что записывается в оперативную память после тестирования компьютера программой bios

Тест ОЗУ (RAM): проверка оперативной памяти на ошибки

Доброго времени суток.

Вообще, привести диагностику памяти можно разными путями:

В этой статье рассмотрю оба эти варианта (вообще, конечно, второй вариант более предпочтителен!).

Проверка ОЗУ (RAM) на ошибки

Средство диагностики памяти Windows

И тем не менее, как запустить проверку планок ОЗУ в Windows (актуально для Windows 7, 8, 10) :

mdsched — команда для проверки ОЗУ (Win+R)

Далее должно появиться окно, в котором вам предложат на выбор два варианта проверки:

Средство проверки памяти Windows

Если с диагностикой все «OK» — увидите сообщение, что тест памяти был успешно запланирован.

Тест памяти запланирован

После перезагрузки компьютера/ноутбука увидите окно, как на фото ниже. Будет выполнено 2 прохода, в нижней части окна показывается состояние операции. Если с вашей памятью все хорошо — то состояние будет в статусе «Неполадки пока не обнаружены».

Средство диагностики памяти Windows

Если будут найдены неполадки

Рекомендую прогнать еще раз утилитой Memtest 86+. Если ошибки подтвердятся и в этой утилите — то см. конец этой статьи, там привел несколько советов.

Тестирование оперативной памяти в Memtest 86+

Memtest 86+

Memtest 86+ — одна из лучших утилит, предназначенных для тестирования оперативной памяти. Утилита может запускаться с помощью собственного загрузчика, поэтому для нее операционная система, в принципе, не нужна.

Программа поддерживает современные многоядерные процессоры, большинство чипсетов материнских плат. Memtest 86+ доступна для скачивания на официальном сайте (ссылка выше), в виде нескольких версий. О них пару слов ниже.

Про версии программы Memtest 86+ (V5.01):

Создание загрузочной флешки с Memtest86+

Создание загрузочной флешки в Memtest 86+

Загрузка с флешки и запуск теста в Memtest 86+

Я воспользовался вызовом Boot Menu, указал с чего загружаться (USB-флешки) и нажал Enter (скрин ниже).

Загрузка с USB-флешки

Далее, если ваша флешка правильно записана, утилита Memtest 86+ автоматически запуститься и начнет тестировать оперативную память. От вас ничего не требуется нажимать. Красной стрелкой на фото ниже показан ход тестирования (сколько процентов проверено).

Тестирование в Memtest 86+ // запускается автоматически

Примечание! На всякий случай приведу клавиши управления (хотя они в большинстве случаев не нужны).

Esc – закрыть программу и перезагрузить ПК;
C – задание параметров в ручном режиме (для опытных пользователей);
F1 — Enhanced Fail Safe Mode (расширенная Fail Safe Mode).
F2 — Experimental SMT support up to 32 cores (экспериментальная SMT поддержка до 32 ядер).
При запуске производится анализ компонентов компьютера, затем начинается тестирование оперативной памяти.
Если тест не запускается в авто-режиме — запустите его при помои кнопок F1, либо F2.

Вообще, рекомендую оставить вот так тестировать ПК на несколько часов, чтобы утилита прогнала память несколько раз. Если с памятью все в порядке — вы должны увидеть внизу окна сообщение «Pass complete, no errors, press Esc to exit» (как на фото ниже).

Все хорошо с памятью // прошла тест

Если же в процессе тестирования будут найдены ошибки — вы увидите красные строки (это в любом случае не хорошо (как минимум) ).

С памятью есть проблемы.

Что делать, если были найдены ошибки

Довольно популярный вопрос, наряду с вопросами по тестированию памяти.

Далее проверьте сами планки: нет ли на них сколов, царапин, чистые ли они. Если есть признаки механического повреждения, то наверняка потребуется замена памяти на новую.

Чистка контактов памяти резинкой и кисточкой

Примечание. Процедуру нужно проводить крайне аккуратно, на чистой, сухой, ровной поверхности. Резинка лучше та, у которой две стороны: одна синяя, другая розовая. Тереть рекомендуется синей. В некоторых случаях, желтые контакты меняют цвет на более светлый.

