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特記なきはすべて新品商品
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2018.1.24 最終確認

SE/30 のシマシマックに関する重大発表

自力でSE/30の修理に挑戦している方々に、「日本一のSE/30修理店」を自負する丸真商店より重大発表です! (2017.8.28初稿)

一般に「シマシマック」というと、写真1のような細いヨコシマのものをさしますが、じつは写真1〜写真3の3種類はすべてまったく同じ「シマシマック」なのです。

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【写真1】一番ポピュラーなヨコシマのシマシマック(英語では" jail bars "とも表記)

【写真2】これもよくある「立てシマ」。「Repair Mac 」サイトでは「すだれ模様」と表記。

【写真3】下方に向けて格子の大きさが大きくなる「多段格子状」

この事実は、少なくとも当店が修理のために探したネット上(つまり世界中)のサイト、文献のどこにも出てきません。

かろうじて、有名な「Repair Mac 」サイト(2017年にリンク切れ)に「写真2(初期症状)→写真1(末期症状)」という主旨の記載がありますが、当店の修理実績ではその記述内容は必ずしも正確ではないと判断しております。(不正確であるという理由は後述します)

 

さらに以下の写真4〜写真6も、写真1〜写真3のバリエーションです。

実際に修理に当たってみるとさまざまなシマシマックの表情があります。当サイトでは便宜上、一般的なヨコシマの「シマシマック」、密度に変化のある白い点状の「立てシマ」、画面がピッチの異なる格子で構成される「多段格子状」と勝手に命名しております。

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【写真4】ヨコシマの「シマシマック」に、「黒い立てスジ」が組合わさった複合症状

【写真5】「立てシマ」に「二重表示」が加わったものとおもわれる複合症状

【写真6】歌舞伎を思わせる上二段の太い立てのスジ。見方を変えれば、格子がタテ方向に間延びしたもの。

シマシマックの本質とは?

シマシマックになる原因と処置方法は別項にゆずるとして、ではシマシマックの画面は何者なのか?

答えは VRAM(ビデオメモリ)チップの初期値データの画面表示  です。

どのパソコンも電源スイッチが入るとCPUにリセットがかかり、ROMチップに記述されたプログラムの流れで、ハードウェアのチェックが始まり、メモリなどはすべて一度「ご破算」されゼロとなります

重要なポイントは、「ゼロとなる」という意味は「ゼロをセットする」というCPUの能動的な指示による作業結果であるということです。

同様に、SE/30の電源を入れたときに最初に出てくる「グレー」の画面は、ROM(正確にはROMSIMM)に保存されている1ピット幅の格子パターン(オセロ状)の512×324画面データを表示データとしてCPUがVRAM(ビデオメモリ)にセットしたときに、同期信号とともにCRTに表示されるものです。

ここで仮にSE/30の画面表示系統が正常であって電気回路的に画面表示の準備が整っていたとしても、表示すべき正しい画像データをCPUがVRAM(ビデオメモリ)にセットしなければ、VRAM内にすでにあるデータがそのままCRTに表示されます。このときの「VRAM内にすでにあるデータ」とは、VRAMチップ自身が製造時点ですでにもっているデータ(電源供給時の初期値)にほかなりません。

すなわちシマシマックとは、信号処理としては「CPUが表示すべき正しい画像データをVRAMに渡せていない」という状態をさし、画像としてはVRAMの初期値が表示されている。これが本質です。

搭載VRAMチップによってシマシマック画像は異なる
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SE/30 のVRAMはメモリスロット手前のUC6、UC7チップです。(黄色点線)

写真1〜写真3の違いはUC6、UC7に使われているICメーカーの違いによるものです。

 

   TI製 TMS4461-15NL 【写真1】(ヨコシマ)

   NEC製 UPD41264C-12 【写真2】(立てシマ)

   Micron製 MT42C4064-12 【写真3】(多段格子状)---初期型ロジックボード

 

当然、差し替えは可能です。(一応、ペア交換で)

「シマシマック」さえ解決できれば SE/30 はかならず治る

立てスジと多段格子状の症状がヨコシマと本質的に同じシマシマックであること、そしてそのちがいがVRAMの種類に基づくことを突き止めたことは、当店開業時からの研究の大きな成果であり、あとは「シマシマック」の解決手法を体系化すれば、廃棄処理になるSE/30のロジックボードは減っていくはずです。

