Компоненти на компютърната система и техните технически параметри

Предизвикателство

 Вие сте част от отбор, който ще вземе участие в състезание по електронни спортове. Предстои ви обновяване на компютърната техника, с която се подготвяте за състезанието. Всеки член на екипа трябва да предложи компютърна конфигурация с описание на техническите параметри на компонентите, които ще съдържа тя.

Кои компоненти на компютърната система познавате? Какво е тяхното предназначение?


Кои устройства наричаме входни, кои – изходни и кои – входно-изходни?

Задача  1:  За да функционират правилно избраните от вас компоненти и да е синхронизирана работата помежду им, трябва да бъде избрана подходяща електронна платка, на която те да бъдат монтирани. Посочете характеристиките, които ще ви осигурят най-добра производителност на избраната компютърна система.

Компоненти на компютърната система

Компонентите, които изграждат компютърната система, са свързани и обменят данни помежду си чрез комуникационна шина (computer bus), разположена върху дънна платка (motherboard).


На тази платка се поставят:

● мрежова карта – позволяваща на дигиталните устройства да осъществяват връзка помежду си по безжичен път или чрез кабелна връзка.

● звукова карта – позволяваща въвеждането и извеждането на звук, управляван от компютърна програма.

● видео карта – преобразуваща графичния образ, съхранен в паметта на компютъра, в подходящ вид за изобразяване на картината на монитора.

За работата на тези компоненти е необходимо електрическо захранване, с различни характеристики от захранването за другите домашни електроуреди. Компонентът, който осъществява преобразуването, се нарича захранващ блок (компютърно захранване).

Производителността на компютърната система зависи от три компонента:
● Бързодействие на централния процесор – това е броят операции, които той може да извърши за 1 секунда.
● Работна честота на шината – скоростта, с която отделните компоненти на компютърната система обменят данни помежду си.
● Скорост, с която вътрешната памет предоставя съхранените данни.

 Задача 2:  Изборът на компютърна конфигурация е пряко свързан с избора на централен процесор. Посочете какви характеристики трябва да притежава централният процесор на компютърна система, предназначена за електронни спортове.

Кое е устройството, което основно обработва данните в една компютърна система?
С коя част от човешкото тяло може да се направи аналогия?

Централният процесор (Central processing unit – CPU) е устройство, което изпълнява операции с предоставени от потребителя данни. За целта процесорът прочита данните от вътрешната памет, извършва необходимите операции с тях и записва обратно в паметта резултатите от тези операции.

Основна характеристика на централния процесор е неговото бързодействие. То зависи и от неговата тактова честота и разрядността му:
● Тактовата честота обозначава броя на инструкциите, които процесорът може да изпълни за единица време. Тактовата честота на процесорите се измерва в Hz (херци) и техните кратни MHz (мегахерци) и GHz (гигахерци). Например тактова честота 100 MHz означава, че за 1 секунда се извършват 100 милиона елементарни процесорни операции.
● Разрядността означава количеството информация (в битове), която процесорът може да приеме или предаде на един такт. Най-разпространени в момента са компютрите с 32-битови и 64-битови процесори.

Съхраняването на информацията в компютърната система се извършва в компютърната памет. Тя се дели на два вида:
● Външната памет служи за трайно съхраняване на информацията (дори и извън кутията на компютъра) и е енергонезависима. Устройства от този тип са твърд диск, CD, DVD и др.
● Вътрешната памет съхранява служебна информация, нужна за работата на компютъра, докато е включен. Вътрешната памет бива се дели на вида:

– Постоянната памет, или памет само за четене (Read Only Memory – ROM), се нарича така, защото позволява еднократен запис върху нея и многократно четене. Поради тази причина ROM-паметта съхранява специфичен софтуер, който е малко вероятно да се променя и осъвременява. Пример за програма, съхранена в такъв вид памет, е т.нар. BIOS (Basic Input Output System). Тя се стартира при включване на компютъра и има за цел да направи проверка за свързаността и изправността на компонентите на компютъра – клавиатура, твърд диск и други.