После чистки памяти, вставьте ее вновь в слот и включите ПК (кстати, попробуйте вставить память в другие слоты, или поменять планки местами, если у вас все слоты заняты).

Далее проведите тестирование еще раз. В некоторых случаях, такая простая процедура, позволяет избавиться от ошибок, связанных с памятью, компьютер перестает зависать, перезагружаться и выдавать синий экран (тем самым, экономя ваши средства).

На этом у меня пока всё. Дополнения приветствуются.

Удачи и хороших тестов!

Статья откорректирована: 25.02.2019

Источник

Как проверить оперативную память на ошибки

Содержание

Содержание

Во время работы компьютера в оперативной памяти содержатся данные ОС, запущенных программ, а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором. Если с оперативной памятью проблемы — плохо работать будет все. Как понять, что оперативную память пора лечить или менять и проблемы именно в ней? Разбираемся.

Причин ошибок в работе оперативной памяти очень много — от неправильно заданных параметров материнской платой (настройки по умолчанию не панацея) до брака, механических дефектов памяти и разъема материнской платы, а также проблем с контроллером памяти процессора.

Одним из первых признаков неполадок в работе оперативной памяти являются синие экраны смерти (BSOD) и сопутствующие симптомы: подтормаживание, зависание, вылеты приложений с различными ошибками и просто так.

Перечисленные неполадки в работе компьютера относят в основном к симптомам общего характера. При появлении таких неявных признаков неисправности лучше всего начать диагностику компьютера именно с оперативной памяти.

Для диагностики оперативной памяти есть специальные программные средства, о которых и будет дальше идти речь.

Диагностика средствами Windows

Чтобы запустить средство диагностики памяти Windows, откройте меню «Пуск», введите «Диагностика памяти Windows» и нажмите клавишу Enter.
Вы также можете воспользоваться комбинацией клавиш Windows + R и в появившемся диалоговом окне ввести команду mdsched.exe и нажать клавишу Enter.

На выбор есть два варианта: сейчас перезагрузить компьютер и начать проверку или выполнить проверку во время следующего включения компьютера.

Как только компьютер перезагрузится, появится экран средства диагностики памяти Windows.

Ничего трогать не нужно — по завершении теста компьютер еще раз перезагрузится сам и включится в обычном режиме. Сидеть и следить за ходом проверки тоже не стоит — всю информацию с результатами проверки можно будет потом посмотреть в журнале событий операционной системы.

Результат проверки должен появиться при включении компьютера, но это происходит далеко не всегда.

Чтобы узнать результаты проверки через журнал событий. В меню поиск забиваем «просмотр событий» или можно снова воспользоваться комбинацией клавиш Windows + R и ввести команду eventvwr.msc и Enter.

Открываем журналы «Windows – Система – найти – Диагностика памяти».

Диагностика MemTest86

Данный способ несколько сложнее, так как нужно создать загрузочную флешку, но у него есть и свои положительные стороны. Он выполняет более широкий набор тестов и может найти проблемы, которые не обнаружил встроенный тест Windows.
По началу процесс создания загрузочной флешки может напугать неопытного пользователя, но здесь нет ничего сложно. Скачиваем архив, извлекаем содержимое, вставляем флешку в компьютер и запускаем файл imageUSB.exe.

Выбираем наш USB-накопитель и нажимаем Write, процесс занимает считанные минуты. Все, образ готов.

Чтобы загрузиться с созданного ранее флеш-накопителя, необходимо настроить приоритет загрузки устройств в BIOS материнской платы или, что значительно проще, воспользоваться функцией Boot Menu.

В зависимости от производителя материнской платы, клавиша для вызова функции Boot Menu может меняться, обычно это F2, Del, Esc, F12.
Соответствующую клавишу нужно нажимать сразу после включения компьютера или в момент перезагрузки компьютера, как только потух монитор (нажимать можно несколько раз, чтобы не пропустить нужный момент).