コンパクトMacの中でも極めて高い能力、広い拡張性をもつSE/30ですが、シマシマック状態のロジックボードではただの有償引き取りゴミです。

長年の修理実績より、SE/30に関してはアナログボードもふくめて治せないのはほぼ「シマシマックのみ」といっても過言ではありません。

数種類が存在する電源ユニットはアナログボードと同様にSE用のものが共通に使えますし、入手も比較的容易なことから「代品」で交換処理も可能です。またSE/30の電源は、スタンバイ回路などない時代のシンプルなユニットですので、いざとなれば+5V、+12V、-12Vの個別の電源ユニットを組み合わせたりWindows用ATX電源を外部電源としてコネクタ供給するなどなんとでもなります)

シマシマックはどうして発生するか

すでに知られている原因と修理方法

シマシマックに関してはこれまでMac Repairサイトで紹介された内容が最も詳しいと思いますが、すでにリンク切れとなったこともあり、ここであらためて紹介し、あわせて当店実績からの評価を示します。(なお原文には、以下4〜6は、『起動時に誤って発信され続けるパワーオンリセット信号』に対する策です」と書かれています。)

 解決方法1 メモリ、ROMSIMMを挿し直す。

    評価:けっこう当たっている。しかし接触の問題は、メモリ自体の「反り」とスズメッキ端子の接触のほか、SIMMおよびROMSIMMソケット側の

       機械的精度や端子の材質の問題(当時は金メッキではない)でもあり、ソケット交換となるとハンダ除去工具をもたない個人ではむずかしい。

 解決方法2 アクセラレータ(ある場合のみ)をはずす。または、挿し直す。

    評価:実績なし。PCのトラブル時に増設したものをはずして確認するのは基本中の基本。

 解決方法3 内蔵電池をはずす。交換する。

    評価:ありうる。要はSE/30が保持しているPRAM情報の起動情報に関する部分とシマシマックの関連ということなので、はずした時点でOKになる

       場合もあれば、新品交換でうまく起動する場合もある。これもPCトラブル解決時には基本中の基本。

 解決方法4 C6コンデンサ(1uF)を交換する。

    評価::確率的には20%程度で当たっている。製造後30年経過しているので、C6に限らず全電解コンデンサを交換すべき。

 解決方法5 C7コンデンサ(47uF)を交換する。

    評価::確率的には20%程度で当たっている。製造後30年経過しているので、C7に限らず全電解コンデンサを交換すべき。

 解決方法6 サウンドIC(UB11)の7番と15番をプルアップする。  (プルアップは「7番と15番を1kΩの抵抗でつなぐ」と書かれています)

    評価:実績なし。

 

Mac Repair の記述が「リセット信号の重要性」に触れていることは大事なポイントです。

リセットがくり返されていつまでもCPUが正常な起動ルーチンに入れず、結果としてVRAMの初期値データ(つまりシマシマック画像)が表示されるということをいいたいようです。

「Mac Repair」サイトは製造後10年ほどの2000年前後のロジックボードの状態について記述したものであり、製造後30年を超えるこんにちではロジックボードはさらに複雑な劣化&故障状態になっているものが多いのが実情で、上記方法で解決する機体であればそれはもう本当にめでたい限りです。とても幸運です。

当店が初公開する「シマシマックの原因」

「ROMMSIMMをはずせばシマシマックになる」ということが大きなカギになります。

ROMMSIMMの68ピンはアドレス(A31:A0)とデータ(D31:D0)の各32ピンのほかは+5V、GND、それにUI8(GLUE Chip)への「*ROM」信号しかありません。

また4枚セットのSIMMのうちの1枚あるいは4枚すべてをはずしてみたり、ROM2764をはずしても確実にシマシマックになります。

 

当店の修理においてUE10(Apple Sound Contllorer)の各ピンをプルアップした際に、D26信号を+5Vでプルアップした瞬間にシマシマックが解決したことがあります。

また長年ロジックボード上のIC自体の不良を疑い、PLCCタイプのICをとりはずしかたの開発と簡便にICの良否判定ができる環境を整えてきた結果、ロジックボード上のシマシマックと関連するICと無関係のICの区別がはっきりしてきました。

