Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  
AccessAdobe photoshopAlgoritmiAutocadBaze de dateCC sharp
CalculatoareCorel drawDot netExcelFox proFrontpageHardware
HtmlInternetJavaLinuxMatlabMs dosPascal
PhpPower pointRetele calculatoareSqlTutorialsWebdesignWindows
WordXml


ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL

calculatoare



+ Font mai mare | - Font mai mic



ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL



Structura unui calculator secvential cu program memorat a fost dezvoltata de Von Newman in anul 1945. Aceasta cuprinde 5 unitati:

- unitati de intrare UI (input)

- unitatea aritmetico-logica UAL sau ALU

- unitatea de comanda UC

- unitatea de memorare (memorie)

- unitati de iesire UE (output)

Unitatea aritmetico-logica si unitatea de comanda sunt vazute ca unitatea centrala.

Pot exista unitati combinate de intrare si iesire (i/o)


flux de date si instructiuni

flux de comenzi si stari

Un sistem de calcul este format din hardware si software.

Hardware-ul reprezinta totalitatea circuitelor integrate, a dispozitivelor electronice, a echipamentelor de intrare si iesire, memorii, cabluri si carcase.

Software-ul reprezinta totalitatea programelor care ruleaza pe un calculator. Software-ul este impartit in:

- software de baza - rutinele existente in BIOS

- sistemul de operare

- compilatoare

software de aplicatii, reprezentat de programele elaborate de firme specializate sau de catre utilizator.

Unitatea de intrare asigura introducerea informatiilor in calculator si realizeaza conversia acestora de la forma exterioara, accesibila omului (text, imagine, sunet, etc), intr-o forma interna, specifica calculatorului.

exemple: tastatura, mouse, microfon, scaner, creion optic, cititoare de banda, interfete specializate in achizitia de date

Memoria are rolul de stocare a informatiei sub forma de date si programe. Unitatea de masura pt memorie este octetul sau byte-ul.

1octet=1byte=1B=8bit (1bit=o cifra binara)

Memoria unui calculator este formata din:   

- memoria interna sau principala, care pastreaza programele si datele care se utilizeaza la un moment dat . Este accesata direct de unitatea centrala, vazuta ca o reuniune a UC si UAL. Cu exceptia unor mici zone (BIOS - Basic Input/Output System = sistem primar pt i/o), memoria interna este volatila, fiind dependenta de alimentarea cu energie electrica (RAM - volatila, ROM - fixa). Are o capacitate limitata chiar de caracteristicile unitatii centrale, fiind un suport de memorare scump.

- memoria externa pastreaza toate celelalte programe si date ce trebuie sa se afle la dispozitia sistemului de calcul. Apare ca un spatiu de stocare masiva si indelungata a informatiei. Este obtinuta prin utilizarea unor echipamente periferice de memorare.

exemple: hard disk, CD-ROM (capacitate 650 - 800MB sau 74min), floppy disk, banda magnetica.

Salvarea este procedeul de transfer a datelor din memoria interna in cea externa.

Unitatea aritmetico-logica realizeaza prelucrarea informatiei preluate din memoria interna, iar rezultatele se depun din nou in memorie. Aceasta unitate executa operatii aritmetice (adunare, scadere, etc.) si logice (sau, si, negare, etc.).

Dispozitivele de iesire realizeaza trimiterea in exteriorul sistemului a informatiilor din memoria interna. Executa pt utilizator conversia din format binar intr-un format accesibil omului. Acolo unde este necesar genereaza semnale necesare actionarii unor echipamente cu comanda numerica.

exemple: display, imprimanta, dispozitive audio/video, plotter, interfata pt retea, convertoare si interfete specializate

Unitatea de comanda controleaza activitatea tuturor echipamentelor din sistem pe baza unei secvente de instructiuni sau a unui program memorat. Pt executia unei instructiuni UC parcurge etapele:

citirea in memoria interna a instructiunii curente.

decodificarea instructiunii, indentificarea operatiunilor ce trebuiesc executate, si daca este o instructiune de salt o executa.

aducerea din memorie a operanzilor.

executarea operatiilor citite, comandand in acest scop UAL.

daca exista rezultate, acestea sunt depuse in memoria interna, apoi se trece la urmatoarea instructiune.

Totalitatea instructiunilor pe care le poate realiza unitatea de comanda formeaza limbajul masina (specific fiecarei UC - tip de P), iar programele scrise in acest limbaj se numesc programe in cod masina. Limbajul masina este o reprezentare prin valori numerice a setului de operatii simple pe care stie sa le execute UC. Un program scris in cod masina este o secventa de cod binar, care daca se afla in memoria interna poate fii rulata direct (program executabil).

Firmware este software-ul inclus in dispozitivele electronice in momentul fabricatiei acestora.

Marimile electrice cel mai utilizate in calculatoare sunt

nivele de tensiune: 5V, 12V si mai nou 3.3V date de o sursa de alimentare livrata cu sistemul de calcul, avand puteri cuprinse intre 200w si 300w. Sursele pot fii AT sau ATX.

frecventa F=1/T, frecventa centrala (66MHz, 100MHz, etc.) avand un factor de multiplicare. FSB = frecventa frontului magistralei de date (front site bus).

Reprezentarea interna a informatiei La nivel intern informatia este stocata in sistem binar ("1" si "0")

1octet=1 byte= 1B =8 bit

1KB=210B=1024bit

1MB=210KB=210*210B=220B

1GB=230B

1TB=240B

hexazecimal 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F urmate de "h".

(anan-1an-2..a1a0)p=an*pn+an-1*pn-1+.+a1*p+a0    unde a1*p=a1*p1 si a0=a0*p0

Reprezentarea informatilor nenumerice se face folosind codul ASCII. Codul ASCII extins utilizeaza 8biti pt memorarea unui caracter, codifica caracterele alfabetice mici sau mari, caracterele numerice, semnele de punctuatie, caracterele de control (neafisabile, sub 36).

Realizarea unei aplicatii care sa poata fi executata pe un calculator trebuie sa parcurga etapele:

specificarea problemei prin formularea efectiva si stabilirea datelor de i/o

proiectarea algoritmului, transpunerea problemei in algoritm si reprezentarea ei in pseudocod sau schema logica

codificarea algoritmului in limbaj de programare, acesta depinzand de natura aplicatiei.

Un algoritm este un procedeu de rezolvare a unei probleme, el apare ca un set de reguli ce descriu secventa de instructiuni sau operatii ce trebuie executate de calculator pt rezolvarea unui tip specific de probleme. Algoritmul trebuie sa aiba urmatoarele proprietati:

generalitate

marginire in timp

rigurozitate

eficienta exprimata in timp de executie

memorie ocupata

Limbajul de programare cuprinde un vocabular si o sintaxa. Categorii:

cod masina - reprezentat prin valori numerice a setului de operatii simple pe care stie sa le execute UC

cod de asamblare - transcrierea in forma mnemonica a limbajului masina, fiecarei instructiuni din codul masina ii corecpunde o instructiune in limbaj de asamblare (cuprinde instructiuni si operanzi)

limbaj de nivel inalt (avansat) - este apropiat de utilizator, continand enunturi proprii limbajului uman, cu atat mai evoluat cu cat se apropie mai mult de limbajul natural si cu cat permite cu mai multa usurinta accesul la resursele fizice ale calculatorului. Unei instructiuni scrise in acest limbaj ii corespunde un grup sau o secventa de instructiuni in cod masina, rezultand un cod portabil.

exemple Pascal, C, C++, Delphi, Visual basic

Tipuri de calculatoare personale compatibile IBM (IBM PC) :

  • desktop - PC pt birou, fixe
  • laptop - PC portabile, comparabile ca performante cu desktop PC
  • notebook - PC portabile cu functii limitate (editare de texte, agenda, etc.)

