Calculatorul personal - configuratie si caracteristici tehnice

Calculatorul personal - configuratie si caracteristici tehnice

1 Configuratia unui PC

              O   Minitower Case ATX / Power Suply 220 W

o       MB Socket 775 I945GC  PCI-E

o       Pentium Dual Core E2140 1.6 Ghz  1 MB

o       2 GB  DDR2 SDRAM 168 pins

o       320  GB  HDD SATA

o       128 GRAM GForce2 6200 GPU

o       LAN,  Sound/Audio integrated

o       LCD  Ultra  7 UL   SVGA

            Detaliile tehnice de mai sus repezinta o descriere sintetica a configuratiei calculatorului,  suficienta pentru caracterizarea performantelor acestuia. Configuratia unui calculator desemneaza ansamblul componentelor fizice si caracteristicile tehnice ale acestora.          Logica de asamblare are la baza principiile elaborate de  matematicianul John  von Neumann, calculatoarele electronice de astazi fiind cunoscute drept calculatoare cu arhitectura von Neumann.

            Calculatoarele cu arhitectura von Neumann sunt compuse din: unitate de intrare,

 unitate de iesire, unitate centrala care reuneste procesorul si memoria interna, la care se adauga si unitatea de memorare externa. Procesorul este la randul sau compus principial dintr-o unitate aritmetico-logica si o unitate de control central care sincronizeaza, coordoneaza si controleaza functionarea intregului sistem. Aceste calculatoare folosesc reprezentarea binara a informatiilor si algebra binara a englezului George Boole.

            Nanotehnologia, nanoelectronica sunt descoperirile care vor determina producerea  unei noi generatii de calculatoare bazate pe nanocipuri si codificarea informatiilor  similar cu codificarea lanturilor informationale ADN.

            Revenind la calculatoarele personale, fiecarea dintre unitatile functionale iti gasesc corespondentul in componente fizice cu care suntem familiarizati: tastatura, mouse-ul, procesorul si integratele de memorie din unitatea centrala, monitorul, imprimanta, hard discul, CD/DVD, etc.

            Componentele enumerate reprezinta configuratia externa a calculatorului.

Ea este configurația vizibila utilizatorului si separa echipamentele in echipamente periferice si unitatea centrala  la care se conecteaza perifericele prin cabluri si porturi. Tehnologia wireless ne scuteste acum de aceste incomode cabluri.

            Configuratia interna, este configuratia care include toate  componentele fizice de baza ale calculatorului: microprocesor, placa de baza si cipsetul sau, integratele de memori RAM, BIOS-ul, memoria cache, controllere de retea si pentru periferice, in special placa  grafica si desigur perifericele obisnuite eventual si cele multimedia., boxe, webcam si diverse gadget-uri.

            Componentele fizice au asociate un nume si coduri care semnifica apartenenta lor la o anumita familie de componente individualizate de un set de caracteristici tehnice

care le diferentiaza calitativ. Analizand semnificatia acestor coduri, apeland la nevoie si la prietenul Google constatam ca PC-ul din figura este dotat cu:

·        procesor  Intel Pentium E2140 care are o frecventa de 1.60 Ghz;

·        memorie cache level 1 de 1 MB

·        placa de baza  cu socket 775 ptr procesor cu magistrala PCI - Expres

·        memorie interna RAM de 2GB din clasa de cipuri integrate sincrone  rapide  DDR2 care lucreaza la o frecvența de 800 Mhz;

·        hard disc, cu capacitatea de 320GB cu cu interfata de tip SATA,

·       placa de rețea LAN, souns/audio integrate in placa de baza

·       placa grafica   GForce2 cu memorie RAM de 128 MB;

·       dispozitiv 15in1 Card reader de citire/scriere smartcarduri, memory stick-uri si alti suporti de date din clasa flash memory.

Pentru a fi informati si a putea alege o configuratie performanta si eficienta prin prisma raportulului pret/calitate corelat cu necesitatile reale de utilizare a PC-ului vom face un inventar sintetic al caracteristicilor tehnico-functionale a componentelor, dar in ordinea accesibilitatii detaliilor tehnice.

 

            2 Memoria interna

            Memoria interna este o componenta pasiva care pastreaza pe durata prelucrarii, atat programele care se executa, cat si datele cu care opereaza aceste programe.

            Din memoria interna microprocesorul care realizeaza efectiv prelucrarile, isi preia succesiv instructiunile de program si datele aferente acestor instructiuni, iar rezultatele le depune tot in memoria interna de unde sunt ulterior afisate sau stocate pe medii magnetice.

            Memoria interna, ca si celelalte componente opereaza cu reprezentarea binara a datelor. Cea mai mica unitate de informație memorata este bit - ul prescurtarea de la binary digit. Un bit are doar doua valori posibile 0 sau 1.

