIOS (descarga eletrostática, por exemplo), por um upgrade de BIOS mal sucedido ou até mesmo pela ação de um vírus da mesma linhagem do Chernobyl;

> 10 BEEP's curtos: Significa falha no CMOS Shutdown Register (CMOS shutdown register error). O chamado de Shutdown Register enviado pelo CMOS apresentou erro. Este problema é causado por algum defeito na memória RAM presente junto do RTC (Real Time Clock) que armazena as alterações feitas no SETUP de configuração do BIOS e a hora e data do sistema. Nesse caso será um problema físico do chip, sendo mais difícil de fazer manutenção, mas, este erro é raro de acontecer :) ;

> 11 BEEP's curtos: Significa problemas com a memória cache (cache memory bad). Foi detectado um erro na memória cache, e geralmente quando isso acontece, o BIOS consegue inicializar o sistema normalmente, desabilitando essa memória. Só que, isso não é desejável, pois degrada demasiadamente o desempenho do sistema. Uma coisa a ser tentada é entrar no SETUP e aumentar os tempos de espera da memória cache, se esta configuração estiver disponível, é claro. Muitas vezes, com essa configuração conseguimos que ela volte a funcionar.

Para o BIOS desenvolvido pela AWARD, temos a tabela a seguir:

Para o BIOS desenvolvido pela Phoenix, temos a lista a seguir com a sequência de BEEP's e o erro:

> 1-1-3: Falha no CMOS write/read; > 1-1-4: Falha na ROM BIOS checksum; > 1-2-1: Falha no Timer do Sistema; > 1-2-2: Falha na inicialização do DMA; > 1-2-3: Falha no registro da página de DMA (write/read); > 1-3-1: Falha na verificação da atualização da memória RAM; > 1-3-3: Falha no chip dos 64K RAM iniciais ou linha de dados; > 1-3-4: Falha na lógica odd/even dos 64K RAM iniciais; > 1-4-1: Falha no endereço de linha dos 64K RAM iniciais; > 1-4-2: Falha de paridade nos 64K RAM iniciais; > 2-1-1: Bit 0, 64K RAM iniciais; > 2-1-2: Bit 1, 64K RAM iniciais; > 2-1-3: Bit 2, 64K RAM iniciais; > 2-1-4: Bit 3, 64K RAM iniciais; > 2-2-1: Bit 4, 64K RAM iniciais; > 2-2-2: Bit 5, 64K RAM iniciais; > 2-2-3: Bit 6, 64K RAM iniciais; > 2-2-4: Bit 7, 64K RAM iniciais; > 2-3-1: Bit 8, 64K RAM iniciais; > 2-3-2: Bit 9, 64K RAM iniciais; > 2-3-3: Bit 10, 64K RAM iniciais; > 2-3-4: Bit 11, 64K RAM iniciais; > 2-4-1: Bit 12, 64K RAM iniciais; > 2-4-2: Bit 13, 64K RAM iniciais; > 2-4-3: Bit 14, 64K RAM iniciais; > 2-4-4: Bit 15, 64K RAM iniciais; > 3-1-1: Falha no Registro de DMA Slave; > 3-1-2: Falha no Registro de DMA Master; > 3-1-3: Falha no registrador da interrupção Master; > 3-1-4: Falha no registrador da interrupção Slave; > 3-2-4: Falha no controlador de teclado; > 3-3-4: Falha na inicialização do vídeo; > 3-4-1: Falha no retrace do vídeo; > 3-4-2: Procura por ROM de vídeo em processamento; > 4-2-1: Teste da interrupção do Timer; > 4-2-2: Teste de Shutdown; > 4-2-3: Falha na porta A20; > 4-2-4: Interrupção inesperada em modo protegido; > 4-3-1: Teste de RAM (o endereço da falha é FFFFh); > 4-3-3: Intervalo do timer canal 2; > 4-3-4: Erro no relógio do sistema; > 4-4-1: Falha na Porta Serial; > 4-4-2: Falha na Porta Paralela; > 4-4-3: Teste do co-processador matemático; > 1-1-2: * Seleção da placa de sistema; > 1-1-3: * Extender CMOS RAM;

> Nenhum BEEP: Significa que está tudo OK após executar os seguintes testes:

> Teste de registro de CPU;

> Teste dos 64K RAM iniciais;

> Carregamento do vetor de interrupção;

> Teste de falha de força CMOS / Cálculo do checksum;

> Validação de configuração de vídeo;

> Vídeo funcionando com vídeo ROM;

> Vídeo funcional;

> Vídeo Monocromático funcional;

> Vídeo CGA funcional;

Observe que a lista mostra sequências de BEEP's curtos em três sequências, uma seguida da outra. Não há BEEP's longos igual ocorre na AMI BIOS.