Dupa tipul sursei de alimentare si a carcasei acesteia:

  • AT (Advance Technology) AT, mini AT, midi AT, maxi AT, big AT
  • ATX (Advance Technology Extended) ATX, mini ATX, midi ATX, maxi ATX, big ATX

Dupa tipul carcasei

tower - pozitie verticala

  • desktop - pozitie orizontala
  • LPX (Low Profile Extended) - slim desktop

Placa de baza

Placa de baza (main board, mother board, MB) este cea mai importanta componenta a PC. Ea contine:

      • soclul pt procesor sau chiar procesorul
      • conectorii pt magistrale (bus)
      • chip set-ul
      • ROM BIOS
      • circuitele de adaptare la magistrale pt     flopy disk - FDD
                • hard disk    - HDD (IDE)
                • driver-e pt input/output    - i/o
      • controler-ul pt tastatura
      • conectorul de alimentare
      • conectorul pt legatura cu bordul calculatorului

Magistralele unui calculator personal.

O magistrala nu este altceva decat o cale prin care pot circula date in interiorul PC. Aceasta cale se utilizeaza pt comunicatie si se stabileste intre doua sau mai multe elemente ale PC. Un PC are mai multe tipuri de magistrale:   

      • magistrala procesorului
      • magistrala de adrese
      • magistrala memoriei
      • magistrale i/o sau de extensie

Magistrala procesorului. Procesorul comunica cu restul sistemului furnizand adrese, primind si furnizand date si semnale de control. Magistrala procesorului este o cale de comunicare intre magistrala sistemului si procesor.

CPU - unitate centrala de prelucrare a datelor (Central Processing Unit)

cache - memorie foarte rapida, apropiata de microprocesor (astazi inclusa in P)

Magistrala procesorului este o cale de comunicare intre CPU si chipset-ul cu care lucreaza direct. Este o magistrala folosita pentru a transfera date intre procesor si magistrala principala sau intre procesor si memoria rapida cache. Aceasta magistrala lucreaza la o viteza mult mai mare decat orice alta magistrala din sistem. Magistrala este compusa din circuite electronice pt date, adrese si control.

Un P 80486 lucreaza cu o magistrala compusa din 32 linii de adrese, 32 linii de date si cateva linii de control.

Magistrala pt P Pentium contine 32 linii de adrese, 64 linii de date si cateva linii de control. Magistrala procesorului lucreaza la aceeasi viteza ca si procesorul, si poate transfera 1bit de date la fiecare perioada sau la doua perioade ale ceasului.

Pt a determina viteza de transfer pe magistrala procesorului se multiplica nr de biti ai magistralei de date cu viteza ceasului magistralei, aceasta vitaza de transfer sau largime de banda reprezentand o valoare maxima, in realitate fiind cu 25% mai redusa.

Magistrala memoriei este utilizata pt transferul informatiei intre procesor si memoria principala a sistemului. Informatia care circula pe magistrala memoriei este transferata la o viteza de transfer mult mai mica decat viteza de transfer pe magistrala procesoriului. Soclurile (slot - conectorii) magistralei de memorie sunt cuplati la magistrala de memorie asa cum sunt cuplati conectorii de extensie la magistrala i/o.

Magistrala de adrese este folosita pt operarea cu memoria principala si ajuta la selectarea adresei pt urmatoarea operatie, fiind in realitate o parte a magistralei de memorie. Dimensiunea magistralei de adrese este strict legata de marimea memoriei pe care o poate adresa direct unitatea centrala.

are 20linii (biti) de adresa, prin magistrala de adrese putandu-se accesa maxim 1MB

-80286 24 linii (biti) de adresa, acces maxim 16 MB de RAM (220biti=1MB, 224biti=16MB)

-80386, 80486 si Pentium au 32 linii de adrese si pot accesa maxim 4GB (232biti)

Magistrala input/output permite unitatii centrale sa comunice cu dispozitivele periferice. Permite adaugarea in calculator, in conectoarele de extensie, a unor dispozitive ca: placi video, placi sunet, adaptoare retea, etc.. Nr conectorilor de extensie poate sa varieze in functie de tipul placii de baza, unele sisteme PC avand un singur conector numit multiextensie (riser card slot), placa de extensie avand la randul ei alti conectori (slim-line sau slim-case).

Principalele tipuri de magistrale i/o sunt: ISA, PCI, AGP (pt placi video), PCMCIA (pt sisteme laptop), AMR/CNR, MCA, EISA, VL-bus (ultimele trei fiind folosite strict pt anumite tipuri de procesoare). Aceste magistrale se deosebesc in principal prin nr de informatii transferate simultan si prin viteza cu care se face transferul.

Magistrala ISA (Industrial Standard Architecture). Aceasta arhitectura de magistrala a fost introdusa cu aparitia primului IBM PC, ulterior fiind imbunatatita. Exista doua versiuni de magistrale ISA care se deosebesc prin nr de biti de date ce pot fi transferate simultan pe magistrala, o versiune mai veche pe 8 biti si o alta capabila sa lucreze pe 16biti, ambele versiuni functionand la 8MHz. Ambele versiuni au nevoie de 2 pana la 8 perioade de ceas pt transferul de date, rata maxima de transfer a magistralei ISA pe 16 biti fiind de 8MB/s.

8 MHz / 2p * 16biti = 64 Mbiti/s = 8 MB/s

Magistrala ISA pe 8 biti are un conector cu 62 contacte pe doua randuri (A1 - A31, B1 - B31), magistrala ISA pe 16 biti avand o extensie cu 36 de contacte pe doua randuri (C1 - C18, D1 - D18).


Magistrala MCA (Micro Controller Architecture). Aparitia procesoarelor pe 32 biti a facut ca magistrala ISA sa nu mai corespunda. IBM a decis elaborarea unei alte magistrale. Aceasta nu este compatibila cu ISA si functioneaza asincron cu procesorul. Magistrala MCA admitea controlul total al magistralei prin tehnologia bus mastering.

Magistrala EISA (Extended Industrial Standard Architecture) apare in anul 1988, fiind conceputa de cel mai mare producator de PC dupa IBM. Furniza conector pe 32 biti pt 80386DX si functiona la 8,33MHz.

Magistralele locale. Magistralele prezentate pana acum au in comun viteza scazuta de transfer. La inceputul erei PC magistralele i/o operau la aceiasi viteza cu magistrala procesorului. In timp ce viteza magistralei procesorului a crescut, magistrala de I/O a cunoscut doar ajustari nesemnificative. Necesitatea vitezei sporite devine majora in contextul utilizarii preponderente a interfetei grafice cu utilizatorul (GUI). Aceste sisteme necesita prelucrarea unui volum atat de mare de date inca magistralele I/O produceau o adevarata strangulare in sistem. O solutie evidenta a fost mutarea unora din extensiile I/O intr-o zona unde pot avea acces la vitezele sporite ale magistralei procesorului.

Magistralele locale nu inlocuiesc standardele anterioare, ci aduc imbunatatiri. Un sistem uzual cuprindea standarde ISA si EISA, fiind in acelasi timp dotat cu unul sau doua conectoare local bus.

Magistrala VESA sau VL-bus a devenit un standard de magistrala locala pe 32 biti, care permite viteze de transfer de 128 MB dar care este dependent de procesorul 80486. Conectorul VL-bus este fizic o extensie a conectoarelor de baza ISA, EISA sau MCA.

Magistrala PCI (Peripheral Component Interconnection) a aparut in anul 1993, fiind numita si magistrala mezanin deoarece adauga un alt nivel configuratiei standard de magistrala. Magistrala PCI ocoleste magistrala standard folosind magistrala sistemului pt a creste viteza ceasului si utilizeaza toate avantajele cailor de date ale procesorului. Aceasta lucreaza la o frecventa de 33 MHz si este pe 32 biti; are o rata de transfer de 132 MB/s, iar cu procesoarele cu 64 biti avem o rata de transfer de 256 MB/s.

