Лабораторная работа № 1

Тема: Анализ конфигурации персонального компьютера.

Цель работы: получение практических навыков по анализу конфигурации персонального компьютера средствами BIOS SETUP, POST BIOS и приложениями (программами) операционных систем.

Краткие теоретические сведения.

Большое разнообразие конфигураций персональных компьютеров обусловлено резким скачком в 1993-1998 годах в развитии технологии производства микросхем и модулей для их комплектации. В настоящее время в эксплуатации находятся персональные компьютеры с эксплуатационными характеристиками отличающимися друг от друга на два порядка (например, средний размер HDD вырос с 80 Мб до 8 Гб). Большинство фирм-производителей программного обеспечения в аннотации к своим продуктам приводят технические характеристики персональных компьютеров минимально или оптимально подходящего для их использования. Необходимо уметь определять характеристики имеющихся персональных компьютеров для загрузки задачами, соответствующими их возможностям.

Определить характеристики персонального компьютера можно различными способами, например:

1. Средствами BIOS SetUp;

2. Средствами POST BIOSа;

3. С помощью утилиты System Information программных оболочек (Norton, Norton Commander, Dos Navigator, Volkov Commander).

4. С использованием специальных тестирующих программ (SysInfo Norton Utility, Checkit, Diags, WinTune for Windows).

В каждом персональном компьютере на материнской плате имеется одна или несколько микросхем ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) с BIOS (Base Input Output System – базовая система ввода-вывода). В ПЗУ записаны основные процедуры и функции, обслуживающие и настраивающие основные компоненты персонального компьютера, а также процедура инициализации загрузки операционной системы BOOT и процедура настройки конфигурации основных компонент персонального компьютера (SetUP).

Вход в процедуру BIOS SetUp обычно возможен при включении персонального компьютера. После теста памяти на экране могитора возможно появится приглашение для вызова SetUp (например, Press Ctrl-F1 to enter SetUP) и пока оно на экране необходимо нажать указанную комбинацию клавиш. Учтите, что BIOS SetUp открывает доступ к основным установочным данным персонального компьютера и их нарушение или ввод несоответствующих значений могут нарушить работоспособность компьютера. Поэтому многие пользователи и системные администраторы закрывают вход в BIOS SetUp паролями. Если вам удалось войти в BIOS SetUp, то будьте предельно осторожны и если не уверены в правильном исполнении процедуры, то выходите из BIOS SetUP без сохранения введенных изменений.

После включения питания BIOS начинает выполнение POST – процедуры (POWER On-Self Test), которая выполняет тестирование компонентов системы. Большинство современных BIOS после этого выдают на монитор краткий отчет о текущей конфигурации персонального компьютера. Если в этот момент нажать клавишу Pause, то возможно задержать изображение и ознакомиться с некоторыми сведениями о персональном компьютере.

После загрузки операционной системы можно воспользоваться имеющейся программной оболочкой (например, Norton Commander, Dos Navigator, Volkov Commander и т.д.). В последних версиях этих программ есть пункт меню “Информация о системе” (System Information), которое даст достаточно подробную информацию о персональном компьютере и его компонентах.

Но наиболее полную информацию о конфигурации персонального компьютера могут дать специальные программы, разработанные для сбора сведений о ПК для тестирования его компонент. Однако при их использовании необходимо знать дату выпуска компьютера и дату создания программы, так как старые версии программ не могут определить некоторые компоненты в последних моделях персонального компьютера.

Перечень данных, характеризующих конфигурацию персонального компьютера:тип процессора и его тактовая частота; наличие арифметического сопроцессора; наличие КЭШ, количество уровней и объем; объем ОЗУ и его тип; наличие высокоскоростных шин передачи данных; тип интерфейса дисковой подсистемы; к какой шине подключен; количество твердых дисковых накопителей (HDD – Hard Disk Drive) и объема памяти (общей и свободной); скорость передачи данных и время доступа для HDD; наличие накопителя на гибких дисках (FDD – Floppy Disk Drive) и их размеры в дюймах и байтах; перечень параллельных и последовательных портов (LPT и COM); тип видеокарты и объем памяти; тип монитора: версию и производителя BIOS; версия операционной системы; перечень имеющегося периферийного, сетевого и коммуникационного оборудования.

Основой любого компьютера принято считать процессор, чаще всего выполненный в виде единого корпуса микросхемы или узла на небольшой плате как законченный модуль. К параметрам процессоров можно отнести: максимальная тактовая частота; кратность тактовой частоты; напряжение питания в В; разрядность внутренних регистров в бит; разрядность шины данных в бит; разрядность шины адреса в бит; максимальный объем адресуемой памяти; внутренний кэш в Кбайт и тип кэша; укороченные циклы памяти (есть/нет); встроенный сопроцессор; количество транзисторов; размер элемента на кристале; корпус; снижение энергопотребления; напряжение питания; время появления на рынке.