Проверка запустится автоматически, ничего трогать не нужно.

Процедура проверки будет выполняться циклически (Pass) до тех пор, пока вы не решите остановить его. Информация об ошибках будет отображаться в нижней части экрана. Когда решите закончите, нужно просто нажать клавишу Esc, чтобы выйти и перезагрузить компьютер. По-хорошему, нужно пройти минимум 5–10 циклов проверки — чем больше, чем лучше.

Диагностика программой TestMem5 (tm5)

TestMem5 — программа тестирования оперативной памяти, абсолютно бесплатная, скачать можно по ссылке.

Эта программа построена по несколько другому принципу, чем предыдущие. А именно — она настраиваемая. Сами тесты имеют довольно гибкую структуру с большим количеством настроек.

Настройкой собственной конфигурации для тестирования заниматься необязательно, есть уже несколько готовых конфигураций настроек от разных авторов. Наибольшей популярностью пользуются конфигурации от 1usmus v3 и anta777 (Экстрим – Тяжелый – Суперлайт). Процесс установки конфигураций очень прост: скачиваете нужный и помещаете в папку с программой или можно добавить через «Настроить и выйти».

Важно : Запускать tm5.exe нужно в режиме администратора ( с правами администратора).

Какой программой пользоваться?

У каждой из программа есть свои сильные и слабые стороны.

Диагностика средствами Windows — это наиболее простой способ, который уже встроен в операционную систему, его остается только запустить. Не способен найти сложные ошибки, тест короткий.

MemTest86 — старая и авторитетная программа, есть небольшие сложности с запуском. Можно использовать без установленной операционной системы.

TestMem5 — прост в использовании, проверка происходит в среде Windows, что наиболее приближено к реальным условиям использования, а не в среде DOS как Memtest86. А наличие различных конфигураций по интенсивности и времени проверки делает ее наилучшим решением для тестирования оперативной памяти как по дефолту, так и во время разгона.

Как найти неисправный модуль?

Принцип поиска неисправного модуля довольно прост:

1) Проверить правильность установки разъемов при наличии двух модулей.

2) Продуть от пыли разъемы и протереть контакты.
3) Сбросить все настройки Bios на дефолтные.
4) Проверить планки памяти вместе и по отдельности, меняя разъемы.
5) Проверить планки памяти на другой материнской плате у друга.

Что делать, если нашли неисправный модуль памяти?

Если все перечисленное не помогает избавиться от ошибок, стоит обратиться в гарантийный отдел, если товар еще на гарантии. Платный ремонт оперативной памяти обычно нецелесообразен ввиду не очень высокой цены продукта. Проще пойти и купить новый модуль на гарантии, чем заниматься восстановлением неисправного.
Сама по себе оперативная память сейчас очень редко выходит из строя и с легкостью переживает смену остальных компонентов системы. Чаще всего все ошибки, связанные с работой оперативной памяти, возникают по вине самого пользователя и из-за некорректных настроек в Bios материнской платы, а также при использовании совершенно разных планок памяти и во время разгона.

Встроенную в винду софтину вообще категорически не рекомендую.

Для выявления брака MemTest86 на загрузочной флешке наше все.

как ни странно набор тестов и там и там одинаковый, но вот то что виндовый находит только откровенный брак эт прям мистика

Сейчас рулит MemTest 86+, я его во все дистрибутивы ставлю в стартовое меню. Ну у меня не виндоуз. А во времена DOS и 386 рулил qmt, Qualitas Memory Test, и когда у меня было 32Мб. на SIMM 30, то он не в Fast Test а в Full Test гонял единички инули по кажлой ячейке а потом ещё заполнял от 0H до FH, в общем то 32Мб. тестились часа три- четыре на 386DX40 🙂 Зато надёжный в доску 🙂 В коллекции есть.

