Съвременни компютърни системи – упражнениe

Вече знаем, че съвременните компютри имат две добре обособени части, наречени съответно оперативна памет (ОП) и централен процесор (ЦП), както и група от разнообразни по възможности, но с общо предназначение устройства, наричани входно-изходни устройства (ВИУ).

Характеристики на устройствата

Както се вижда на принципната схема на фон Ноймановия компютър, частите на компютъра са свързани и обменят данни помежду си чрез комуникационната шина (бъс, bus). Ролята на това устройство е много важна, тъй като отделните части обменят данни помежду си през шината. Реално погледнато, шината е съставена от няколко устройства, но за потребителя е удобно да си ги представя като едно. Тя е разположена върху електронна платка (Фиг. 1) – дънна платка (дъно, англ. mother board). Върху дъното, освен шината, се монтират централният процесор, оперативната памет, куплунгите за присъединяване на входно/изходните устройства и още много други части на компютъра.


Важна характеристика на комуникационната шина е да осигурява високоскоростен обмен на данните между устройствата и да може да работи съгласувано с тях. Затова отделните части на шината могат да работят с различни работни честоти – от няколко десетки до стотици MHz (мегахерца), за да може към тях да се свързват различни ЦП и ОП. Така бързодействието на КС зависи от работните честоти на ЦП и ОП.
Скоростта на ЦП е най-важната му характеристика. Днес обичайните честоти на процесорите са 2–3 GHz (гигахерца, 1GHz = 1000MHz). Работната честота на процесорите не може да бъде увеличавана безкрайно (поради естествени ограничения на материалите, от които са направени). Една възможност да се увеличи бързодействието на процесора е, да бъде снабден със специализирана памет, достъпът до която е много по-бърз от достъпа до ОП, и в която да се съхраняват често употребявани данни. Такава памет се нарича кеш (от англ. cache – таен склад, сейф). Съвременните процесори разполагат обикновено с кеш-памет от 4-8 МiB.

Друга възможност да се увеличи бързодействието на компютъра е да му се поставят няколко процесора. Съществуват специализирани компютри с 16, 128, 1024 и повече процесора, но за обикновения потребител такива КС са много скъпи. На пазара се намират сравнително евтини „двуядрови“ (или „четириядрови“) устройства, което означава два (или 4) съгласувано работещи процесора. Можем да очакваме в близко бъдеще широко достъпни 8-ядрови, 16-ядрови, и т.н. процесори. Скоро всички компютри ще са многоядрови.
За ОП също е важна скоростта, с която предоставя данните на процесора. И все пак, основната характеристика, по която избираме ОП за компютъра си, е нейният обем. Съвременните програми, и по-специално ОС, стават все по-сложни и с по-големи изисквания за обема на оперативната памет. Затова обеми на ОП от няколко GiB, станаха обичайни.

Избор на компютърна конфигурация

При избор на компютърната конфигурация, може да посочим поотделно всяко от желаните устройства в списъка на фирмата-доставчик. Много по-добре е обаче, да се доверим на специалистите. Те най-добре знаят кое от устройствата с кое да комбинират, за да удовлетворят най-добре специфичните нужди на клиента. Това особено се отнася за съгласуването на дъното с ЦП и ОП. За да улеснят клиентите в избора на компютърна конфигурация, фирмите предлагат оферти, съдържащи добре балансиран, според тях, комплект от устройства. Добре е клиентът да може да „разчете“ офертата и с помощта на специалист да направи в нея малки изменения, отгова

На Фиг. 2 е показана една примерна оферта. Да се опитаме да разчетем основните характеристики на включените в нея устройства. От офертата ясно се вижда, че става дума за конфигурация с един от популярните процесори, с много добра работна честота от 2.4 GHz. 

Оперативната памет с обем 1GiB няма да е достатъчна за някои приложения. Да обърнем внимание на характеристиката DDR2-800, определяща скоростта на ОП. Технологията DDR позволява обмен с паметта, съответстващ на неколкократно по-висока работна честота от реалната. Така при реална честота от 200 МHz, DDR осигурява скорост, съответна на 400 MHz, а при DDR2 ускоряването е четворно, и скоростта съответства на обявените 800 MHz се постига при реални 200. Технологията продължава да се развива бързо и като се вижда от офертата, видеокартата на предлаганата конфигурация разполага с 256 MiB собствена памет от още по-бързата DDR3.

Конфигурацията съдържа твърд диск с обем 160 GB. От описанието се вижда също, че скоростта на въртене на диска е 7200 rpm (оборота в минута). При често използваните днес външни дискове, характеристиките са подобни на тези на твърдите дискове. В конфигурацията е включен и оптически диск от най-ново поколение, DVR+/-RW, който на практика е в състояние да чете всички познати днес формати. Характеристиката 16x определя скоростта на работа на диска и означава, че той е 16 пъти по-бърз, отколкото своя прародител – звуковият CD, при който звукозапис от 700 MiB се „прочиташе“ за около един час.

В офертата не са включени стандартните устройства – клавиатура, мишка и монитор, тъй като техният избор не зависи много от останалите елементи и може да бъде оставен на клиента. За компютърните монитори може да се каже, че днес масово се употребяват плоските монитори – LCD или TFT, които са много по-удобни и безвредни. Обичайна характеристика на мониторите е дължината на диагонала на екрана им, измерван обикновено в инчове – 15“, 17“, 19“ и т.н. При мишките новост са устройствата, които се свързват с компютъра без кабел (wireless) и така улесняват потребителя. Клавиатурите са може би устройство, което е претърпяло най-малко изменения от създаването си. У нас най-широко се използва 101-клавишната US Standard, с допълнителни надписи по клавишите, съответстващи на подредбата БДС.

Задачи (за работа в клас)

1. Потърсете в интернет повече информация за процесорите на едни от най-известните производители, за съвременните модули ОП, твърди и външни дискове. В какви диапазони се менят техните характеристики?
2. Потърсете повече данни за видеокартата на представената на Фиг. 2 видеокарта. Достатъчно добра ли е тя за предпочитани от вас видеоигри?

3. В офертата на Фиг. 3 не е включена звукова карта. Потърсете информация за предлаганите на пазара звукови карти и изберете една да допълни конфигурацията.
4. На Фиг. 3 е показана оферта за компютърна система. Опитайте се да определите:
a) честотата на процесора;
б) обема на оперативната памет и реалната работна честота;
в) обема на твърдия диск, обема на собствената му кеш-памет и скоростта на въртене;
г) собствената кеш-памет на видеокартата;
д) скоростта на оптичния диск.

Въпроси и задачи

1. Кои от познатите ви входно-изходни устройства на компютъра са входни, кои изходни, а кои могат да се използват както като входни, така и като изходни? Как наричаме устройствата, които са едновременно входни и изходни? Как наричаме устройствата, които са или само входни, или само изгодни?
2. За кои от устройствата на компютъра е важна характеристиката обем, а за кои – скоростта (или свързаната с нея работна честота)? Можете ли да посочите устройство, за което и двете характеристики са важни и защо е така?
3. Каква е работната честота на процесора на компютъра, на който работите и какъв е обемът на твърдия му диск? Каква част от обема на твърдия диск е запълнена?