Datoranvändning och datorteknik: Lösningar till tentamen 2004-10-04

Observera att detta är förslag på lösningar. Det kan finnas andra lösningar som också är korrekta, och det kan hända att en del av lösningarna är mer omfattande än vad som krävs för full poäng på uppgiften.

Uppgift 1 (8 p)

Ändarna på strecken, med början uppifrån och medsols:
  1. RJ11-kontakt för telefonjack (datorn har inbyggt modem)
  2. PS/2-kontakt för mus
  3. Parallellport, printerport
  4. Ljud: line out
  5. Anslutning för elkabel
  6. Ljud: mikrofon
  7. RJ45-kontakt för TP-kabel (Ethernet-datornät)
  8. USB-kontakter
  9. Ljud: line in
  10. Bildskärm
  11. PS/2-kontakt för tangentbord
  12. Serieport
  13. Joystickport (som på en del ljudkort)
  14. RJ11-kontakt för anslutning av telefon
Rättningsmall:

Uppgift 2 (3 p)

Andreas Hedlund har gått igenom
alla tänkbara mjukvaruproblem.
Nu har han kommit fram till hård-
varan. Moderkortet, själva
hjärtat i datorn, fungerar
inte.

Rättningsmall:

Uppgift 3 (5 p)

En laserskrivare fungerar inte alls genom att lasern bränner papperet. I stället används laserstrålen för att ladda upp en trumma inuti skrivaren med en elektrisk laddning, så att ett färgat pulver ("tonern") ska fastna på trumman. Papperet passerar trumman, och pulvret överförs då till papperet. Därefter kommer ett värmeelement ("fusern") som värmer fast pulvret på papperet. En svartvit laserskrivare har bara svart pulver, men en färglaser har pulver i flera olika färger.

Rättningsmall:

Uppgift 4 (2 p)

a) 72510 = 10110101012

b) 10101010102 = 68210

Uppgift 5 (4 p)

a) 65

b)

ASCII är en 7-bitarskod, och har plats för 27, dvs 128, olika tecken. Unicode är en 16-bitarskod, och har därför plats för ända upp till 216, dvs 65536, olika tecken. (Egentligen är det 21 bitar, med 221, dvs 2097152, olika tecken, som är uppdelade i 17 så kallade plan, med 65536 tecken i varje, men ofta arbetar man bara med det så kallade "basic multilingual plane", det "grundläggande flerspråkiga planet", som innehåller de 65536 första tecknen.)

Fördelar med Unicode:

Nackdelar med Unicode:

Rättningsmall:

Uppgift 6 (3 p)

Ja, uppgifterna räcker. Hårddisken har plats för 100 * 10 * 10 * 512 = 5120000 byte med data. Om man räknar med att en megabyte är 1000000 byte, vilket man brukar i samband med hårddiskar, är detta 5.12 megabyte. Om man i stället räknar med att en megabyte är 220, dvs 1048576, byte, är det 4.88 megabyte.

Med dagens mått är det en mycket liten hårddisk. Vanliga hårddiskar idag (2004) är minst tio tusen gånger större (50 gigabyte).

Rättningsmall:

Uppgift 7 (4 p)

Vid seriell överföring skickas bitarna (ettorna och nollorna) på en enda ledning. Vid parallell överföring skickas flera bitar, till exempel åtta stycken, samtidigt på flera olika ledningar, en för varje bit.

Parallell överföring finns till exempel i parallellporten, som förr ofta användes för inkoppling av skrivare, och internt i datorn i EIDE-bussen, som sköter kommunikationen med hårddiskarna. Även de olika bussar som finns på moderkortet (minnesbussen, PCI-bussen och på äldre datorer ISA-bussen) har parallell överföring.

Seriell överföring finns till exempel i serieporten, som förr ofta användes för inkoppling av mus och modem, i USB och i den nya hårddiskanslutningen S-ATA.