С сайта memtest86+:
«После долгого перерыва без обновлений и после многочисленных запросов я начал компилировать множество ветвей кода, чтобы снова выпускать публичные сборки!
Вот Memtest86 + 5.31b, со многими исправлениями ошибок в основных функциях. Эта сборка еще не готова к производству, так как ей не хватает некоторых отзывов от бета-тестеров. Дополнительные функции и обновленный код обнаружения последуют в ближайшее время, как только у меня появится доступ к моей лаборатории со всеми эталонными тестовыми платформами. В настоящее время он недоступен из-за локдауна COVID19.»

Прикладываю скриншот теста на компьютере, который больше 10 лет стабильно работает.
Другие тесты ошибок не видят, в том числе memtest и memtest86+ без SMT-режима.

Источник

О работе ПК ч.3: От включения до полной загрузки Windows 10

Мы продолжаем разбираться как работает ПК на примере клавиатуры и Windows 10. В этой статье поговорим о том как происходит единение софта и железа.

Старт системы

Полностью компьютер выключен когда он отключен от питания и конденсаторы на материнской плате разрядились. До эры смартфонов мобильные телефоны часто глючили и если перезагрузка не лечила проблему, то приходилось доставать батарею и ждать 10 секунд, потому что сбрасывалось программное состояние ОС, в то время как чипы на материнской плате и контроллеры устройств оставались активными сохраняя состояние, драйвера ОС к ним просто реконнектились. 10 секунд — время на разрядку конденсаторов, состояние чипов сбрасывается только при полном отключении.
Если же ПК подключен к розетке или батарее, то он находится в режиме Stand-By, это значит что по шине питания подаётся маленькое напряжения (5В) от которого запитываются некоторые чипы на материнке. Как минимум это системный контроллер, по сути это мини-компьютер запускающий большой компьютер. Получив уведомление о нажатии кнопки Power он просит блок питания/батарею подать больше напряжения и после инициализирует весь чип-сет, в том числе и процессор. Инициализация включает в себя перекачку кода и данных прошивки материнки (BIOS/UEFI) в оперативную память и настройку CPU на её исполнение.
Думать что кнопка Power это рубильник который подаёт электричество на CPU и тот начинает исполнять с заранее известного адреса прошивку BIOS неправильно. Возможно старые компьютеры так и работали. Кнопка включения находится на своей плате, вместе со светодиодами состояний и к материнке она подключается через специальный разъём. На картинке ниже видны контакты для кнопки Power, Reset, а также светодиодов с состоянием Power и чтения жёсткого диска. Нажатие кнопки включения переводится в сигнал на контакты материнки, откуда он достигает системный контроллер.

Контакты на материнке для подключения кнопки включения, светодиодов состояния Power, жёсткого диска и динамиков.

Плата ноутбука с кнопкой включения и светодиодом состояния

Прикладная иллюстрация как блок питания получает сигнал от материнки на включение. Если вы задумаете установить мощную видеокарту (Nvidia 2070 S) на офисный ПК, то просто вставить её недостаточно, потому как она требует питание в 600W, в то время как такой ПК имеет блок на

500W. Первое что придёт в голову – купить новый блок питания на 650W с отдельной линией для видеокарты. Но и здесь будут разочарования, потому как разъёмы материнки будут не совпадать с разъёмами БП, а если его отдельно воткнуть в розетку и подключить к видюхе тоже ничего не будет – в блоке питания вентилятор не крутится и изображения нет. Так происходит, потому что БП должен получить сигнал от материнки на полное включение. Очевидное решение – новая материнка с совместимыми разъёмами, однако она стоит

$300. Есть решение проще, хоть оно и вызывает опасения пожаробезопасности. Берём скрепку, разгибаем и вставляем в зелёный (PS_ON) и один из чёрных пинов (COM). Теперь всё должно работать.

Поиск загрузчика ОС

Есть два вида прошивки материнки – BIOS (Basic Input Output System) на старых машинах и UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) на новых. Windows 10 поддерживает обе и абстрагирует различия между ними. UEFI правильней называть ОС чем прошивкой, потому как он предлагает больше возможностей, к примеру богатый графический интерфейс вместо текстового, наличие мышки, больший объём доступной памяти, улучшенная модель безопасности и валидации файлов ОС, взаимодействие с железом через API, вместо прерываний как в BIOS.