            Pentru a codifica oricare din cifrele de la 0 la 9 cu care opereaza sistemul de numeratie zecimal ar fi de ajuns patru cifre binare. Dar pentru ca trebuie codificate deopotriva si literele alfabetului si caracterele speciale, operatorii aritmetici, parantezele, virgula, punctul etc. s-a calculat ca este necesar un sir de 8  biti. Un sir de 8 biti se numeste byte. Memoria interna poate stoca mii, milioane de bytes, se poate spune chiar baiti, pentru ca tehnologic avem memorii de kylobaiti, megabaiti, gigabaiti.

            Nevoia de standardizare a impus pe plan mondial un sistem de codificare binara a datelor, cifre, litere, caractere speciale, pe 8 biti denumit ASCII - American Standard Code for Information Interchange. Astfel, un document Word va fi memorat pe hard disc ca un fisier cu text ASC        

Memoria sistemelor de calcul este caracterizata de urmatorii parametri:

ü   capacitatea - reprezinta numarul maxim de bytes pe care ii poate stoca memoria la un moment dat;

ü   timpul de acces - reprezinta intervalul de timp dintre solicitarea unei informatii din memorie si obtinerea ei, se exprima acum in nanosecunde;

ü   rata de transfer reprezinta numarul de bytes ce se transfera in/din memorie intr-o unitate de timp;

ü   frecventa de lucru,  exprimata in megaherti sau gigaherti este acum cel mai utililzat parametru pentru a carcateriza calitatea unui integrat de memorie.

Din punct de vedere al rolului pe care-l indeplineste in functionarea sistemului, memoria interna se clasifica in urmatoarele categorii functionale:

·     memoria RAM:

·     memoria ROM;

·     memoria CACHE;

·     memorie CMOS.

            a) memoria RAM

            Memoria RAM este o memorie cu acces direct, memorie volatila  este practic, memoria de lucru curenta. Din punct de vedere al principiului de stocare a datelor integratele de memorie RAM sunt de doua tipuri:

Ø     DRAM  (Dynamic Random Access Memory;

Ø     SRAM  (Static Random Access Memory.

            Integratele  DRAM sunt mai simple, mai ieftine dar ceva mai lente pentru ca necesita periodic "reimprospatarea memoriei" (refreshing memory).   De exemplu, un cip de 8 MB necesita reimprospatarea continutului la fiecare 32 de milisecunde.Ele se folosesc in echiparea PC-urilor.           Integratele SRAM nu necesita operatia de reimprospatare, sunt foarte rapide dar scumpe si de aceea sunt folosite doar pentru integratele de memorie  cache.

            Integratele de memorie DRAM se livreaza in doua variante constructive, cunoscute ca formate fizice:

-        SIMM, 72 pini, aproape iesite din uz;

-        DIMM, 72/240 pini, foarte performante.

            Performantele integratelor RAM au evoluat datorita logici de proiectare. Dupa acest criteriu integrate de memorie se impart in doua categorii de formate logice:

-        asincrone, care au devenit deja istorie pentru ca nu mai corespund ca viteza de lucru, rata de transfer si capacitate;

-        sincrone, categorie denumita generic SDRAM - synchronous DRAM.

In prezent piața este dominata de integratele din familia DDR - double data rate, care ajung la vitze de lucru foarte bune, apropiate de 1 Ghz si peste 1 Ghz , cu capacitati de stocare de la 256 MB la 1 GB.

           

            b) memoria cache

            Integratul de memorie  cache  de tip SRAM,  se interpune intre  microprocesor si  memoria  DRAM.  Un circuit special denumit controller de cache incearca sa mentina in memoria cache, datele sau instructiunile pe care microprocesorul le va solicita in momentul urmator,  apeland la un algoritm statistic de anticipare.

            In acest fel a crescut considerabil viteza calculatorului. Memoria cache este divizata fizic pe doua componente cunoscute drept: cache  level 1 in microprocesor foarte mica si cache level 2 plasata pe placa de baza mult mai mare si care ste mentionata configuratie.  Integrate cache apar acum si la alte componente din acelasi motiv al sporirii vitezei de procesare. Memoria cache nu poate fi ugradata, asa cum se poate face cu memoria RAM.

            c) memoria ROM

            Memoria ROM este o memorie nevolatila, permanenta, care nu-isi pierde datele la oprirea calculatorului. Prin  constructie contine o serie de microprograme  de sistem care coordoneaza activitatea PC-ului si furnizeaza servicii esentiale pentru programele de aplicatii, programe ce alcatuiesc sistemul de intrare/iesire de baza numit BIOS (Basic Input Output System). Rolul  principal al ROM-BIOS-ului il constituie incarcarea sistemului de operare de pe dispozitivul de initializare si autotestarea componentelor in momentul pornirii PC-ului. De exemplu este rutina POST - Power On Self Test, declanseaza autopornirea si autotestarea componentelor din configuratie si semnalarea erorilor de functionare.  BIOS incorporeaza si facilitati de determinare automata a noilor periferice adaugate configuratiei,  prin standardul  PnP - Plug and Play, conectare si folosire. Recent au aparut integrate speciale de tip Flush-BIOS care pot fi actualizate  de pe anumite site-uri specializate din Internet.