Transferul rapid pe magistrala PCI se datoreaza faptului ca lucreaza in paralel cu magistrala procesorului, fara sa o inlocuiasca, CPU putand procesa date in memoria cache in timp ce magistrala PCI este ocupata cu transferul de informatie intre alte elemente ale sistemului. Prin arhitectura sa aceasta magistrala este independenta de procesor, in plus sustine multe elemente "plug & play". Intr-un sistem "plug & play" componentele trebuie sa fie capabile sa ceara calculatorului resursele de care au nevoie, adica adrese I/O, intreruperi, canale DMA (Direct Memori Acces). La pornirea calculatorului ele trebuie sa comunice cu BIOS-ul care le va administra cererile. Dupa pornire, daca sistemul de operare este "plug & play", va prelua aceste atributii si se va ingrijii sa nu apara erori. Daca o componenta nu satisface aceste cerinte, utilizatorul va trebui sa preia rolul de arbitru si sa configureze manual. Placile "plug & play" sunt dotate cu un cod special care are rol de identificare pt ca resursele sa poata fi puse la dispozitia placii.

Magistrala AGP (Accelerated Graphic Port) este de fapt un port de comunicatie in cadrul arhitecturii calculatorului care imbunatateste transferul de date intre procesorul video, memoria sistemului si procesorul principal. AGP aduce imbunatatiri fundamentale atat in procesarea imaginii grafice 2D, 3D cat si in animatie. Tot mai multe aplicatii care permit afisarea 3D in timp real impun cerinte riguroase hardware-ului. Trebuiesc efectuate calcule foarte complexe intr-un timp extrem de scurt si trebuiesc afisate harti de textura de dimensiuni mari. Hartile de textura sunt harti de biti (bmp) care descriu in detaliu suprafetele obiectelor in 3D. Magistrala AGP permite controller-ului grafic sa creeze texturile direct in RAM. Prin implementarea AGP a fost eliberata magistrala PCI, aceasta nemaifiind incarcata cu date video.

Magistrala PCMCIA (realizata de PC Main Card International Association). Pt a aplica laptop-ului si notebook-ului aceleasi calitati de a fii extensibile, s-au stabilit cateva standarde pt placi externe de dimensiuni reduse (credit card size). Aceste standarde au fost dezvoltate de PCMCIA.

C

hipset-ul unei placi de baza este un set integrat de chip-uri care realizeaza toate functiile vitale ale unui sistem de calcul. La placile vechi aceste functii erau implementate printr-un nr mare de circuite integrate distincte.

Un chip set poate cuprinde:

      • controller-ul de magistrala
      • ceasul de timp real - RTC (Real Time Clock)
      • controller-ul pt tastatura
      • controller-ul de acces direct la memorie - DMA
      • adaptorul IDE - controller-ul pt HDD
      • controller-ul pt FDD - FDC

Fiecare bit de informatie care este stocat in memorie sau care este transferat catre oricare dispozitiv de I/O trece in drumul sau prin chip set, acesta fiind o punte intre componentele sistemului de calcul. Elementele pe care le dicteaza chip set-ul unui sistem sunt:

tipul memoriei

tipul de procesor (CPU)

viteza maxima a magistralei

suportul pt AGP, PS/2, USB (Universal Serial Bus)

Setul modern de chip-uri adauga trei parti importante:

controller-ele de cache si memorie

buffer-ul de date (memorie tampon)

puntea PCI cu ISA

Conttroller-ul de cache si memorie comanda accesul la memoria rapida cache, memoria cache pastrand nu numai datele citite din RAM, ci si pe cele pe care procesorul le va scrie in RAM. Controller-ul de memorie asigura inlesnirea comunicatiei a bus-ului (magistralei) pt transfer de date intre procesor, memoria cache, memoria principala si bus-ul PCI.

Buffer-ul de date serveste ca o memorie intermediara intre bus-ul procesorului, bus-ul PCI si memoria principala. El asigura ca atunci cand procesorul scrie in memorie sau acceseaza direct o componenta PCI sa nu fie necesari timpi de asteptare sau ca acestia sa fie foarte mici. Aceasta memorare intermediara creste enorm performantele sistemului.

Puntea PCI cu ISA asigura legatura intre magistrala PCI, a carei frecventa este de 33MHz, si cea ISA, care are frecventa de tact de 8MHz. Pe puntea PCI cu ISA sunt montate si functiile de I/O.

Memoria ROM BIOS (Read Only Memory - Basic Input/output System) este formata dintr-o serie de programe inscrise in ROM existenta pe placa de baza. Denumirea de BIOS este intotdeauna asociata cu numele firmei producatoare: AMI, Award, Phoenix.

Principalele functii ale programelor BIOS de pe placa de baza sunt:

autotestarea sistemului la punerea sub tensiune. Este efectuat un set de rutine care testeaza placa de baza, memoria, controller-ele de adrese, adaptoarele video si pt tastatura si alte componente ale sistemului, aceste rutine fiind reunite sub denumirea de POST (Power On Self Test). Testele efectuate nu sunt sofisticate insa pot depista erori fatale. POST furnizeaza mesaje pe ecran sau coduri sonore in caz de eroare.

configurarea sistemului prin punerea la dispozitie a programului setup daca aceasta functie este ceruta de utilizator in timpul operatiei de boot-are. Accesarea programului BIOS setup se face prin apasarea unei taste sau combinatii de taste, in functie de sistemul BIOS utilizat, cea mai des folosita tasta fiind DEL.

cautarea sistemului de operare (OS) este efectuata de rutina Boot Startup Loader. Daca sistemul de operare este gasit, este incarcat in memorie si i se preda controlul

asigurarea de programe standard pt controlul componentelor hardware ale sistemului. Orice program al utilizatorului poate accesa cu usurinta un dispozitiv din sistem prin apelarea unui modul program standard existent in componenta BIOS-ului, programatorul fiind scutit de scrierea rutinelor necesare comunicarii cu dispozitivul respectiv.

Programele inscrise in ROM BIOS difera in functie de tipul calculatorului si ele nu pot fi rulate decat pe sistemul pentru care au fost proiectate. In ultimul timp programele BIOS sunt furnizate intr-o memorie Flash-ROM care este usor de actualizat.

Memoria CMOS este un tip de memorie cu un consum foarte redus care se utilizeaza pt a pastra data, ora si configuratia sistemului. Capacitatea CMOS este de 64 octeti (512 biti), informatia fiind scrisa codificat. Datele din memorie se inscriu de catre furnizorul de echipament si pot fi modificate oricand de utilizator daca acesta intra in setup in timpul pornirii sistemului. Aceasta memorie, impreuna cu un circuit de ceas sunt alimentate permanent dintr-un acumulator sau o baterie long life, determinand functiile prioritare timp indelungat. Destul de raspandite sunt controller-ele timer CMOS cumulate sub denumirea de ceas Dalas care nu au nevoie de o baterie pe placa de baza deoarece chip-ul contine o baterie cu Li a carei durata de viata este de peste 10 ani.

Resursele de sistem sunt reprezentate de :

  • adresele porturilor de I/O
  • intreruperi - IRQ number (Interrupt Request Channel 'no')
  • canale DMA (Direct Memory Access)
  • memorie

Resursele sunt apelate si folosite de diferite componente ale sistemului. Placile adaptoare au nevoie de aceleasi resurse pt a comunica cu sistemul si pt a-si indeplini scopurile. Nu toate placile adaptoare au aceleasi necesitati. Un port serial de comunicatie are nevoie de o adresa I/O si de un nr de intrerupere in timp ce o placa de sunet foloseste in plus si cel putin un canal DMA. Pe masura ce sistemul creste in complexitate, riscul unor conflicte pt resurse creste dramatic. Cu siguranta va avea loc un conflict daca se utilizeaza doua placi cu acelasi nr de intrerupere si aceeasi adresa I/O.

Adresele porturilor I/O. Porturile I/O presupun cuplarea la sistem a unui nr mare de dispozitive. Cele mai multe sisteme se livreaza cu cel putin doua porturi seriale COM si un port paralel LPT. Cele doua porturi seriale sunt configurate COM1si COM2, iar cel paralel LPT1. Arhitectura de baza a calculatorului asigura patru porturi seriale, COM 1 - COM4, si trei porturi paralele, LPT1 - LPT3. Fiecare port I/O utilizeaza pt comunicare o adresa de I/O. Aceasta adresa se afla in zona de jos a memoriei si este rezervata pt comunicare intre diferitele dispozitive I/O si sistemul de operare. Inafara de COM si LPT exista si alte adaptoare care utilizeaza adrese de I/O in sistem.