簡潔にいうとシマシマックは

  UJ11、UK11UK12 にかかわる データバスのうち データ(D31:D24)信号が不正常なとき

に発生します。

この3つのICは、CPUからの指令を受けて(起動プロセスの最初の部分の)ハードウェアと起動デバイス制御を担当しており、どれかが不正常な状態になると起動プロセスが正常に進行せず、結果としてVRAMの初期値データ(つまりシマシマック画像)が示されます。

 

ではどのような要因でデータ(D31:D24)の信号が不正常になるかというと、いまのところ以下の3パターンが上げられます。

 

(1)UJ11、UK11、UK12 にかかわるアドレス(A12:A9)とデータ(D31:D24)の12本の信号が途中で切れている


   SE/30のCRTにグレーの画面が出てくるにはVIDEO関連のIC群のほかに、まずCPU、UI8、ROMSIMM、SIMM、ROM2764が正常に動いてアドレス

   (A31:A0)とデータ(D31:D0)をやりとりしなければなりません。そのうえでUJ11、UK11、UK12にアドレス(A12:A9)とデータ(D31:D24)の12信号が正常

   に来ていることが必要です。

 

(2)電源電圧(この場合、CPU周りは昔のTTLロジックなので+5V)がちゃんと出ていない


   SE/30のような昔のTTLロジックの基板では"H"信号は2.0以上(〜5.0V)、"L"信号は0.8V以下と規定されています。この中間のどちらつかずの電圧値

   0.8〜2.0Vをしきい値と呼び、ロジックボード上の信号電圧が0.8〜2.0Vの範囲内に入らないように回路設計しなければなりません。

   信号規格自体にこうした電圧の幅があるため、回路内のICにおいては信号電圧が2.1Vや4.9Vなどバラバラであっても同じ"H"信号と扱われます。

   +5V回路では5.0〜2.0Vの3V幅が"H"信号の取りうる範囲ですが、コンデンサの液もれなどで電源ユニットの出力電圧が下がるとこの幅も狭くなり、

   しきい値に近い電圧で作業していた論理ICではしきい値を切ってしまい、"H"とも"L"ともつかない不安定な状況になります。こうなるとロジックボー

   ドは正常に動作できなくなります。

 

(3)データバスのうちデータ(D31:D24)のうちのいずれかが、論理的に"H"信号になったときに、実際にはしきい値以下の電圧レベルになっている

   経年劣化による論理IC自身の内部抵抗の増加で実質的に論理IC内部の有効な電源電圧が低くなり、"H"信号電圧がしきい値付近まで下がることがなど

   も考えられます。

   また、ロジックボード上においても電源経路上の電解コンデンサの液もれは、電源ユニットの供給電圧が低下したときと同じ状況になります。

   (これがロジックボードの電解コンデンサ交換をする本当の意味です)

   古いプリント基板自体には、ほかにもデータ(D31:D24)の電圧レベルを落とす要因となるものが考えられますが、ここでは取り上げません。

 

(4)部品(IC)自体が内部損傷している場合

   電源電圧やしきい値といった信号レベルの問題ではなく、CPUからの指令を受けて起動プロセスの最初のハードウェアと起動デバイス制御を担当する

   UK11とUK12(ともにVIAチップ)、およびUJ11(SWIMチップ)の3個のうちのどれかが不正常な状態になるとプロセスが正常に進行しません。

   基板上の結線(=パターン切れ)に問題がなく、あれこれ手をつくしてもなおらないシマシマックは、部品自体の不良・故障が考えられます。

   極めてまれですが、UJ12(53C80)が単独故障している場合もシマシマックになるケースがあります。

シマシマックの治し方

2017.11.1以降、続けて4枚のシマシマックが解決しましたので、近く記述を整理します。(2017.12.1)

乞うご期待。

対処方針はひとことでいうと

   (1)は「信号1本ごとに関連しているIC間でパターンがつながっているか確認する」

   (2)は「電源ユニットを正常な+5Vのものにする」(できれば4.5V以上が望ましいです)

   (3)は「"H"レベルがしきい値以下になっているビットをプルアップする」

   (4)は「正常な部品と交換する」

です。

「いうは易し、行うは難し」で、いざこれらをやるとなれば半端ではありません。

実際にはどのビットが悪いのか調べなければなりませんし、PLCCタイプ44ピンのICをはずすだけでもたいへんで、さらに3つのチップのうちUJ11はAppleのカスタムICで新品入手はできません。さらにそれらをハンダ付けしなければならず、当店でも、情報調査、工具の自作や選定、検査治具の製作など3年以上を費やしました。