Наиболее распространены персональные компьютеры с процессорами фирмы Intel семейства Ix86 (8086, 8088, 80286, 80386SX, 80386DX, 80486SX, 80486DX , OverDrive, 80486DX2, 80486DX4, Pentium, Pentium-Pro, Pentium-MMX, Pentium II, Pentium II Celeron, Pentium II Xeon). Наиболее известные их аналоги или программно совместимые с ними процессоры выпускают фирмы Authentic (AMD-K, AMD-K5, AMD-K6), Cyrix (5х86, 6x86).

Процессоры фирмы Intel семейства Ix86 обладают важным качеством – программной совместимостью снизу вверх. Поэтому любая программа, которая была разработана на персональном компьютере с самым старым процессором 8086, будет исполняться на самом новом процессоре Pentium II Xeon. Обратная последовательность в большинстве случаев невозможна или нереальна по временным показателям, так как все типы процессоров различают не только по тактовой частоте и системе команд, но и по наличию дополнительных возможностей. Примером может являться наличие КЭШ-памяти 1-го уровня, разделение КЭШ-данных и КЭШ-программ, наличие и глубина блока предсказания переходов, математического сопроцессора и других особенностей – “прозрачных” для программиста, но дающих существенный рост производительности персонального компьютера при той же тактовой частоте.

Арифметический сопроцессор предназначен для ускорения выполнения операций над числами с плавающей точкой. В старых персональных компьютерах арифметический сопроцессор был дополнительным элементом, который мог и отсутствовать. Наличие сопроцессора при выполнении заданий с большим объемом вычислений с плавающей точкой дает выигрыш в производительности от 20% до 400% для разных программных приложений. Фирмой Intel ранее выпускались сопроцессоры 8087, 80287, 80387SX, 80387DX, 80487SX и начиная с 80487DX фирма Intel встраивает арифметический сопроцессор во все выпускаемые типы процессоров. Сопроцессоры выполняют такие сложные операции как точное деление, вычисление тригонометрических функций, извлечение квадратного корня и нахождение логарифма. В 10-100 раз быстрее основного процессора. Точность результатов при этом значительно выше той, которая обеспечивается вычислителями, входящими в состав самих процессоров. Операции сложения, вычитания и умножения выполняются основным процессором и не передаются сопроцессору. Система команд сопроцессора отличается от системы команд процессора. Выполняемая программа должна сама определять наличие сопроцессора и после этого выполнять написанные для него инструкции, в противном случае сопроцессор только потребляет ток и ничего не делает. Большинство современных программ, рассчитанных на использование сопроцессора, обнаруживает его присутствие и использует предоставленные возможности.

При наблюдающемся резком росте производительности процессоров, в оперативной памяти (ОЗУ) увеличилась только емкость, скорость доступа изменилась несущественно (со 100 нс до 64-40 нс). Поэтому возрастает роль буфера между процессором и ОЗУ – КЭШ-памяти (CACHE). КЭШ-память строится на быстродействующей статической памяти со временем доступа от 10 до 1 нс. В очень скоростных процессорах (Pentium-Pro, Pentium II, Pentium II Xeon) КЭШ 1-го уровня встроена в сам процессор и обладает еще большей скоростью за счет разделения КЭШ-программ и КЭШ-данных. Размер КЭШ существенно влияет на ускорение выполнения программ, код которых или их наиболее повторяемая часть может быть помещена в КЭШ.

Основным показателем для ОЗУ является его размер. Время доступа к данным в ОЗУ при наличии большой КЭШ-памяти или при выполнении больших программ (превышающих по размерам объем ОЗУ) не существенным образом влияет на общую производительность персонального компьютера. Раньше микросхемы ОЗУ располагались на материнской плате и изменение его объемов было сложной задачей. В настоящее время ОЗУ производится в виде модулей памяти на небольшой печатной плате в конструктивах с 30, 72 и 168 контактами и имеют разрядность шины данных, причем персональные компьютеры с модулями ОЗУ с 30 и 72 контактами уже снимаются с производства.