Intreruperile - IRQ number (numarul canalului de intrerupere cerut) sau intreruperile hard sunt folosite de diferitele dispozitive pt a semnaliza placii de baza ca trebuie satisfacuta o cerere de intrerupere. Canalele de intreruperi sunt formate din trasee de pe placa de baza si conexiuni la conectori.

Cand o anumita intrerupere este activata se apeleaza o rutina speciala care salveaza continutul registrelor CPU intr-o stiva si apoi directioneaza sistemul spre tabela vectorilor de intreruperi. Aceasta tabela contine o lista a adreselor de memorie care corespund controller-ilor de intreruperi. In functie de intreruperea care a fost activata este rulat programul corespunzator. Dupa ce rutina soft termina executia operatiei, este restaurat continutul stivei in registrele CPU si sistemul reia programul pe care il executa inainte sa apara intreruperea. Prin utilizarea intreruperilor se raspunde evenimentelor in timp util.

Intreruperile hard au asociate nr pt a se stabilii prioritati. Intreruperile cu cea mai inalta prioritate l-i se asociaza nr cele mai mici. Intreruperile cu nr mic de prioritate concureaza cu alte intreruperi. Daca sistemul este prea incarcat prin depasirea stivei, adica prea multe cereri de intrerupere au fost generate intr-un timp prea scurt, apare o eroare de depasire a stivei si sistemul se blocheaza - Stack Overflow.

Intreruperile magistralei ISA pe 16 biti. Atunci cand s-a constatat o crestere a nr de intreruperi, s-a trecut la utilizarea a doua controller-e de intreruperi cu inlantuirea intreruperilor generate de al doilea controller la intreruperea IRQ2 ( IRQ9 - IRQ15 au prioritate mai mare decat IRQ3 - IRQ8). Aceasta aranjare inseamna de fapt ca sunt disponibile doar 15 nr de intreruperi, IRQ2 fiind identica cu IRQ9. Intreruperile cu nr mai mare decat 8 provin de la al doilea controller.

IRQ 0    - ocupata de timer-ul sistemului (circuitul de ceas - tactul sistemului) avand cea mai mare prioritate

IRQ 1    - ocupata de tastatura

IRQ 2    - cascada la IRQ9

IRQ 3    - folosita de COM2

IRQ 4    - COM1

IRQ 5    - placa sunet, placa retea sau ramane liber

IRQ 6    - controller FDD

IRQ 7    - LPT

IRQ 8    - RTC (ceasul de timp real)

IRQ 9    - placa video veche

IRQ 10    - placa retea sau adaptor MP

IRQ 11 si IRQ 12    - sunt rezervate, putand fi ocupate de orice dispozitiv

IRQ 13 - coprocesor matematic

IRQ 14 - primary IDE (conectare pt HDD principal)

IRQ 15 - secondary IDE (conectare pt HDD secundar)

Daca cele 15 intreruperi nu sunt suficiente apare ideea de partajare a intreruperilor prin care doua dispozitive diferite folosesc aceeasi intrerupere ca sa atraga atentia procesorului.

Magistrala PCI modifica in intregime sistemul de intreruperi, venind cu circuite proprii pt control, circuite cuprinse in puntea PCI cu ISA. Sistemul de intreruperi serializate foloseste un semnal special - IRQSER, care codifica toate intreruperile dispozitivelor sub forma unor serii de impulsuri.

Canalele DMA descriu un procedeu simplu prin care controller-ul DMA transporta la comanda o anumita cantitate de date dintr-o locatie de memorie in alta. Procesorul specifica actiunea livrand adresa de start si cea de oprire cat si lungimea blocului. Dupa ce a realizat acest lucru trece la rezolvarea altor actiuni. Magistrala ISA asigura 8 canale DMA, canale ce pot lucra pe 8 sau 16 biti.

Tehnologia ATX a placii de baza.

Specificatia ATX descrie standarde pt placa de baza, carcasa si sursa de alimentare. Specific placii ATX apar conectorii pt tastatura si mouse care apar plasati in carcase metalice, fiind in format PS/2. Alimentarea se face printr-un conector cu 20 pini pusi pe doua randuri, in plus ea fiind dotata cu o noua functie prin care calculatorul poate fi inchis prin soft. Pornirea calculatorului se poate face acum si printr-o combinatie de taste. Porturile si conectoarele pt porturi apar acum integrati pe placa de baza. Apar placi de baza "all in one", care cuprind placi video integrate, placi de sunet sau placi de retea. Placile de baza pot fi dotate cu senzori de temperatura ce pot fi controlati de catre BIOS sau de programe special instalate. Cooler-ele (ventilatoare si radiatoare) pot fi alimentate direct de pe placa de baza, aparand un control al turatiei acestora, control strict legat de temperatura.

Producatori de chip set-uri: VIA, Intel, AMD, SIS, ALI, etc.

Microprocesorul

Microprocesorul (CPU - Central Processing Unit, unitatea centrala de prelucrare a datelor) este cea mai costisitoare componenta a calculatorului, fiind cea care executa calculele si procesarea datelor in sistem. Unul dintre cele mai obisnuite moduri de a descrie un procesor este prin specificarea marimii magistralelor de date si de adrese. Orice mediu de transport a datelor care are mai multe prize la fiecare capat poate fi numit magistrala.

Magistrala de date reprezinta ansamblul liniilor utilizate pt a transfera si receptiona date. Cu cat se pot transmite mai multe semnale simultan, cu atat se pot transfera mai multe date, magistrala fiind mai rapida. Intr-un calculator, datele reprezinta informatii sub forma numerica si constanta in intindere de timp, in care pe un singur traseu exista o tensiune cuprinsa intre 2,4Vsi 5V, reprezentand cifra binara "1" logic, sau intre 0V si 0,8V pt un bit de date "0" logic. Cu cat exista mai multe linii, cu atat se pot emite mai multi biti diferiti in acelasi timp.

Legat de microprocesor apare notiunea de registre interne, iar marimea acestor registre este un indiciu asupra cantitatii de informatie pe care procesorul o poate prelucra la un moment dat. Cele mai multe procesoare folosesc registre interne pe 32 biti. Registrele interne sunt de obicei mai mari decat magistralele de date pentru procesoarele sub Pentium, iar chip-ul Pentium are o magistrala de date pe 64 biti, dar registrele interne de doar 32 biti, structura care ar parea ciudata daca se pierde din vedere ca procesorul Pentium are doua sectiuni interne de 32 biti pt prelucrarea datelor. Din multe puncte de vedere procesorul Pentium poate fii vazut ca doua microprocesoare intr-unul singur.

Magistrala de adrese este grupul de linii care transfera informatii de adresa necesare pt precizarea locatiei de memorie catre care este transmisa informatia sau la care ea se gaseste. Fiecare linie de adresa transporta un singur bit de informatie, acest bit reprezentand o singura cifra a nr de adresa. Cu cat exista mai multe linii pt calcularea adresei, cu atat se vor putea adresa mai multe locatii de memorie. Marimea unei magistrale de adrese impune dimensiunea maxima a memoriei RAM pe care un procesor o poate adresa. Magistralele de date si adrese sunt independente. Dimensiunea magistralei de date dand o indicatie despre capacitatea procesorului de a manipula informatia. Dimensiunea magistralei de date spune cata memorie poate fii apelata de catre procesor.

Operatia de asteptare (Wait State) este un tact al ceasului in care nu se intampla nimic pt a nu permite procesorului sa avanseze prea mult fata de restul sistemului (sa o ia inaintea restului sistemului). Timpul necesar executiei unei instructiuni este variabil. Procesorul 8088 avea nevoie de 12 pasi de ceas pt a executa o instructiune. Procesorul Pentium poseda doua canale de executie a instructiunilor care asigura executarea unei instructiuni medii pe o singura perioada a ceasului.