Rättningsmall:

Uppgift 8 (8 p)

a) POST, Power-On Self Test. En startrutin som körs av BIOS när datorn startas. Testar datorns maskinvara för att se att den fungerar.

b) DMA, Direct Memory Access, eller direkt minnesåtkomst. När data ska hämtas från en periferienhet, typiskt en hårddisk, till arbetsminnet, är det opraktiskt att först hämta data från disken till processorn via bussen, och sen via bussen igen från processorn till arbetsminnet. Med DMA slipper processorn vara inblandad, annat än kanske för att starta överföringen, utan data skickas via bussen direkt från hårddisken till arbetsminnet.

c) IRQ, Interrupt Request, hårdvaruavbrott. En PC har 15 olika IRQ-kanaler, som var och en motsvaras av en ledning på kontrollbussen. När en enhet, till exempel tangentbordet, har data att skicka till processorn, eller på annat sätt vill ha uppmärksamhet, skickar den en IRQ, som gör att processorn avbryter det den håller på med, och i stället kör en särskild avbrottsrutin som till exempel tar hand om de tangentnedtryckningar som tangentbordet rapporterade.

d) BIOS, Basic Input Output System. Ett grundprogram som ligger lagrat i ett fast minne på moderkortet. När datorn startas kör BIOS:et en enkel test av datorns maskinvara, det undersöker vilka periferienheter (som hårddiskar) som finns inkopplade, och det startar sen det operativsystem (till exmepel Windows XP) som normalt finns lagrat på någon av hårddiskarna. BIOS:et kan också hjälpa till med att läsa och skriva från periferienheterna, men modernare operativsystem brukar sköta det själva.

e) Utgår pga felskrivning.

Rättningsmall:

Uppgift 9 (5 p)

Klockfrekvensen anger bara i vilken takt processorn internt arbetar med de mest grundläggande operationer den kan göra, de så kallade klockcyklerna. En enda operation, som att addera två tal, kan kräva många klockcykler, och en processor med högre klockfrekvens kanske i stället kräver fler klockcykler för en operation.

Moderna processorer utför många uppgifter parallellt. Till exempel kanske den utför en instruktion, samtidigt som den hämtar nästa instruktion från arbetsminnet, i en så kallad pipeline. Ett annat exempel är att den kan utföra flera instruktioner samtidigt, till exempel genom att ha flera separata enheter för beräkningar (ALU:er). Klockfrekvensen säger inget om hur mycket sådan parallellitet som processorn klarar av.

En variant på det där med parallellitet är hur många bitar processorn arbetar med åt gången. En 64-bitarsprocessor kanske adderar två 64-bitarstal som en enda operation, medan en 32-bitarsprocessor behöver flera operationer för att göra samma sak, och en 8-bitarsprocessor behöver ett helt litet program.

Processorn kanske inte klarar att utföra alla operationer, till exempel multiplikation, utan dessa måste göras på annat sätt. I stället för att multiplicera två tal med hjälp av processorns beräkningsenhet, måste man köra ett helt litet program för att göra samma sak.

Processorns arbete begränsas också av de andra delarna i datorn, till exempel tiden för att kommunicera med primärminnet, som är långsamt jämfört med processorn.

En processor med många register (dvs små snabba minnesplatser inuti processorn) och stort cache-minne kanske inte behöver hämta data så ofta från primärminnet, eftersom mer kan lagras i processorn, och det säger ju klockfrekvensen inget om.

Ytterligare en förklaring till att den här processorn är långsam kan vara att den, liksom Pentium 4, ställer om sig själv så den går långsammare när den börjar bli överhettad. Kanske är det så att den egentligen inte klarar att jobba i den hastighet man angett, utan den blir genast överhettad och börjar då gå långsammare?

Rättningsmall:

Uppgift 10 (6 p)

Det finns en mängd saker som långsamheten kan bero på, och en mängd åtgärder som man kan föreslå. I ett sånt läge är det viktigt att identifiera vad som är problemet, så att man inte gör dyra och krångliga åtgärder som visar sig vara verkningslösa. Därför kan det vara bra att börja med en del "detektivarbete" för att hitta felet, eller felen. Frågor som man kan ställa är om den där långsamheten kom plötsligt, om datorn gradvis blivit långsammare och långsammare, eller om den kanske varit långsam redan från början. Har användaren nyligen gjort några ändringar, till exempel installerat nya program? Exakt vad är det som går långsamt: nedladdningar, att starta program, eller vad?

Beror långsamheten på problem med mjukvaran? Är det kanske något program som ligger och tar upp minnesplats och processorkraft? Kan datorn till och med ha fått virus? Är det någon del av hårdvaran som är så långsam eller liten att den fungerar som en "flaskhals"?

Här är några förslag på vad som kan orsaka långsamhet:

Några förslag som är mindre lämpliga, åtminstone innan man provat allt annat:


Thomas Padron-McCarthy (Thomas.Padron-McCarthy@tech.oru.se) 18 oktober 2004