Пример экрана монитора BIOS.

Программа BIOS хранится на отдельном чипе, подключенном к Южному мосту. Этот чип можно достать и перепрошить новой программой, по факту это просто носитель памяти, а не самостоятельный микрокомпьютер.

Настройки BIOS (системное время, например), хранятся на другом чипе который как правило находится возле круглой батарейки, которая на самом деле является литиевым аккумулятором, подзаряжающимся во время работы ПК. Называется он CMOS, что означает Complementary Metal Oxide Semiconductor, а по-русски просто — КМОП, что есть комплементарная структура металл-оксид-полупроводник.

Если всё прошло успешно, BIOS начинает процесс поиска загрузчика ОС. Для этого он начинает просматривать все подключенные к материнской плате жёсткие диски. Данные на физических дисках адресуются в единицах называемых сектор, обычно он 512 байт, однако современный стандарт – 4096 байт. Установщик Windows в самый первый сектор на диске записывает специальный программный код и данные о разделах. Этот сектор называется Master Boot Record. Диск разбивается на разделы (partitions), отформатированный своей файловой системой. Максимум 4 раздела, каждый из который может быть расширенным (extended partition), такой можно рекурсивно делить на 4 раздела и теоретически их число не ограничено. Как только BIOS находит Master Boot Record он считывает оттуда код и передаёт ему управление. Этот код поочередно просматривает данные о разделах и находит тот который помечен как активный, в нём находится код загрузчика Windows (Это не раздел с C:\Windows\System32!), этот раздел называется system partition. Как правило он занимает 100Мб и скрыт от пользователя. В первом секторе этого раздела хранится загрузочный код, которому передаётся управление. Это volume boot sector, код в нём ищет файл Bootmgr, с которого и начинается процесс загрузки Windows. Файл Bootmgr создан через соединение в один файлов Startup.com и Bootmgr.exe.

Запуск на UEFI

Пример экрана загрузки UEFI

BIOS существует больше 30 лет и в попытках исправить его недостатки компания Intel в 1998 году создала стандарт Intel Boot Initiative, позже переименованный в EFI и в 2005 году пожертвованный организации EFI Forum. Недостатки BIOS:
• Работает только в 16-битном режиме
• Может адресовать только 1Mb оперативной памяти
• Часто имеет проблемы совместимости
• MBR ограничен только четырьмя главными разделами диска
• Диск с ОС не может быть больше чем 2.2Tb.
• Имеет очень ограниченные возможности для валидации загрузчика ОС.
На смену BIOS пришёл UEFI, по сути это миниатюрная ОС которая может работать и в 32-bit и в 64-bit. Для совместимости есть опция Compatibility Support Module, которая включается в настройках и эмулирует работу BIOS.

Инициализация ядра

Запуск подсистем – SMSS, CSRSS, WinInit

SMSS.exe отличается от пользовательских процессов, это нативный процесс и это даёт ему дополнительные полномочия. SMSS.exe работает с ядром в обход Windows API, он использует то что называется Native API. Windows API – обёртка вокруг Native API. SMSS.exe первым делом запускает подсистему Windows (CSRSS.exe – Client Server Runtime Sub System) и заканчивает инициализацию реестра.

Процесс и потоки SMSS.exe помечены как критические, это значит что если они неожиданно завершаться, к примеру из-за ошибки, это приведёт к падению системы. Для общения с подсистемами, к примеру вызову API создающему новую сессию, SMSS создаёт ALPC-порт с именем SmApiPort. Загружаются из реестра переменные среды окружения, запускаются программы такие как Check Disk (autochk.exe, эти программы записаны в реестре HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\BootExecute). SMSS.exe запускается для каждой пользовательской сессии. Глобальные переменные (очередь сообщений например) у каждой сессии своя за счёт механизма виртуальной памяти. В Windows есть контексты потока, процесса и сессии. Каждый SMSS.exe запускает свой экземпляр подсистемы, на данный момент это только CSRSS.exe (Windows), в прошлом поддерживались операционные системы OS/2 (os2ss.exe) и POSIX (psxss.exe), но эта идея была неудачной. Самый первый SMSS.exe засыпает в ожидании процесса WinInit.exe. Остальные экземпляры вместо этого создают процесс WinLogon который показывает UI для входа.