Duratele diferite de executie a instructiunilor exprimate in perioade de ceas, face dificila comparatia intre sisteme de calcul doar in functie de frecventa ceasului (tact). Astfel, Pentium la 100MHz este echivalent cu un procesor 80486 la 200MHz. Pt a asigura compararea adecvata a puterii de calcul al unui sistem au fost create o serie de teste specifice numite "benchmarks", acestea fiind un instrument de masura al performantelor unui procesor.

Tipuri de microprocesoare

Primul calculator personal lansat pe piata decatre firma producatoare IBM, era bazat pe un procesor I8088 (Intel) care lucra la o frecventa de 4,77MHz. A fost ales acest microprocesor cu performantele cele mai scazute pt a mentine costul sistemului cat mai redus. Admitea o magistrala interna de 16 biti dar magistrala externa era de 8 biti. Astfel, primul calculator personal accepta adaugarea unui coprocesor matematic X87 atasat la magistrala locala a procesorului, coprocesor care se ocupa de calculele in virgula mobila FPU (Floating Point Unit). Acest sistem era realizat in arhitectura XT (Extended Technology).

Procesorul 80286 a fost lansat cu modulul IBM AT (Advance Technology) si se afla intr-o capsula cu 64 pini, 134000 tranzistoare, emisia calorica fiind foarte mica nu existau probleme cu racirea. Magistralele procesorului 286 au 24 linii de adresa si 16 linii de date, fiind un procesor pe 16 biti atat intern cat si extern. Frecventa de lucru a sa a fost cuprinsa intre 6MHz si 20 MHz. Lucra in doua moduri diferite de operare: real, functionand ca un 8086 mai rapid, si protejat, mod in care 286 a introdus o noutate, un program conceput sa foloseasca facilitatile acestui procesor putand avea acces la 1 MB de memorie, incluzand memoria virtuala. Fizic, procesorul poate accesa maxim 16 MB de memorie, dar cand un program solicita mai multa memorie decat cea existenta fizic, acesta muta pe disc o parte din instructiunile codificate ale programului deja existente in memorie. Memoria virtuala este controlata de sistemul de operare si de hardwer-ul chip-ului. Un dezavantaj important al procesorului 286 este acela ca nu poate trece din mod protejat in mod real de functionare fara o initializare hard a sistemului, desi comutarea din modul real in cel protejat se poate face fara reinitializare. Aceasta problema a fost remediata odata cu realizarea procesorului 80386.

Procesorul 80386 a aparut in anul 1985, saltul fiind impresionant, procesorul lucrand pe 32 biti. Are 275000 tranzistori, fiind realizat in tehnologie CMOS (Complementary Metal Oxid Semiconductor), la o marime de 1,2mm. Prin aceasta se intelege distanta minima dintre doua componente aflate pe aceeasi pastila de siliciu. Procesorul a aparut cu 132 pini in conectare pe soclu si nu necesita cooler (radiator de racire). Fata de 286 are un mod in plus de lucru, cel virtual/real, care permite mai multor sesiuni in mod real sa lucreze simultan in mod virtual. Apare astfel ideea de multitasking (posibilitatea de a avea in executie doua sarcini sau doua procese in acelasi timp).

Primele modele de procesoare 386 lucrau la frecventa de 12,5MHz ajungandu-se pana la 50MHz. Varianta 386SX oferea facilitatile unui procesor 386 la pretul celui de 286. Desi avea o arhitectura identica cu 386DX, ele comunicau in exterior pe 16 biti, utilizand o magistrala de adrese pe 24 biti.

Procesorul 80486 apare in anul 1989 si este ultimul din seria X86. Lucra integral pe 32 biti, avand coprocesorul on-chip (incorporat). In plus venea cu un timp redus de executie a unei instructiuni, cu memorie cache Level 1 incorporata, memorie cu randament intre 90 si 95%, raport care arata cat de des operatia standard de asteptare intervenea in procesul de citire. Procesorul 486 are mai multe versiuni: SX, DX, DX2, DX4 si DX5 (AMD), gama de frecvente fiind cuprinsa intre 16 MHz si 133MHz, un procesor garantat pt o frecventa, lucra intern la o frecventa mai mica.

O data cu 486 s-a recurs la multiplicarea frecventei, astfel DX2 functiona interior cu de doua ori frecventa placii de baza, in timp ce DX4 - cu de trei ori frecventa placii de baza. Apare acum si soclul tip ZIF (Zero Insertion Force - soclu cu inserare fara forta). O data cu aparitia lui DX4 s-a incercat si s-a reusit folosirea unei tensiuni mai mici pt procesor, in loc de 5V, 3,3V.

Incepand cu procesorul Pentium, aparut in anul 1992, Intel a anuntat a cincea generatie de procesoare compatibile, codificata P5. Acestea se vor numi Pentium si nu 586. Pentium este un chip integrat compatibil cu procesoarele anterioare, deosebirea majora fata de celelalte fiind prezenta a doua canale identice de procesare a datelor. Intel denumeste aceasta capacitate, tehnologie superscalara sau procesare paralela. Arhitectura superscalara este asociata de cele mai multe ori cu grupul de comenzi evoluat RISC (Reduced Instruction Set Computer - set redus de instructini).

Pentium este unul din primele procesoare CISC (Complex Instruction Set Computer - set complex de instructiuni) care functionau cu procesare paralela. Cele doua canale pt executia instructiunilor sunt notate cu U si V si se numesc pipeline (conducte, canale), U fiind canalul principal, el putand executa toate instructiunile pt calcule cu nr intregi si in virgula flotanta (mobila), iar V este canalul secundar si poate executa numai instructiuni simple de calcul cu nr intregi. Procesul prin care se executa doua instructiuni simultan se numeste pairing (in pereche). La aparitie, Pentium a determinat recompilarea majoritatii aplicatiilor, deoarece nu toate instructiunile secventiale se pot executa in pereche si atunci se utiliza doar canalul U. Pentium este realizat in tehnologie BICMOS (Bipolar Complementary Metal Oxid Semiconductor), in arhitectura superscalara si se alimenta la 3,3V, coprocesorul fiind inclus in chip. In momentul aparitiei a fost prezentat in capsula PGA (Pin Grid Area). Prima versiune se alimenta la 5,5V si lucra la 60 - 66MHz. A doua generatie Pentium a aparut in anul 1994, procesorul lucra la frecventa de 75,9 - 100 MHz si apoi la 200 MHz. Tehnologia de fabricare este de 0,6mm, alimentarea facandu-se la 3,3V. A fost livrat in capsula cu 296 pini, incompatibila cu prima versiune care avea 273 pini. Extensia MMX (Multimedia Extension) este de fapt un set de 54 de instructiuni adaugate la procesorul Pentium. P55C lucra la o frecventa de 166 - 233 MHz.

Procesoare din generatia 6x86

In anul 1995, Intel a lansat pe piata procesorul Pentium Pro realizat in tehnologie BICMOS, 0,6mm, cu 5,5 milioane tranzistori, avand frecventa cuprinsa intre 150 si 200MHz. Procesorul cuprindea in aceeasi carcasa doua componente: chip-ul Pentium Pro si chip-ul memoriei cache Level 2 de 256 KB. Cele doua chip-uri comunica intre ele printr-un bus optimizat. Unitatea centrala poate fi privita ca fiind alcatuita din doua parti mari: o parte de prelucrare in ordinea data a instructiunilor si o parte de executie in ordine diferita a lor.

Instructiunile sunt aduse in ordine in unitatea centrala dar pot fi executate in ordine diferita, rezultatele se depun intr-o memorie tampon de reordonare - ROB (recorder buffer). Un mod de lucru asemanator se gaseste si in procesorul K5 proiectat si produs de AMD.

Utilizand o tehnica numita executie speculativa adica executie anticipata a unor instructiuni, viteza de procesare creste. Integrarea memoriei cache in aceeasi capsula cu unitatea centrala si accesul ei printr-un bus este o alta noutate a procesorului. P6 ca si Pentium cuprinde memoria cache Level 1 segmentata in doua: o parte pt date si o parte pt instructiuni, fiecare avand o capacitate de 8KB cu o lungime de linie de 32 biti.