            d) memoria CMOS

            Este o mica memorie RAM alimentata de la o baterie cu litiu, care se autoincarca in timpul functionarii PC-ului. In acesta memorie cu programul de sistem SETUP se pot opera diverse setari pentru componente hardware si  software, atunci cind apar schimbari in configuaratie, sau daca dorim anumite optimizari de procese.

            3 Procesorul

            Procesorul este un circuit integrat programabil alcatuit din milioane de tranzistori. Numarul acestora, tehnologia de fabricatie, sunt factori importanti care influenteaza puterea de calcul a unui procesor. Microprocesorul decodifica instructiunile de program, solicita operanzii, executa operatii aritmetico-logice si transmite altor componente din sistem mesaje si semnale de control, sincronizand intreaga functionare a calculatorului.

            Din punct de vedre logic, componenta elementara a unui procesor se numeste registru. Pe linga registrii procesorul dispune si de zone de memorie proprii numite buffere si magistrale de comunicare a informatiilor. Un registru poate memora si prelucra un sir de biti. La inceput procesoarele Intel-8086 din PC/XT aveau capacitatea de 8 biti. Acum calculatoarele Pentium au registrii pe 64 de biti, ceea ce inseamna mai multa putere de calcul. Operatiile de calcul pe care le executa procesorul se deruleaza  cu o viteza care depinde de frecventa impulsurilor electrice generate de un circuit din cuarț special, denumit circuit de ceas. Frecventa acestui orologiu intern este de ordinul gigahertzilor pe secunda. Un hertz inseamna un impuls pe secunda. Viteza reala de lucru este insa mult mai mica pentru ca placa de baza, integratele de memorie, au viteze de lucru mai mici si reduc in consecinta performantele procesorului. Exista o serie de tehnici prin care viteza poate fi crescuta. Cele mai cunoscute sunt tehnicile overclocking,  suprascalare si hyperthreading.  

            Puterea de calcul a unui procesor este influentata  in consecinta, intre altii, de urmatorii factori principali:

v    frecventa circuitului de ceas;

v    capacitatea registrilor;

v    frecventa de lucru a placii de baza;

v    marimea memoriei cache;

v    tehnologia de fabricatie;

v    tipul constructiv - one core/dual core.

Piața este dominata de doi giganti Intel si AMD, concurenta dintre acestia accelerand ritmul innoirilor tehnologice in fabricarea procesoarelor. Aparitia procesoarelor dual core a scazut presiunea cresterii frecventei de ceas, viteza fiind obtinuta acum prin utilizarea in paralel a celor doua nuclee - core, din constructia procesorului. Au aparut si procesoare cu patru nuclee, dar aplicatiile economice nu valorifica inca foarte bine aceasta inovatie tehnologica.

            4 Placa de baza

            Placa de baza este suportul fizic pe care se montaza procesorul, integratele de memorie, placile pentru controlul echipamentelor periferice, sursa de alimentare, etc.

Circuitele electrice imprimate ale placii de baza, numite generic magistrale, asigura circulatia informatiilor si comenzilor intre componentele mentionate.

            Pentru asigurarea compatibilitatii intre componentele fabricate de diverse companii care produc periferice, cipuri de memorie, alte componente, s-au introdus o serie de standarde pentru functionarea acestor magistrale. Magistralele au evoluat in sensul cresterii vitezei de lucru si capacitatii de transfer si odata cu aceasta s-au schibat si standardele.  In timp s-a trecut de la magistrale ISA, la magistrale PCI si in prezent la magistralele performante PCI Expres.

            Sincronizarea si controlul  comunicatiilor complexe ce au loc in placa de baza este asigurata cipsetul placii de baza. Cipsetul este determinant pentru performantele comunicarii in special dintre placa de baza și procesor, respectiv placa de baza si memoria RAM. Viteza la care lucreaza placa de baza este data in principal de caracteristic denumita FSB - front side bus care exprima tocmai frecventa la care se deruleza comunicarea dintre procesor si cipset. Ea se situeaza acum la multe placi de baza la 100 - 200 MHz.

            Inlocuirea procesorului cu unul mai performant, upgrade-ul, va fi posibil numai daca cipsetul va recunoaste noul procesor. Daca nu, trebuie schimbata si placa de baza.