Шины передачи данных (локальные) – это набор проводников и взаимно связанных протоколов взаимодействия между различными компонентами персонального компьютера. При большом разнообразии шин, наиболее часто используемые в настоящее время ISA и PCI:

• ISA (Industrial System Achitecture) и его улучшенная модификация EISA это 16/32 разрядная шина с пропускной способностью до 40Мбайт/с. В настоящее время сокращается число фирм, выпускающих интерфейсные карты с ISA;

• PCI (Peripherial Component Interface) – 32/64 разрядная шина с частотами 33/66/100 МГц и пропускной способностью от 130 до 500 Мбайт/с;

• AGP (Accelerate Grafic Port) 64 разрядная шина, предназначенная исключительно для разгрузки основных шин процессора от потоков графических данных и ускорения формирования графического изображения в видеокарте. Скорость передачи данных по шине AGP достигает 600 Mбайт/с.

В настоящее время в персональных компьютерах используются две основные технологии интерфейса жестких дисков.

• IDE (Integrated Drive Electronics) предложенный фирмой IBM и разработанный фирмой Western Digital.

• SCSI (Small Computer system Interface) предложенный Shugart Associates System Interface и развитый American National Institute (ANSI).

IDE чаще всего используется в персональных компьютерах, чем SCSI, который можно встретить в серверных платформах и рабочих станциях.

С совершенствованием электроники, схемы управления жестким диском были уменьшены до 3,5 дюйма и интегрированы в сам жесткий диск. Вследствие этого необходимость в дополнительной интерфейсной карте отпала. Теперь такой IDE-контроллер стал стандартом для жестких дисков РС. В настоящее время название интерфейса IDE изменено на Advanced Technology Attachment (ATA). Дальнейшее развитие этой технологии позволит довести скорость передачи данных до 400 Мбайт/с, увеличить надежность системы, а также осуществлять установку и конфигурирование дисков на ходу без отключения питания.

В отличие от АТА, поддерживающего ограниченный набор специфических периферийных устройств, интерфейс SCSI был разработан, чтобы поддерживать много видов внутренних и внешних периферийных устройств. В настоящее время используется интерфейс Ultra SCSI-2, использующий шинную частоту 20 МГц. Интерфейс SCSI поддерживает множественные потоки данных, диски большой емкости и с большими значениями скорости передачи данных – до 40 Мб в сек.

Жесткие диски (HDD – Hard Disk Drive) предназначены для хранения информации, необходимой для функционирования персонального компьютера. На HDD устанавливаются операционные системы и все основные программные приложения, данные и без него невозможно представить себе персональный компьютер. В зависимости от используемого интерфейса, они могут быть SCSI или IDE типа. Конструктивно HDD представляет собой электромеханическое устройство с вращающимися на большой скорости пакетом из 1-7 дисков, покрытых с обеих сторон магнитно-управляемым слоем.

По этим дискам с двух сторон (поэтому их иногда называют “винчестер”) на очень низкой высоте (несколько микрон) “парят” магнитные головки (для считывания/записи информации), перемещаемые по сектору тонармами. Для правильной конфигурации HDD необходимо знать физические параметры диска:

1. количество цилиндров (CYL);

2. количество головок (Head);

3. количество секторов на дорожку (Sector);

4. зона парковки головок (LandZone);

5. зона, на которую устанавливаются головки после включения питания (PrecompZone);

6. размер диска (Size);

7. режим передачи данных (Mode).

Для оценки производительности персонального компьютера важно знать быстродействие HDD, оцениваемое по показателям:

1. время доступа к сектору в мсек;

2. скорость передачи блока данных в Мбайт/с.

Устройство для привода гибких магнитных дисков (FDD – Floppy Disk Drive предназначено для считывания/записи информации на переносимые гибкие диски.

Дискеты используются для переноса между отдельными компьютерами программ, данных, инсталляции устройств и систем, а также для “спасательной” (Emergency Boot) загрузки операционной системы. Используемые размеры дисков 5,25 дюйма и 3,5 дюйма (пяти и трех дюймовые дисководы). Пятидюймовые дисководы уже не производятся. Стандартные форматы дискет для 5,25 дюймов: 160k/180k/320k/360k/720k/800k/1.2М. Стандартные форматы дискет для 3,5 дюймов: 720k/1.44M/2.88М. В последнее время начали появляться в продаже LD 3.5 дюймовые дисководы в дополнение к перечисленным форматам новый формат 120 Мбайт на специальных дисках LD.

Параллельные (LPT) и последовательные (COM) порты предназначены для подключения периферийного и коммуникационного оборудования. Параллельный порт обычно используется для подключения принтеров. Последовательные порты обычно используются для подключения модемов. При настройке программ, обслуживающих это периферийное оборудование, иногда важно знать параметры порта (адреса ввода/вывода, номер прерывания, номер канала прямого доступа в память).