Memoria cache de date lucreaza in mod fara blocare, adica poate satisface alte cereri chiar si dupa ce una a esuat. Cererea care a esuat va fii rescrisa dupa ce datele au fost aduse, cu o probabilitate destul de mare din cache-ul Level 2. Memoria cache Level 2 este utilizata atat pt date cat si pt instructiuni. Ea se afla pe acelasi suport ceramic cu procesorul si comunica prin intermediul unei magistrale de 64 biti.

Legatura lui P6 cu exteriorul este asigurata prin magistrala de 64 biti care poate lucra la maxim 66MHz. Noua magistrala permite interconectarea directa pin la pin a pana la 4 microprocesoare pt realizarea de sisteme multiprocesor performante. Specificul pt nivelele de semnal pe magistrala s-au modificat si este de 1,5V, nivel care reduce timpul de stabilizare.

Concurentul principal al firmei Intel, AMD a realizat procesorul K5 compatibil cu Pentium, care prezinta o serie de proprietati ale seriei P6. Ca performante, K5 cu frecventa de tact de 100 MHz depaseste un Pentium cu frecventa de 120 MHz.

Procesorul Pentium Pro MMX a fost lansat in anul 1997 sub denumirea de Pentium II, avand numele de cod Klamath. Elemente noi aparute fata de vechiul Pentium Pro sunt cartusul SEC (Singel Edge Conector). Proiectat pt a usura upgrade-ul, acest cartus se monteaza in soclul numit Slot 1 si elimina pericolul indoirii si ruperii pinilor. In interiorul cartusului exista o placa ce contine procesorul, logica de baza si memoria cache. Memoria cache Level 1 a fost dublata la 32 KB iar cea Level 2 este de 512 KB. Microprocesorul poate lucra la frecvente de 233, 266, 300; 333, 350 si 400 MHz.

Contine 4,5 milioane de tranzistori si este realizat in tehnologie de 0,35 mm. Pt a asigura suport acestui procesor, Intel a lansat chipset-uri din seria 440: BX, LX si EX.

AMD K6

AMD a fost intotdeauna in avangarda tehnologiei de fabricatie a procesoarelor. 386DX produs de AMD a avut frecventa de lucru de 40 MHz surclasandu-l pe cel de la Intel care lucra pe 33 MHz. Cand 486DX4 ajunsese la 100MHz, AMD lansa 5X86 (sau 486DX5) la 133MHz. Spre deosebire de 486 care avea aceeasi arhitectura interioara cu cele de la Intel, K5 nu a mai copiat arhitectura de la Pentium si aparand prea tarziu pe piata nu a mai apucat sa se impuna. AMD s-a concentrat in continuare pe dezvoltarea procesorului K6.

Deoarece Pentium Pro si Klamath aveau probleme cu softwere-ul proiectat pt 16 biti, AMD si-a propus sa imbunatateasca aceste domenii impreuna cu Microsoft, rezultat obtinut la K6. Spre deosebire de procesorul Pentium Pro ce avea o capsula mare, ceeace a impus un nou soclu pt procesoare, K6 foloseste soclul pt Pentium, Socket 7.

AMD a conceput pt K6 chipset-ul AMD 640, compus din:

controller-ul de sistem numit Northbridge

controller pt magistralele periferice, Southbridge



Pt acest procesor a fost desemnata extensia 3D Now!, ce poate fi comparata cu cea MMX, dar este strict orientata spre aplicatiile 3D.

Cyrix a lansat procesorul ce cuprindea instructiunile MMX, numit M2, generalizand cu el magistrala cu frecventa de 75MHz.

In anul 1998 Intel a lansat a doua generatie de procesoare Pentium II, codificate Deschutes, realizate in tehnologie CMOS de 0,25mm. In afara de frecventa de tact interioara, nimic altceva nu il deosebeste de Klamath. In timp ce Deschutes, avand frecventa de 333MHz consuma doar 23W, un Klamath la 300MHz putea consuma in jur de 43W. Ambele procesoare functionau cu acelasi tip de chipset. Deschutes putea ajunge la frecvente de lucru de pana la 450MHz. Intel nu a neglijat piata lowend, lansand procesoarele Celeron si Mendocino. Celeron este un procesor ce nu are memorie cache Level2, iar Mendocino avea doar 128KB cache. Pt echiparea server-elor, Intel a dezvoltat clasa procesoarelor Xeon, procesoare dotate cu memorie cache de pana la 2MB.

Primele Pentium III, codificate Katmai au aparut in arhitectura Slot 1 si functionau la frecventa FSB de 100MHz. Un al doilea tip de procesor Pentium III, numit Coppermine, a aparut intr-un format FCPGA (Flip chip pin Grid Aray). Noile procesoare au doar 256 KB memorie cache Level2 si pot functiona la frecventa de bus de 133MHz. Desi memoria cache Level 2 este mai mica decat in cazul procesorului Katmai, acum aceasta este practic integrata in pastila procesorului (asa numita tehnologie on-die). Grupa procesoarelor Pentium III vin cu 70 de instructiuni noi, instructiuni ce aduc tehnologia SIMD (Single Instruction Multiple Data). Aceste procesoare sunt disponibile la frecvente intre 533MHz si 1,13 GHz. Procesoarele PIII care lucreaza la 133 MHz FSB apar codificat notate cu B. Pt diferentierea intre cele care au 256KB si cele cu 512KB de memorie cache, apare in codul primelor procesoare litera E.

Desi pe piata apar procesoarele Pentium IV, Intel a anuntat ca in continuare va produce si va oferi suport procesoarelor PIII. Pentium III este bazat pe aceeasi arhitectura ca si PII si este construit pt a fi logic compatibil cu sistemele PII, astfel este foarte posibil sa se poata realiza un up grade de la un sistem bazat pe PII la unul bazat pe PIII, in functie de placa de baza (posibilitatile de setare a FSB). Apare un soclu intermediar - Soket 370 pt Celeron. Si pornind de la PIII au fost lansate pe piata procesoarele cu cost redus Celeron, procesoare care au frecventa de peste 433MHz, incluzand si noul set de 70 de instructiuni SSE cu care a venit PIII.

AMD a lansat ca replica la PIII procesoarele Athlon si Duron. Athlon este conceput sa lucreze la 200MHz si 266MHz FSB, are 128KB memorie cache Level 1 si cea Level 2 cu dimensiune programabila. Produse in tehnologie 0,18mm, au in componenta 22 milioane de tranzistori.

Primul Athlon a fost lansat in arhitectura Slot A, fiind o conceptie proprie AMD, incompatibila cu Slot 1 scos de Intel. Primul chipset care suporta procesorul Athlon a fost AMD 750. Procesorul s-a impus pe piata atunci cand VIA (producator de chip set-uri), a lansat chip set-urile KX133 si KT133.

Ca replica pt Celeron, AMD a scos procesorul Duron ce are un cache Level 1 de 128KB si Level 2 de 64KB. Acesta a aparut in arhitectura Soket A, fiind construit in tehnologie 0,18mm si ca performante net superior unui procesor Celeron echivalent. Desi procesoarele produse de AMD sunt mai puternice decat cele echivalente produse de Intel, realitatea a aratat ca sistemele bazate pe procesoare Intel sunt mult mai stabile. Astfel, procesoarele Athlon disipa o mai mare cantitate de caldura, avand un consum prea mare de putere.

Athlon Thunderbird pt Soket A.

Pentru procesorul Pentium IV a fost introdus soclul Soket 423 (423 de pini).

MEMORIA

Memoria interna este unitatea functionala a calculatorului destinata pastrarii programelor si datelor necesare utilizatorului si sistemului de operare. In configuratia unui sistem de calcul se intalnesc doua mari tipuri de memorii:

  • ROM - read only memory
  • RAM - random access memory

Lucrand in tandem cu microprocesorul, memoria RAM are rolul de a stoca date si programe care pot fii accesate rapid si in mod direct de catre procesor sau de alte dispozitive ale sistemului. Informatiile transmise calculatorului prin intermediul unitatilor de intrare este pastrata in memorie, de aici informatia poate fi preluata de alte unitati functionale, poate fi prelucrata, rememorata sau transmisa catre utilizator prin intermediul unitatilor de iesire.