Дерево процессов выглядит следующим образом, на нём можно увидеть кто и кого создал (показаны не все процессы, может немного отличаться от последний версий Windows).

Где здесь клавиатура?

Во время запуска ядро Windows считывает из реестра информацию о контроллере системной шины, как правило это шина PCI (реже MSI), к ней подключены контроллеры портов ввода-вывода, в том числе и USB, PS/2. Информация о нём записывается во время установки Windows. Система загружает для него драйвер и рекурсивно обходит все порты так же загружая для каждого из них свой драйвер. Драйвера могут комбинироваться в узлы (driver node), к примеру драйвер клавиатуры, будет соединён с драйвером порта PS2. А вот порт USB сложнее — сначала драйвер порта, потом драйвер для работы с протоколом HID и только потом клавиатура.

Каждый порт контроллируется своим чипом, который мониторит подключение, принимает/отправляет сигналы между CPU и устройством. Если чип-сет Южный мост не встроен в CPU, как это часто делают в ноутбуках, а существует отдельным чипом на материнке, то правильней говорить: сигнал между Южным мостом и контроллером порта. Чип контроллирующий порт имеет выделенную линию с контроллером прерываний (PIC или APIC), по которой он может попросить обратить на себя внимание CPU, к примеру считать данные от клавиатуры (порт PS/2, с USB другая история). Поскольку ОС загрузила для порта драйвер, она может отдавать ему команды, читать и отправлять данные. В нашем примере был загружен драйвер из C:\Windows\System32\i8042prt.sys. Давайте вспомним предыдущую статью. В старых компьютерах с PIC на чипе Intel 8259 было 15 линий прерываний, где клавиатура была подключена к ножке IRQ1, таймер IRQ0, а мышка к IRQ12, который на самом деле был пятой ножкой второго чипа 8259, который мультиплексировал свои прерывания через ножку IRQ2 первого контроллера. В современных PIC могут быть 255 контактов для сигналов прерываний. Во время загрузки ОС программирует APIC/PIC возвращать определённое число когда скажем пришло прерывание от порта клавиатуры или USB и по этому номеру CPU находит в таблице векторов прерываний функцию которую надо выполнить. Номер прерываний определяют HAL и Plug’n’Play Manager. Контроллер прерываний ищет сигнал на своих ножках в определённом порядке, к примеру в бесконечном цикле проверяет напряжение на ножках от 1 до MAX_PIN. Этот порядок определяет приоритет, к примеру клавиатура будет замечена раньше мышки, а таймер раньше клавиатуры. Чтобы не зависеть от особенностей работы контроллеров прерываний Windows абстрагирует концепцию IRQ (Interrupt Request) в IRQL (Interrupt Request Level). Будь у контроллера прерываний хоть 15 хоть 255 линий они все будут отображены на 32 IRQL для x86 и 15 IRQL для x64 и IA64.

Механизм IRQL реализовывается на уровне софта в Hardware Abstraction Layer (HAL.dll), а не железа. В Windows системах есть драйвер шины (bus driver), который определяет наличие устройств подключенных к шинам – PCI, USB и др. и номера прерываний которые могут быть назначены каждому устройству. Драйвер шины сообщает эту информацию Plug and play manager, который уже решает какие номера прерываний назначить каждому устройству. Далее арбитр прерываний внутри PnP Mgr (PnP interrupt arbiter) устанавливает связи между IRQ и IRQL.

Так вот, драйвер клавиатуры (kbdclass.sys) получает данные от порта (USB, PS2) через прерывание и записывает их через WriteFile, компонент внутри ядра Windows просыпается, считывает их используя API ReadFile и добавляет в очередь сообщений с клавиатуры. API для работы с файлом могут использоваться для чтения данных с драйверов. С этого момента начинается обработка данных стеком ввода Windows, об этом в следующей статье.