Для правильной настройки программ и операционных систем, работающих в графическом режиме важно знать тип графической видеокарты, установленной в персональном компьютере, объем видеопамяти, установленной в видеокарте и поддерживаемые видеорежимы (количество цветов и размер экрана в точках, частота развертки).

Устаревшие стандарты видеорежимов:

• MDA (Monoсhrom Display Adapter) – один цвет, 320х200 точек;

• CGA (Color Grafic Adapter) - 16 цветов, 320х400 точек;

• EGA (Enchanced Grafic Adapter) – 256 цветов, 640х400 точек;

• VGA (Video Grafic Adapter) – 16 млн. цветов, 640х480 точек;

• SVGA (Super Grafic Adapter) – 16 млн. цветов, 800х600 точек.

В прежние годы персональные компьютеры комплектовались видеокартой, поддерживающей один из этих режимов и соответствующим ему монитором. В настоящее время развивается большое количество стандартов видеорежимов и настройка видеосистемы обычно производится с использованием технологии “Plug&Play” (PNP) с использованием драйвера производителя видеокарты и монитора.

Для качественной настройки программного обеспечения и взаимосвязи с операционной системой, необходимо знать версию и производителя BIOSа с целью установления факта поддержки BIOSом необходимых режимов и протоколов управления компонентами системы.

К периферийному оборудованию персонального компьютера можно отнести следующие устройства:

• клавиатура (82 клавишная, 102-103 клавишная, ХТ или АТ стандарта, TurboWin с дополнительными клавишами для Windows-вызовов);

• манипулятор мышь (2х – 3-х клавишная, подключаемая к СОМ порту, PS/2 порт мыши);

• модем для подключения к удаленным компьютерным системам по телефонным каналам;

• принтеры (матричные, лазерные, струйные, термографические);

• сканеры (ручные, рулонные, планшетные);

и другое оборудование внешне подключаемое к ПК.

 

Сдача лабораторной работы заключается в ответе на контрольные вопросы и демонстрации практических навыков определения конфигурации ПК в лаборатории заполнением листа “Конфигурация ПК №” персонально каждым студентом.

Содержание отчета: Цель работы Лист “Конфигурация ПК №” Ответы на контрольные вопросы.

 Контрольные вопросы.

1. Способы определения характеристик ПК.

2. Что такое BIOS. Методы вызова BIOS SetUP.

3. Распространенные типы процессоров и их типы и характеристики.

4. Для чего предназначен арифметический сопроцессор.

5. Что такое ОЗУ.

6. Расскажите о КЭШ-памяти.

7. Типы высокоскоростных шин передачи данных.

8. Типы интерфейса дисковых подсистем.

9. Расскажите о НDD.

10. Флоппи дисководы. Назначение и параметры.

11. Видеокарты и мониторы, их параметры.

12. Назначение LPT и COM портов.

Пример заполнения листа конфигурации.

Конфигурация ПК № _ПРИМЕР_

Позиция	Значение	Источник получения
тип процессора и его тактовая частота	Intel Celeron 413MHz	POST, SysInfo
 наличие арифметического сопроцессора	Встроенный	POST
 наличие КЭШ, объем	128 Kb	POST
 объем ОЗУ и его тип	128 Mb, sync SDRAM	POST, SysInfo, Dos Navigator
 наличие высокоскоростных шин передачи данных	ISA, PCI	POST, SysInfo
 тип интерфейса дисковой подсистемы; к какой шине подключен	IDE mode LBA	POST, SysInfo, Dos Navigator
 количество твердых дисковых накопителей (HDD – Hard Disk Drive) и объема памяти (общей и свободной)	1 диск : 4,00 Gb общей, 990 Mb свободной	POST, SysInfo, Dos Navigator
 скорость передачи данных и время доступа для HDD	Нет данных
 наличие накопителя на гибких дисках (FDD – Floppy Disk Drive) и их размеры в дюймах и байтах	1 FDD 3.5” 1.44 Mb	POST, SysInfo, Dos Navigator
 перечень параллельных и последовательных портов (LPT и COM)	1 параллельный LPT, 2 serial COM1 и COM2	POST, SysInfo, Dos Navigator
 тип видеокарты и объем памяти	Intel 740, 8Mb	POST, Windows 95: свойства “Мой компьютер”
 тип монитора	Sumsung SyncMaster 15GLe 15”	Windows 95: свойства “Мой компьютер”
 версию и производителя BIOS	Extention V1.0A Award Software
 версия операционной системы	Windows 98	Windows 98: свойства “Мой компьютер”
 перечень имеющегося периферийного, сетевого и коммуникационного оборудования	Сканер, модем, CD ROM	Windows 98 свойства “Мой компьютер”