Memoria poate fi considerata ca o colectie de "n" celule de memorare asezate intr-o matrice. Fizic memoria poate fi caracterizata prin doua stari stabile date de doua terminale la iesire sau doua stari de magnetizare.

Prin constructie accesul la informatia din memorie se realizeaza la nivelul unui grup de biti. Acest grup este denumit celula sau locatie de memorie, fiecarei locatii ii este asociata o adresa care ii defineste in mod unic acea locatie si prin intermediul careia se poate avea acces la informatia din acea locatie. Nr de biti care se pot stoca intr-o locatie reprezinta lungimea cuvantului.

Nr total de locatii de memorie reprezinta capacitatea memoriei.

Timpul de acces la informatia din memorie se defineste ca intervalul de timp dintre momentul furnizarii adresei de catre procesor si momentul obtinerii informatiei, si este de ordinul zecilor de ns (10-9s).

Exista doua metode pt stocarea informatiei:

memorarea statica in care celula de memorie este un circuit integrat ce poate avea doua stari stabile, corespunzatoare cifrelor binare 0 si 1. Valorile inscrise in celula de memorie se mentin pana la o noua operatie de introducere de date sau pana la oprirea tensiunii de alimentare, citirea nefiind o operatie distructiva. Memoriile statice se caracterizeaza prin capacitate de memorare mica si timp de acces mic (SRAM)

memorarea dinamica. Celulele de memorie dinamica sunt constituite dintr-un mic condensator realizat in tehnologie semiconductoare, acesta putand fi incarcat sau nu cu sarcina electrica, dar se descarca in timp fiind imperios necesara o operatie care sa detecteze si sa restabileasca valorile logice ale fiecarei celule de memorie. Aceasta operatie se numeste ciclu de reamprospatare sau refresh iar mecanismul se numeste memorare dinamica sau DRAM. Ele se pot impartii in clase astfel; din punct de vedere constructiv pot fi SIMM sau DIMM, si din punctul de vedere al tehnologiei de fabricare pot fi FPM-RAM, EDO-RAM, SD-RAM si mai nou DDR RAM.

Tehnologia DRAM este pe departe cea mai uzual intalnita in sistemele actuale, ea formand memoria principala a calculatorului. Sistemul utilizeaza acest tip de memorie pt a stoca temporar programe, date si pt a procesa informatiile pe care le interschimba cu procesorul, placa video si alte periferice. Denumirea acestei memorii RAM este dinamica deoarece ea trebuie reamprospatata (refresh) de sute de ori pe secunda pt a retine datele stocate in celulele de memorie.

Aceasta reamprospatare este necesara deoarece celula de memorie este conceputa ca un mic condensator care stocheaza sarcini electrice. Defapt constructia unei celule de memorie este grupata in jurul condensatorului, dar mai cuprinde si alte elemente care permit incarcarea cu sarcina electrica la scriere precum si citirea si reamprospatarea acesteia. Pt a gasi o anumita informatie in memorie este suficienta indicarea adresei, adica o combinatie formata din nr coloanei si nr randului.

Domeniul care cuprinde toate adresele care au acelasi nr de rand se numeste pagina. Inainte ca datele sa fie scrise sau citite, sistemul trimite modulului de memorie adresele randurilor si ale coloanelor. Acestea se transmit prin aceiasi pini, mai intai adresa de rand si apoi cea de coloana. Dupa ce modulul a primit adresele, acesta citeste toate celulele unui rand si apoi le depoziteaza intr-un preamplificator de citire. Din acesta sunt extrase datele dorite cu ajutorul adresei de coloana. Dupa terminarea accesului, intregul continut al preamplificatorului este inscris inapoi in celule.

Pt realizarea accesului la memorie se utilizeaza doua semnale: RAS (Row Address Strobe - semnalul adresei de rand), semnal ce valideaza adresa de rand, si CAS (Column Address Strobe - semnalul adresei de coloana), validand adresa de coloana. In general, accesul la memorie decurge in mod Burst. Un burst (rafala) este o combinatie de accesari care se refera la aceiasi pagina. O rafala consta din tacturile de sistem necesare controller-elor de memorie pt a citii patru cuvinte din memorie. Astfel un burst avand tacturile 4-2-2-2 extrage din memorie patru cuvinte in decurs de 10 tacturi.

Tipuri de memorie DRAM. In sistemele de calcul moderne se folosesc trei tipuri de memorii DRAM:

FPM-RAM (Fast Page Mod - mod de accesare rapida a paginii)

EDO-RAM (Extended Data Out - date cu timp prelungit de iesire)

SDRAM (Sincronum Dynamic RAM - RAM dinamic sincron)

DDR RAM (Double Data Rate RAM)

Memoriile FPM-RAM au fost utilizate foatre mult in sistemele 486, iar folosirea unui modul FPM-RAM poate fi asemanata cu cautarea intr-un dictionar. Atat timp cat cuvantul cautat este in pagina deschisa, gasirea lui este mult mai rapida. Pt FPM aceeasi succesiune ale aceleiasi pagini de memorie presupune doar selectarea unei adrese de coloane, ducand la o scadere a timpului de acces al modulului. Timpul de acces pt un modul FPM este intre 70 si 60 ns.

Memoriile EDO-RAM lucreaza aproape in acelasi fel ca modulul FPM, avand posibilitatea de a folosi paginile de memorie in acelasi fel ca si modulul FPM. Avantajul principal al unui modul EDO este capacitatea de a mentine datele validate la iesire chiar dupa ce semnalul CAS ce a validat adresele de coloana devine inactiv. Acest mod de lucru permite procesorului sa-si repartizeze timpul mai eficient. Se pot rezolva astfel mai multe sarcini fara a mai astepta dupa o memorie mai lemta. In timp ce memoria EDO gaseste o instructiune pt procesor, acesta poate sa indeplineasca alte sarcini, avand siguranta ca instructiunea din memorie nu devine invalida. Tehniologia EDO este cu 10 - 15% mai rapida decat cea FPM, avand timpul de acces de 60 ns. Pt folosirea memoriei EDO in cadrul sistemelor 486 trebuiesc facute unele modificari in BIOS, ele fiind recunoscute automat doar icepand cu procesoarele Pentium.

Memoriile SDRAM au fost gandite ca o varianta mai ieftina la memoria video RAM. In esenta modulul SDRAM este asemanator cu un modul DRAM, avand imbunatatiri semnificative din punct de vedere al logicii de adresare. Un modul SDRAM lucreaza in mod sincron cu procesorul. El are organizarea unui DRAM clasic, fiind comceput sub forma unor pagini, analog cu arhitectura FPM. Are un mod de operare sincron, adica, fata de memoria DRAM conventionala modulul SDRAM are o intrare de ceas, astfel incat semnalul de tact care controleaza pas cu pas activitatea procesoriului poate de asemenea sa controleze si activitatea memoriei. In acest fel se elibereaza procesorul de starile de inactivitate, stiind cu siguranta ca cererea formulata va primii un raspuns. Acesta va veni la inceputul unui ciclu de tact, deoarece lucreaza sincron in raport cu un semnal de tact.

Caractreristica principala a unui SDRAM este frecventa de lucru (a placii de baza) si nu tipul de acces, ele fiind clasificate in: PC66 pt FSB de maxim 66 MHz, PC100 pt FSB maxim de 100 MHz si PC133 pt FSB de maxim 133 MHz. Si memoria SDRAM opereaza in mod burst, adica se genereaza in mod automat un bloc de date, o serie de date de la adrese consecutive de fiecare data cand procesorul cere date de la o anumita adresa. Presupunerea pe care se bazeaza acest mod de rapuns este ca urmatoarea cerere va viza adresa urmatoare. Acest mod de lucru se aplica la SDRAM si pt citire dar si pt scriere. SDRAM accepta un mod de operare burst programabil, intelegandu-se prin aceasta posibilitatea de programare a lungimii rafalei cat si a vitezei cu care se vor succeda unitatile constituente ale rafalei.