– Оперативната памет (Random Access Memory – RAM) е вид компютърна памет, която съдържа инструкции за централния процесор и различни данни, които се използват при неговата работа. Основните характеристики на оперативната памет са нейният обем и скоростта, с която предава и приема данни. RAM паметта е енергозависима – при изключване на токозахранването тя губи своята информация. След включването на компютъра тя е готова за използване и в нея се зареждат текущите програми и техните данни.

Задача  3: Като познавате основните технически параметри на компютърните компоненти, сравнете описанието на компютърни конфигурации с различно основно предназначение – за офис, за мултимедия и игри, за създаване на компютърна графика и анимация.

Съответствието на портовете на дънната платка достатъчно условие ли е даден компонент да работи синхронно с други такива в компютърната конфигурация? Защо?

Описание на компютърна конфигурация

Компютърните системи се различават преди всичко по обема на вътрешната си памет и по скоростта на своите процесори. Проверка на марката и модела на централния процесор, на неговата тактова честота, както и на обема на оперативната памет, може да бъде извършена чрез страницата System, достъпна чрез Control Panel/System and Security.

В посочения пример компютърната система разполага с инсталирана 64-битова операционна система, чиято работа се поддържа от централен процесор с тактова честота 2,4 GHz и оперативна памет 8 GB.
 компонент  характеристика
 CPU 5900X (3.70/4.80 GHz, 64M)
 RAM 64 GB DDR4 3200 MHz
 HDD 1 TB SSD M.2 NVMe
 Video RTX 3090 24GB
 CD/DVD No
 Power  850W
 компонент  характеристика
 CPU J4025 (2.0/2.9GHz, 4M)
 RAM 4 GB DDR4
 HDD 120 GB SSD
 Video UHD Graphics 600
 CD/DVD DVDRW
 Power  500W
 компонент  характеристика
 CPU G6405 (4.1 GHz, 4 MB Cache)
 RAM 8 GB DDR4 2666 MHz
 HDD 128 GB SSD M.2 NVMe
 Video  on board + PCI-E
 CD/DVD  DVDRW
 Power  650W
 компонент  характеристика
 CPU 10500T (2.30 – 3.80 GHz, 12 MB Cache)
 RAM 16 GB DDR4 SoDIMM
 HDD 256 GB SSD M.2 NVMe
 Video on board
 CD/DVD No
 Power  800W

Всяка компютърна конфигурация, освен с централен процесор и оперативна памет, разполага с твърд диск, видео и аудио карта, захранващ блок и други компоненти, необходими за нейната работа. Доставчиците предлагат комплектовани компютърни системи, гарантиращи съответствие между компонентите им. Избраната компютърна конфигурация трябва да отговаря на нуждите и финансовите изисквания на потребителя. Важно е да се разбира описанието на компютърната конфигурация, за да може да се прецени нейната стойност.

Искам да покажа:

• Как може да бъдат видени характеристиките на компонентите, които изграждат мобилно устройство.
• Какво означава овърклок (overclock), защо и кога се прилага.



Въпроси и упражнения

1. Опишете по какъв начин са свързани отделните компоненти в компютърната конфигурация и как обменят данни помежду си.
2. Като имате предвид, че 1 kHz = 1000 Hz, 1 МHz = 1000 kHz и 1 GНz = 1000 MНz, изчислете колко процесорни операции би извършил един от първите процесори с тактова честота само 740 kHz. А колко процесорни операции може да извърши един съвременен процесор с тактова честота 4,3 GHz?
3.  Каква е работната честота на процесора на компютъра, на който работите?

Заедно с родителя

• Направете проучване с каква тактова честота са били първите процесори и в кои компютри са били използвани те. 

• Коя памет се нарича виртуалнa и какво е нейното предназначение?

Интересно

● Първият процесор е изобретен през 1958 г. от Джак Килби. Неговата идея се базира на изработването на интегрална схема върху тънка пластина от германий с размер 1 сm и поставени върху нея 5 електронни елемента.
● Първият компютър, в който е използвана електронна оперативна памет, се нарича EDVAC и е проектиран през 1949 г.