(1)はUJ11、UK11、UK12のアドレス(A12:A9)とデータ(D31:D24)の12本の信号の1本ごとに、CPU、UI8、ROMSIMM、SIMM、ROM2764の各該当ピンと基

   板パターンがちゃんとつながっているか確認します。

   ↑ これは最低限の作業で、ここにいたるまでにY2、Y3のクリスタル発振、UI6、UH7の動作、サウンドIC(UB11の16ピンが方形波、5ピンのリセット信

   号)の確認および電解コンデンサ交換が必要です。

 

(2)は、単純に別の電源ユニットを準備すれば検証できます。

 

(3)の具体的な方法

PDSスロットにはAdress、Dataのほか約100ピンの信号が来ています。PDSまたはロジックの5V端子から、1K〜2Kオーム程度の抵抗を介してデータ信号(D31:D24)をプルアップできる状態にして電源を投入し、動作を確認します。

「複数のビットが同時に不調になることは通常はない」と仮定すれば、1ビットずつの確認でもOKですし、PDSスロットでなくても直接UK11,UK12,UJ11の各

ピンをプルアップしてもいいです。(当店ではデータ(D31:D0)32本を同時にプルアップします)

ヒットすれば、電源ON直後のシマシマック画面が「グレー画面」に変わります。

 

(4)の具体的な方法

確実に正常とわかっているICに交換します。(交換作業よりも、入手と良否確認のほうがたいへんですが)

PLCCのとりはずしは、低温ハンダを使う方法が無難です。400℃前後に設定したハンダごて2本ではずします。370℃ぐらいでもできなくないとは思いますが奮発してください。

ハンダ付けは先端のビットを細いタイプ(かつ、くびれた形状のもの)に交換できるコテが便利です。

ハンダも0.3〜0.6mmの細いものを使います。0.8〜1.0mmではきびしいと思います。(プリント基板用フラックスHB-20Fとハンダ吸取り線は必須です)

3つのチップは、ほかのジャンク基板から部品取りする場合は「シマシマック状態ではなかったと思われるロジックボード」のものを使います。3つのICのうち検証と交換をどれから始めるかについて、当店はUI11、UK11、UK12の順番です。

(参考)当店のシマシマックの治し方

以下は当店の治し方ですが、シマシマックのロジックボードの修理は、運がよくて半年程度、1年以上かかるのは当たり前です。

すこしでもその期間を短くしようと、当店では次のような調査環境を整えました。

 

 ■ 16chロジックアナライザを導入し、3つのチップの44ピン端子の状況を正常なロジックと比較してどれが一番あやしいのか当りをつけます

 ■ 基準クロックまわり(UH7とUI6)とリセット信号まわり(サウンドIC)はオシロスコープで動作確認

 ■ PDSスロットに挿して使う「自作のプルアップ専用基板」でアドレス(A31:A0)とデータ(D31:D0)を一括プルアップ(単ピンプルアップも可)

 ■ 正常ロジックボード上のPLCC、VRAM、サウンドICの部分をICソケット化した「IC試験用SE/30ロジックボード」に改造し、ICの良否を判定

 

ロジアナは2.1Vでも5.0Vでも「H信号」として表示されてしまうため、確実な信号表示になるとはいえませんが、たくさんのピン数をもつICにおいて概略をつかむのに重宝します。そういう意味では、一度に数チャンネルまでしか測定できなくても、数百ボルトまで安心してかつ微妙なパルスやゆらぎも波形として確認できるオシロスコープは必須といっても過言ではありません。

また数年越しで完成させた「IC試験用SE/30ロジックボード」は、他機のロジックボードから故障が疑われるICをはずしてこのボードのICソケットに装着してみて、正常に動作すれば「正常品」、不具合が出れば「故障品」とすぐに判定できます。ただ、他機のロジックボードからはずしたICは、きれいに吸取り線でハンダを除去してエタノールでフラックスをきれいに落としておかないとICソケットが接触不良になるので要注意です。また表面実装のSOPやPLCCパッケージのICの取りはずし時にコテ先温度が可変できるハンダごてが2本、溶融状態を5秒間程度維持できる低温ハンダ、ゼリー状のフラックス(SMD291など)が必要で、試験後のIC再装着には狭いところでもハンダ付けできる取り替え型のコテ先、0.3mmφの細いハンダ、ハンダ付け用フラックスなどの工具がないと作業にはなりません。