Если у вас есть ПК с PS2 портом и вы умеете пользоваться WinDbg в режиме ядра, то можете легко найти обработчик прерываний клавиатуры напечатав команду !idt, которая выведет на экран всю таблицу векторов прерываний. Прерывание вклинивается в ход выполнения программы, слово вектор здесь подразумевает направление, направление исполнения программы. WinDbg был сделан специально для отладки Windows, самая последняя версия называется WinDbgX. Он имеет текстовый интерфейс, который отпугивает людей привыкших к Visual Studio, однако предоставляет гораздо больше возможностей, в частности исполнение скриптов. Прерывание фиолетового порта PS2 выделено красным. Функция которая его обрабатывает называется I8042KeyboardInterruptService, которая находится в файле i8042prt.sys.

Сейчас возникает вопрос, откуда у обработчика прерываний аргумент? Кто его передаёт? Ведь CPU ничего не знает о нём. Если поставите в неё breakpoint, то удивитесь ещё больше увидев несколько функций выше по стеку:

0: kd> kC
# Call Site
00 i8042prt!I8042KeyboardInterruptService
01 nt!KiCallInterruptServiceRoutine
02 nt!KiInterruptSubDispatch
03 nt!KiInterruptDispatch
04 nt!KiIdleLoop

Пару слов о USB

Ознакомление с работой порта USB потребовало бы отдельной статьи описывающей его работу и плюс описание обработки данных HID на Windows. Это очень сильно усложнило бы материал, к тому же уже есть хорошие статьи по теме, поэтому PS2 идеальный пример из-за своей простоты.

USB создавался как универсальный порт для всех устройств, будь то клавиатура, фотоаппарат, сканнер, игровой руль с педалями, принтер и пр. Вдобавок он поддерживает вложенность портов – USB материнки => монитор с USB => клавиатура с USB к которой подключена мышка, флешка и USB-hub к которому подключен жёсткий диск. Взглянув на контакты USB 2.0 вы увидите что они не заточены под передачу каких-то определённых данных, как у PS2. Их всего четыре – витая пара для передачи битов данных, плюс и минус питания.

Провода кабеля USB 2.0

USB 3.0 быстрее за счёт дополнительных пяти контактов. Как видите там нету линии CLOCK для синхронизации, поэтому логика передачи данных сложнее. Слева USB 2.0 и справа USB 3.0 для сравнения.

Все данные передаются через протокол HID (Human Interface Device), который описывает форматы, порядок взаимодействия и передачи данных и всё остальное. Стандарт USB 2.0 занимает 650 страниц, документ HID Class Specification, описывающий работу устройств (мыши, клавиатуры и пр) – 97 страниц, их рекомендуется изучить если вы работаете с USB.

Первым делом подключенное устройство должно рассказать о себе, для этого оно отправляет несколько структур данных, в которых указывается ID устройства и ID производителя по которым Plug’n’Play manager может найти в реестре информацию, загрузить и соединить драйвера. USB устройства пассивны, т.е. хост должен сам с определённым интервалом проверять наличие данных. Частота опроса и размер пакета данных задаются в одном из дескрипторов устройства USB. Максимальный размер пакета – 64 байта, что для информации о нажатых клавишах более чем достаточно.

В Windows есть встроенная поддержка HID, она не такая простая как связь драйвера порта PS2 с драйвером клавиатуры, потому что драйвер HID должен уметь обрабатывать все поддерживаемые протоколом сценарии. Вне зависимости от провайдера данных — порты PS2, USB или Remote Desktop или виртуальная машина – на самом верху driver node будет находится Kbdclass, от которого ядро ОС и будет получать информацию. Уведомление о подсоединении клавиатуры будет обрабатываться через Plug’n’Play Manager, так что для ядра Windows не имеет значение какой порт или источник данных от устройства используется.

Источник