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

Uppgift 1 (8 p)

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

• Mindre fel ger inga poängavdrag.
• Fel på telefon- och joystick-kontakterna ger inga poängavdrag.
• Att kalla printerporten för serieport ger en halv poängs avdrag.

Uppgift 2 (3 p)

Rättningsmall:

• Att bara skriva "moderkortet" som svar ger en poäng.
• Variatoner, till exempel att "modermodemet" egentligen ska vara "processorn", går också bra.

Uppgift 3 (5 p)

Rättningsmall:

• Att inte säga något om att det där med förkolning är fel, utan bara förklara hur färglaserskrivaren fungerar, ger inget poängavdrag.
• Att inte säga något om att det är flera olika tonerpulver ger en poängs avdrag.

Uppgift 4 (2 p)

b) 1010101010₂ = 682₁₀

Uppgift 5 (4 p)

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:

• En fördel med Unicode jämfört med ASCII är förstås att man kan hantera många fler olika tecken, till exempel svenska åäö, tyska ü, spanska ñ, tecken med accenter (éíóú), det kyrilliska (ryska) alfabetet, det grekiska alfabetet, och så vidare, utan att man behöver byta mellan olika teckenuppsättningar.
• Man kan också hantera språk med många fler tecken, till exempel kinesiska.
• Även vanliga symboler, till exempel matematiska speicalsymboler, kan hanteras.
• Ett program som använder Unicode i stället för ASCII kan anpassas för olika språk och länder utan att man behöver skriva om hela programmet.

Nackdelar med Unicode:

• Texter tar större plats, eftersom ett tecken lagras som 16 bitar i stället för 8. (Men det går att koda om, så att det inte tar så stor plats.)
• Vid överföring på kanaler som kräver 7- eller 8-bitarsformat, till exempel när man skickar e-post, måste Unicode övesättas till ett sådant format, och tillbaka.
• Många operativsystem och program är ännu inte anpassade till Unicode.

Rättningsmall:

• Att inte skriva något alls om kompatibilitet ger en poängs avdrag.

Uppgift 6 (3 p)

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

Rättningsmall:

• Trivial felräkning (som att tio gånger tio blir tusen) ger inget poängavdrag. Det gäller bara om uträkningen är redovisad, så det syns var felet är!
• Alltför uppenbar felräkning (som att fem gånger tusen blir ett tusen) ger en halv poängs avdrag.
• "Gigabyte" i stället för "megabyte" i svaret ger en poängs avdrag.
• "Ja", och sen fel, eller ingen, formel ger noll poäng.
• "Ja", och sen fel svar, utan uträkning, ger noll poäng.

Uppgift 7 (4 p)

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:

• Grundläggande missförstånd, som att parallell betyder buss och att seriell betyder punkt-till-punkt-förbindelse, ger noll poäng på hela frågan, även om man har exempel som i sig är rätt.
• Att påstå att det bara är serieporten och parallellporten som är seriell respektive parallell, medan till exempel USB är något helt annat, ger två poängs avdrag.
• En poängs avdrag om exempel på seriell överföring saknas. En poängs avdrag om exempel på parallell överföring saknas.

Uppgift 8 (8 p)

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:

• Att inte skriva vad förkortningen betyder, utan bara förklara vad det är för något, ger inget poängavdrag, om förklaringen är bra.
• Att bara beskriva DMA som att det innebär att periferienheterna kan "komma åt minnet utan att gå över processorn", utan att förklara vad "komma åt" betyder, ger en halv poängs avdrag.
• IRQ: Att inte skriva något alls om periferienheter, eller vad IRQ används till, ger en halv poängs avdrag.
• Att skriva att DMA inte använder bussen ger en poängs avdrag.
• Det står visserligen i kompendiet att BIOS "kan sägas vara en del av operativsystemet". Jag tycker det är dumt att säga så, men det står i kompendiet så jag ger inget avdrag för det.

Uppgift 9 (5 p)

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:

• Bara parallellitet ger högst tre poäng, om det inte är extremt uttömmande och väl förklarat.
• Att bara skriva om att andra delar i datorn kan begränsa ger bara en poäng. (Den där processorn gick ju faktiskt långsammare än en vanlig pentium.)
• Resonemang om CISC och RISC, och inget annat, kan ge tre poäng.

Uppgift 10 (6 p)

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:

• Arbetsminnet ("RAM-minnet") är kanske inte tillräckligt stort. Då måste delar av de data och program som datorn arbetar med flyttas ut på hårddisken, och sen hämtas tillbaka till arbetsminnet när de behövs. Eftersom hårddisken är många gånger långsammare än arbetsminnet, kan detta göra datorn mycket långsam.
  Åtgärder: Om det finns lediga minnesplatser kan man köpa mer minne och installera. Annars kan man stänga av onödiga program. Man kan också arbeta med mindre datamängder, till exempel genom att scanna in bilder i lägre upplösning när man ska bearbeta dem i PhotoShop.
• Grafikkortet kanske inte klarar så avancerad och högupplöst grafik som man önskar. Grafikkorten utvecklas snabbt, och ett kort som imponerade på grannens tonårssöner för två år sen kanske inte duger till de allra senaste spelen.
  Åtgärder: Minska upplösningen, dvs antalet bildpunkter som visas. Köp ett nytt grafikkort. Sluta spela den sortens spel.
• Om det är arbete med hårddisken som går långsamt, till exempel att spara filer, kan det bero på att hårddisken är nästan full eller fragmenterad.
  Åtgärder: Rensa bort onödiga filer. Töm papperskorgen. Defragmentera. Köp i värsta fall en större hårddisk.
• Processorn är sällan flaskhalsen i en modern dator, även om det förstås finns tillämpningar när det är just processorn som begränsar, men om datorn är några år gammal kanske den inte orkar med moderna program. (Exempel: Flash-animationer på webbsidor är faktiskt små program, som laddas ner till datorn och körs där.)
  Åtgärder: Om det verkligen är processorn som är problemet kan man köpa en snabbare processor. Man måste först kontrollera att moderkortet är förberett för den nya processorn. I annat fall vill man kanske byta både processor och moderkort.
• Har datorn onödiga program som ligger och kör, och tar upp plats? Har den fått ohyra, till exempel virus, eller har någon brutit sig in i den via nätverket och använder den till något?
  Åtgärder: Leta efter onödiga program, och inaktivera eller avinstallera dem. Kör ett viruskontrollprogram och en brandvägg.
• Är det kanske nedladdningar från Internet som går långsamt? Då är det kanske inte alls datorn som är långsam, utan anslutningen. Kanske är det inte ens anslutningen som är långsam, utan den server som man laddar ner saker från.
  Åtgärder: Skaffa snabbare bredband. Välj en annan server.
• En Pentium 4-processor som håller på att bli överhettad och riskerar att skadas sänker automatiskt hastigheten, och blir därigenom kallare. Kan det vara så att kylningen inte fungerar som den ska i datorn?

• Överklocka processorn. Det är en tekniskt avancerad operation som lätt kan orsaka krascher och att man förlorar data. Det kan också förstöra processorn. Dessutom är vinsten i hastighet för det mesta ganska liten.
• Köp mer cache-minne. Cache-minnet sitter fast i processorn eller på moderkortet, och kan normalt inte bytas eller uppgraderas. Köp mer vanligt arbetsminne i stället!