けっこう物入りです。

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左の液晶画面が右手前のロジックボードのロジアナによる信号表示です。

右の画面は正常なSE/30の信号を画像保存してあったもの。

両者の違いを見つければ、答えに近づきます。

PDS用プルアップ専用基板

PDSスロットの信号を「Adress」「Data」「制御用」の3グループ(各32ピン)にまとめてソケット化。

そこへ手作りの「32素子プルアップ集合抵抗コネクタ(34pin)」を装着して一括でプルアップ。(奥の2つはユニバーサル基板でサンドイッチしてあります)

PDSの配列と違って、Dataピンが順番に並んでいるので1ピンずつプルアップするのもとても楽。

IC試験用ロジックボードの状態

FPUをのぞくすべてのPLCCタイプのICをソケット化(茶色のフレーム)し、VRAM(黄)、SoundIC(赤)もDIPソケット化。

さらにROM2764(青)は力をいれずに着脱できるZIPソケット化しました。

他機のICが正常かどうかは取り付けてみれば一発で判定可能です。

実際の流れとしては

(1)電解コンデンサ交換

(2)差し替え可能なパーツ(ROMSIMM、SIMM4本、ROM2764、UE6、UG6、UI6、UE7、UG7)を正常なものと入れ替える

(3)リセット信号の確認

   リセットボタンを押してリセットがかかるかどうか

   サウンドIC(UB11およびUB12)の確認

(4)UH7の、システムクロック、Write信号、Read/Write信号の波形確認

(5)UI6のFC(1)、FC(0) 信号の波形確認

(6)UJ11、UK11、UK12の各44ピンのロジアナ信号表示を正常なものと比較

(7)UJ11、UK11、UK12、UJ12、UI8のすべてのピンの接続状態(パターン切れの有無)を確認

   これらとUK8(CPU)のあいだのパターン切れもよくあります。

(8)UJ11、UK11、UK12(さらにUJ12も)を取りはずして「IC試験用SE/30ロジックボード」でICの良否判定

 

(7)については、ICごとの接続表、およびアドレス/データバスごとのすべての部品との接続表を作成し、効率的に断線をチェックしています。

2018.1.24現在は、このあたりまでで解決できないものはとりあえずそのままにしています。あらたな発見があればまた解決の糸口になるかもしれませんので。

当店にはまだ解決していない「シマシマック」のロジックボードが数枚あり「すべてのシマシマック解決」への道のりはまだ半ばです。

サウンド IC (UB11およびUB12)のチェック

サウンド IC(UB11およびUB12)のチェックのための情報です。

正常動作している場合は

(1)16番ピンは22.26KHzの方形波。テスターで実効値を測定する場合は3.4V程度です。

(2)7番ピンは0.65V

(3)15番ピンは4.8V

またリセットボタン(S1)を押している間は、5番ピンは"L"に落ちます。

ROMSIMM、SIMM、ROM2764 のどれが悪いか 簡易判別方法 

同じシマシマック状態であっても、ROMSIMM、SIMM、ROM2764 のどれが悪くても同じシマシマックの画面となります。ROMSIMMとSIMMはメモリソケットの接触問題がある上に、メモリソケットそのものの入手も交換も比較的難しいために、良品状態なのか不良なのかの判別がとても困難です。

しかし当店ではこれをテスターだけで判別する方法を見つけました。(2017.10.20初稿)

 

UI6の7番ピンと8番ピンの電圧を測ります。

正常動作している場合は、2.93Vと1.75Vです。(7、8ピンとも信号波形あり、Vcc=4.88V時)

(1)ROMMSIMMがない場合は 4.88Vと0.06V  (7ピン=H、8ピン=L に固定)

(2)SIMMが(そろって)ない場合は 4.50Vと0.39V  (7、8ピンとも信号波形あり) 

(3)ROM2764がない場合は 2.93Vと1.75V  (7、8ピンとも信号波形あり) 

 

3つのどれが悪いかが簡単に判別できることで、信号経路の追跡もポイントがしぼれるようになり、難度の高いソケット交換もピンポイントでチャレンジできるようになります。

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