EX.: 4-4-2: São 4 BEEP's> 1 espaço> 4 BEEP's> 1 espaço> 2 BEEP's

Para o BIOS utilizado nos antigos PC's da IBM, temos a lista a seguir:

> 1 BEEP curto: Sistema passou por todos os testes; > 2 BEEP's curtos: Erro de display; > 1 BEEP contínuo: Pode ser placa mãe ou alguma falha no fornecimento de energia, podendo ser então um problema nos circuitos da fonte de alimentação; > 1 BEEP longo e 1 BEEP curto: Algum problema com a placa-mãe; > 1 BEEP longo e 2 BEEP's curtos: Falha com a placa de vídeo; > 1 BEEP longo e 3 BEEP's curtos: Falha com o EGA; > 3 BEEP's longos: Falha com o cartão 3270.

Em placas-mãe de fator-forma ATX feitas após o ano 2000, temos em alguns modelos de algumas fabricantes, normalmente modelos "premium", um pequeno Display de 7 segmentos ligado ao Super I/O embutido no Chipset ou no Super I/O dedicado. Este display exibe os códigos de erro, caso haja algum durante o POST. Neste caso, cada fabricante programa linhas GP I/O (General Purpose Input / Output) do chipset para mandarem os sinais ao Display e exibir um código, que também pode ser estabelecido pelo fabricante da placa-mãe e não os códigos estabelecidos pela desenvolvedora do BIOS utilizado na placa.

OBSERVAÇÃO: As linhas GP I/O são entradas e saídas de dados programáveis, isto é, no Super I/O há um controlador programável, onde a fabricante pode incluir códigos de funcionalidades únicas oferecidas junto do produto.

A fabricante de placas-mãe AsRock possui o Dr. Debug, uma tecnologia que permite exibir através de linhas GP I/O e um Display os códigos de erro do POST.

Veja abaixo o Display de debug da placa-mãe AsRock 990FX Extreme9:

Para o Dr.Debug a AsRock disponibiliza uma tabela com os códigos que pode ser levemente diferente entre as plataformas Intel e AMD. A tabela abaixo serve para a plataforma AMD:

A Asus também usa um Debug via Display, e assim como a AsRock, plataformas diferentes podem ter algumas diferenças entre os códigos. CLIQUE AQUI e veja um manual de placa-mãe ASUS em PDF com uma lista de códigos válida para placas-mãe com BIOS AMI, Chipset Intel P67 e Socket Intel LGA1155 nas páginas "2-22" ate a "2-26".

Nas placas que não possuem um Debug com Display, o usuário pode adquirir pela internet uma placa PCI Analyzer ou PCIe Analyzer, popularmente conhecidas como "PC Analyzer", que possuem um microcontrolador, um Display de 7 segmentos ou uma tela mais avançada (dependendo do modelo) e as vezes até possuem um Speaker!

Essas placas PC Analyzer possuem interface PCI ou PCI Express x1 (como é o caso das mais caras e mais atuais placas debug). Estas placas debug mostram o erro que a placa está sofrendo e até mesmo se a placa-mãe está "morta".

Abaixo, você vê a imagem de uma placa PC Analyzer com interface PCI:

Perceba que há LED's SMD marcados com um valor de tensão, RESET, CLOCK, RDY e FRAME acima do Display de sete segmentos, isso por que as placas PC Analyser dedicadas possuem funções a mais, e neste caso mostra se os níveis de tensão e outros parâmetros estão OK.

A parte de trás da mesma placa PC Analyzer:

Para esta PC Analyzer das duas imagens acima, temos a tabela de códigos e seus significados para cada tipo de BIOS, seja ela da AMI, da Award ou Phoenix. A tabela mostra inclusive o significado dos LED's acima do Display de 7 segmentos. Para acessa-la, CLIQUE AQUI!

Abaixo, uma placa PC Analyzer PCI Express / PCI / USB:

Abaixo, uma placa PCI Analyser PCI e ISA:

Abaixo, uma placa PC Analyser MiniPCI e MiniPCIe, ideal para notebook's, dos mais antigos, com MiniPCI, ao mais atuais, com MiniPCIe:

E NOS NOTEBOOK'S? COMO FUNCIONA?

Nos notebook's, não temos um Speaker para dar BEEP's, muito menos um Display de debug. No caso dos notebook's apesar do BIOS ser similar ao de placas-mãe comuns, não tem-se o risco de ocorrer tantos problemas, pois o notebook tem um hardware mais limitado ao acesso do usuário, uma retrocompatibilidade de peças bem menor, portanto os erros não ficam "tão acessíveis" também.

Alguns notebook's mais antigos mostravam o POST igual está na imagem 1, exibida neste artigo. Como foi possível ver nas imagens de placas PCI Analyser acima, há placas debug com interface MiniPCI, para notebooks antigos, e MiniPCIe, para notebooks atuais, além de, claro, placas de debug com interface USB.

Este foi uma breve explicação sobre POST e como o sistema comunica o usuário sobre os erros do sistema! Se quiser contribuir com conteúdo é só mandar um e-mail para hardwarecentrallr@gmail.com. Não deixe de compartilhar com seus amigos e deixar um like pro blog!

FONTES e CRÉDITOS:

Texto, diagramas e imagens: Leonardo Ritter

Fontes: Hardware.com.br; site Tecnologia do Globo; site Sage PCTuga; Banco de esquemas elétricos do HC.

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