            5  Echipamentele  periferice

            Echipamentele periferice nu mai reprezinta astazi o problema pentru configurarea unui sistem de calcul. Modele  performante de tastaturi, mausi, scanere, monitoare, imprimante, hard discuri, unitati DVD, sunt disponibile la preturi convenabile. Aparitia  hard  discurilor externe de mare capacitate,  a eliminat si problema spatiului de stocare.

            Monitoarele sunt ceva mai scumpe, dar nici ele nu mai ridica probleme  privind rezolutia sau alti  indicatori ai calitatii imagin Concurenta in domeniul grafici si al calitatii video se da in domeniul placilor grafice, placi care progreseaza rapid datorita memoriei GRAM - Grafic RAM  si a procesorului dedicat acestor placi.  

            Ramane sa ne pronuntam  doar asupra vitezei de tiparire a imprimantei si al consumabilelor, asupra diagonalei monitorului, asupra calitatii si a fiabilitatii unor marci de produs. Avem la dispozitie si variante de periferice cu conectare mai convenabila,

Tastatura si mausul se conectau pana nu de mult la porturi seriale cu mufa rotunda, cunoscutele PS/2. Acum, putem alege conectarea prin porturi USB - universal serial bus, care sunt si cate 4 prevazute pe placa de baza. Fara un efort financiar prea mare ne putem alege tastatura, mausul, imprimanta tip wireless, si scapam si de cablarea imprimantei pe portul paralel. Monitoarele se conecteaza totusi preponderent tot pe portul paralel al placii grafice., pentru o nume siguranta a afisarii matricei de pixeli - punctele luminoase ce formeaza imaginea ecranului,

            6 Model de decizie multicriteriala pentru alegerea ofertei optime de PC

            Avind la dispozitie un numar de oferte se pune problema de a o selecta pe aceea care este cea mai buna din punct de vedere global,  al intregului set de criterii, si nu al unui singur criteriu individual. Aplicarea modelul de decizie multicriteriala, dezvoltat in manualele de cercetari operationale, intr-o varianta operationala, simplificata,  se retine mai bine din urmatorul exemplu practic ce presupune parcurgerea urmatorilor pasi:

Pasul 1: Construirea matricei caracteristicilor tehnice centralizand datele din ofertele

               firmelor

matricea caracteristicilor

SISTEM	Procesor	R A M	HDD	PRET
A	1.6 Ghz	512 MB	80 GB	300 $
B	2.8 Ghz	512 MB	240 GB	530 $
C	3.0 Ghz	1 GB	320 GB	720 $
D	2.6 Ghz	512 GB	160 GB	450 $

Pasul 2: Construirea matricei notelor acordate fiecarui criteriu tehnic

            La acordarea notelor,  in functie de preferintele utilizatorului, trebuie sa separam criteriile de alegere, in doua categorii, pentru ca notele se acorda diferit, astfel:

-        pentru criteriile de MAXIM, cum este de ex. capacitatea HDD, nota cea mai mare se acorda valorii celei mai mari  consemnate pentru criteriul respectiv;

-        pentru criteriile de MINIM, cum este de exemplu pretul, nota cea mai mare se acorda celei mai mici valori consemnate pentru criteriul respectiv.

matricea notelor neponderate

SISTEM	Procesor	R A M	HDD	PRET
A	6	7	6	10
B	8	7	9	7
C	9	8	10	6
D	7	7	8	8

            In aceasta matrice putem sa adaugam la sfarsit o coloana in care sa facem suma notelor obtinute pe lin Vom vedea ce oferta a intrunit punctajul maxim. 

            Procesul de alegere multicriteriala poate fi imbunatatit prin luarea in considerare a coeficientilor de importanta prin care diferentiem criteriile tehnice. Acordand  fiecarui criteriu, o nota de la 1 la 10 sau pe alta scala, vom obtine un vector linie cu care ponderam matricea notelor.

Pasul 3: Construirea vectorului coeficientilor de importanta si a matricei notelor ponderate

vectorul coeficientilor de importnta

SISTEM	Procesor	R A M	HDD	PRET
coeficienti	9	10	8	7
A	6	7	6	10
B	8	7	9	7
C	9	8	10	6
D	7	7	8	8

matricea notelor ponderate

SISTEM	Procesor	R A M	HDD	PRET	PUNCTAJ
A	56	70	48	70	244
B	72	70	72	49	263
C	81	80	80	42	283
D	63	70	64	56	253

            Ramane sa facem din nou suma notelor pe linii si sa alegem oferta cu punctajul maxim., care in cazul nostru este 283, deci oferta optima este C. Modlul mai este cunoscut si sub denumirea de modelul utilitatii globale sau model de clasament si alegere dupa criterii multiple

TEMA

          Construiti, pe hartie, un model de alegere a ofertei optime pentru orice componenta din configuratia unui sistem de calcul luand in calcul 4 oferte. Datele tehnice se por prelua de pe Internet. Pastrati modelul pentru a fi folosit la seminariilede Excel.