Функциональные характеристики персонального компьютера

1. Быстродействие, производительность, тактовая частота Производительность современных ЭВМ измеряют обычно в миллионах операций в секунду. Единицами измерения служат:

МИПС (MIPS — Mega Instruction Per Second) — для операций над числами, представленными в форме с фиксированной запятой (точкой);

МФлоПС (МFlоРС — Mega Flops Per Second) — для операций над числами, представленными в форме с плавающей запятой (точкой). Реже используются единицы измерения:

КОПС (KOPS — Kilo Operation Per Second) для низко производительных;

ЭВМ — тысяча неких усредненных операций над числами;

ГФлоПС (GFloPS — Giga Flops Per Second) — миллиард операций в секунду над числами с плавающей запятой.

Оценка производительности ЭВМ всегда приблизительная, ибо ориентируется на некоторые усредненные или, наоборот, на конкретные виды операций. Реально при решении различных задач используются и различные наборы операций. Поэтому для характеристики ПК вместо производительности обычно указывают тактовую частоту, более объективно определяющую быстродействие машины, так как каждая операция требует для своего выполнения вполне определенного количества тактов. Зная тактовую частоту, можно достаточно точно определить время выполнения любой машинной операции.

Пример. При отсутствии конвейерного выполнения команд и увеличения внутренней частоты у микропроцессора тактовый генератор с частотой 33 МГц обеспечивает выполнение 7 млн. коротких машинных операций (простые сложение и вычитание, пересылки информации и др.) в секунду; с частотой 100 МГц — 20 млн. коротких операций в секунду.

2. Разрядность машины и кодовых шин интерфейса.

Разрядность — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность, тем при прочих равных условиях будет больше и производительность ПК.

3. Типы системного и локальных интерфейсов.

Разные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации между узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних устройств и различные их виды.

4. Емкость оперативной памяти.

Емкость оперативной памяти измеряется чаще всего в Мбайтах, реже в Кбайтах. Напоминаем, 1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1024² байт.

Многие современные прикладные программы с оперативной памятью, имеющей емкость меньше 8 Мбайт, просто не работают либо работают, но очень медленно.

Следует иметь в виду, что увеличение емкости основной памяти в 2 раза, помимо всего прочего, увеличивает эффективную производительность ЭВМ при решении сложных задач примерно в 1,7 раза.

5. Емкость накопителя на жестких магнитных дисках (винчестера) Емкость винчестера измеряется обычно в мегабайтах или в гигабайтах. 1 Гбайт = 1024 Мбайт.

По прогнозам специалистов многие программные продукты 2000 г. будут требовать для работы до 1 Гбайт внешней памяти.

6. Тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках.

Сейчас применяются накопители на гибких магнитных дисках, использующие дискеты диаметром 3,5 дюйма и 5,25 дюйма. Первые имеют стандартную емкость 1,44 Мбайта, вторые — 1,2 Мбайта.

7. Наличие, виды и емкость кэш-памяти.

Кэш-память — это буферная, недоступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операции с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих устройствах. Например, для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая кэш-память внутри микропроцессора (кэш-память первого уровня) или вне микропроцессора на материнской плате (кэш-память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятью организуется кэш-память на ячейках электронной памяти.

Следует иметь в виду, что наличие кэш-памяти емкостью 256 Кбайт увеличивает производительность ПК примерно на 20 %.

8. Тип видеомонитора (дисплея) и видеоадаптера (см. раздел).

9. Наличие и тип принтера (см. раздел).

10. Наличие и тип накопителя на компакт-дисках CD-ROM (см. раздел).

11. Наличие и тип модема (см. раздел).

12. Наличие и виды мультимедийных аудио-, видеосредств (см. раздел).

13. Наличие математического сопроцессора.

Математический сопроцессор позволяет в десятки раз ускорить выполнение операций над двоичными числами с фиксированной и плавающей запятой и над двоично-кодированными десятичными числами. В процессоры типа Pentium математический сопроцессор встроен внутрь.

14. Имеющееся программное обеспечение и вид операционной системы (см. раздел).

15. Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ.

Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ означает возможность использования на компьютере соответственно тех же технических элементов и программного обеспечения, что и на других типах машин.

16. Возможность работы в вычислительной сети (см. раздел).

17. Возможность работы в многозадачном режиме (см. раздел).

Многозадачный режим позволяет выполнять вычисления одновременно по нескольким программам (многопрограммный режим) или для нескольких пользователей (многопользовательский режим). Совмещение во времени работы нескольких устройств машины, возможное в таком режиме, позволяет существенно увеличить эффективное быстродействие ЭВМ.

18. Надежность.

Надежность — это способность системы выполнять полностью и правильно все заданные ей функции. Надежность ПК измеряется обычно средним временем наработки на отказ.

19. Стоимость.

20. Габариты и вес.

Заключение

Электронная вычислительная машина (ЭВМ), компьютер — комплекс технических средств, предназначенных для автоматического преобразования информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Персональная ЭВМ для удовлетворения требованиям общедоступности и универсальности применения должна обладать такими качествами, как:

малая стоимость ПК, находящаяся в пределах доступности для индивидуального покупателя;

автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;

“дружественность” операционной системы и прочего программного обеспечения, обусловливающая возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;

высокая надежность работы (более 5000 часов наработки на отказ).

Персональный компьютер в своем составе содержит следующие основные элементы:

микропроцессор;

системную шину;

основную память;

внешнюю память;

порты ввода-вывода внешних устройств;

адаптеры устройств;

внешние устройства.

Микропроцессор — центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Системная шина — основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.

Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры). Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему контроллер шины, формирующий основные сигналы управления. Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII-кодов.

Основная памятьпредназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройств (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

ПЗУ предназначено для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации позволяет оперативно только считывать информацию, хранящуюся в нем (изменить информацию в ПЗУ нельзя).

ОЗУпредназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени.

Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве недостатка оперативной памяти следует отметить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (энергозависимость).

Внешняя память относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но наиболее распространенными из них, имеющимися практически на любом компьютере, являются показанные на структурной схеме накопители на жестких (НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дисках.

Внешние устройства ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими ЭВМ.

К внешним устройствам относятся:

внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;

диалоговые средства пользователя;

устройства ввода информации;

устройства вывода информации;

средства связи и телекоммуникации.

Конструктивно ПК выполнены в виде центрального системного блока, к которому через разъемы — стыки подключаются внешние устройства: дополнительные блоки памяти, клавиатура, дисплей, принтер и др.

Системный блок обычно включает в себя системную плату, блок питания, накопители на дисках, разъемы для дополнительных устройств и платы расширения с контроллерами — адаптерами внешних устройств.

На системной плате (часто ее называют материнской платой — motherboard), в свою очередь, размещаются:

микропроцессор;

математический сопроцессор;

генератор тактовых импульсов;

модули (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ;

микросхема CMOS-памяти;

адаптеры клавиатуры, НМД и НГМД;

порты ввода-вывода;

контроллер прерываний;

таймер и др.

Все они подсоединяются к материнской плате с помощью разъемов (слотов).