Alte tipuri de RAM.

VRAM (Video RAM) este o memorie rapida folosita pt placile video si este adresabila simultan pt scriere cat si pt citire, prin doua porturi separate. In timp ce procesorul grafic poate citi date continute in VRAM, procesorul sistemului poate inscrie noi date in ea.

SGRAM (Sincron Graphic RAM) este un tip de memorie SDRAM adaptata exigentelor grafice 3D. Permite citirea si scrierea datelor in flux constant si in blocuri mari. Desi datele sunt accesate printr-un singur port, arhitectura specifica, asigurata pe doua bancuri ce permit accesarea simultana a doua pagini diferite explica performanta sa.

DDRRAM (Double Data Rate RAM - RAM cu flux dublu de date)

Reamprospatarea memoriei DRAM (Refresh). Exista mai multe metode de realizare a reamprospatarii memoriei:

RAS only refresh

CAS before RAS refresh

Hidden refresh

RAS only refresh este cea mai raspandita metoda de refresh a celulelor de memorie. Pt aceasta metoda se utilizeaza un un ciclu de citire fictiva. In timpul acestui ciclu se activeaza semnalul RAS si adresa de rand fara a activa semnalul CAS. Astfel sunt amplificate datele fara a fi trimise iesire.

CAS before RAS refresh este metoda utilizata in chipurile DDRAM moderne, fiind o logica aparte de reamprospatare. In aceasta metoda atunci cand semnalul CAS este activat inainte de semnalul RAS, logica interna a chip-ului genereaza refresh-ul.

Hidden refresh este o metoda eleganta de realizare a acestei functii. Ciclul de refresh este ascuns dupa un acces normal pt citire. In timpul refresh-ului ascuns, semnalul CAS este mentinut in comntinuare activ si atata timp cat este activ pot fi derulate mai multe reamprospatari.

Exista mai multe tipuri constructive de memorii DRAM: DIPP, SIPP, SIMM si DIMM

DIPP (Dual in Line Pin Package - pachet cu doua randuri de pini)

SIPP (Single in Line Pin Package - pachet cu un singur rand de pini)

SIMM (Single in Line Memory Module - modul de memorie pe un singur rand) a fost destinat ca o solutie simpla pt up-grade memoriei principale si consta in mai multe circuite integrate de memorie RAM grupate pe o placa care poate fi instalata sau dezinstalata in soclurile speciale cu care este prevazuta placa de baza.

La inceput SIMM au aparut in varianta constructiva de 30 (si 32) pini care lucra pe 16 biti si apoi in varianta de 72 pini care permitea lucrul pe 32 biti.

DIMM (Dual in Line Memory Module - modul de memori pe doua randuri) a fost mai intai folosita pe sistemele Macintosh, dar odata cu dezvoltarea magistralelor pe 64 biti este folosita si in PC-IBM. Un DIMM este echivalent cu o pereche de SIMM-uri dar foloseste mai putin spatiu. Are o magistrala de date de 64 biti si este caracterizat prin 168 pini. Acestea sunt module ce pot fi realizate cu chip-uri SDRAM sau EDORAM. Tensiunea de alimentare a unui modul DIMM poate fi de 5V sau de 3,3V. Pt placile de baza care accepta module DIMM in ambele variante constructive apare un jumper (calaret ) pt setarea tensiunii de alimentare a memoriei. Pt calculatoarele portabile se folosesc modulele SODIMM (Small Outline DIMM - DIMM in format mic) cu 72 sau 144 pini.

Erori de memorie

Nici un tip de memorie nu este perfect. Desi sar putea ca la 1 bit eronat din cateva milioane sa nu se intample nimic, cateodata poate fi de ajuns pt a crea confuzie in sistem sau mai rau pt a modifica rezultatele unor calcule. Erorile care pot aparea intr-un calculator sunt grupate in doua categori: soft si hard.

Eroarea soft pt un calculator este o modalitate nedorita si neasteptata produsa de cele mai multe ori fara interventia utilizatorului, cand o locatie de memorie contine altceva decat ar trebui. Este posibil ca un bit dintr-un chip de memorie sa-si modifice aleator continutul sau starea. De asemenea s-ar putea ca o variatie de tensiune sau un zgomot sa fie interpretat ca o informatie valida. Oricum un bit de date va contine o alta valoare decat cea normala. Acest lucru poate duce la modificarea unei instructiuni sau a unei date. In cazul erorilor soft de memorie modificarea apare in date si nu in componentele hardware. Inlocuirea sau refacerea datelor ori a codului eronat va conduce la reluarea functionarii normale. In general nu este nevoie decat de o reancarcare la rece (repornire dupa scoaterea de sub tensiune) a sistemului si continutul memoriei poate fi refacut. Uneori datele care se deplaseaza prin sistem sunt afectate de zgomote. Cel mai probabil loc de aparitie a erorilor soft este la nivelul magistralelor. O perturbatie care apare pe o linie de date poate sa duca la executia unei instructiuni eronate sau la prelucrarea unei informatii gresite. O perturbatie pe o linie de adresa poate duce la incarcarea sau salvarea unei valori gresite. Probabilitatea de aparitie a unei erori la nivelul unui sistem depinde de proiectarea calculatorului. O proiectare care nu tine seama de anumite masuri de siguranta poate face sistemul nu doar sensibil la erori ci chiar predispus la generarea perturbatiilor care vor da nastere la noi erori. Fortarea sistemului sa lucreze la frecvente prea mari reprezinta o cauza frecventa a problemelor de acest tip.

Atunci cand o parte a unui chip de memorie se defecteaza rezultatul este o eroare hard. Diferenta dintre o eroare soft si o eroare hard este ca cea din urma nu dispare dupa o reinitializare a sistemului. Exista si situatii cand apar erori repetate aleatorii atunci cand o celula este intre viata si moarte, devenind instabila.

Detectarea si prevenirea erorilor. Aproape toate calculatoarele verifica fiecare bit de memorie in vederea determinarii erorilor hard, de fiecare data cand se porneste calculatorul (POST). Unele calculatoare ofera posibilitatea ocolirii testelor de memorie. Acest lucru duce la o economie de timp in ce priveste operatia de boot-are (incarcarea sistemului de operare).

BIOS

Codul BIOS are o serie de functii separate si distincte, pe orice placa de baza apar dar fiecare functie este particularizata pt modelul respectiv de placa.

Sistremul BIOS contine rutine pt testarea calculatorului, blocuri de date care determina personalizarea unui calculator, rutinele respsective speciale care permit componentelor software sa preia controlul asupra compomnentelor hardware. Conform unei definiti clasice, BIOS este cadrul firnware care determina personalizarea unui calculator personal. Functiile pe care le ofera sunt elementare in comparatie cu capacitatile componentelor hardware.

Dupa verificarea componentelor periferice, dupa realizarea testului POST, se trece la procesul propriuzis de incarcare a sistemului de operare, procedeu denumit boot-are. Dupa incarcarea sistemului de operare, BIOS-ul pune la dispozitia sistemului de operare o serie de rutine care pot fi operate de diferite programe pt operatiile frecvente. Daca sistemul de operare doreste sa preia aceste functii, codul BIOS se da lo o parte si ii da intaietate sistemului de operare. Tendinta generala este ca sistemul de operare sa preia functiile BIOS, acest lucru realizandu-se prin intermediul driver-elor software.

Incarcarea sistemului de operare. Se poate vorbi de o incarcare la rece (cold boot), care reprezinta procesul de pornire al calculatorului si de incarcare a sistemului de operare la conecterea alimentarii. Daca calculatorul ruleaza deja, incarcarea la rece se face prin oprirea si pornirea calculatorului.

Incarcarea la cald (warm boot) reprezinta procesul de repornire a calculatorului si de incarcare a sistemului de operare in timp ce acesta lucreaza deja si sa trecut prin procesul de incarcare cel putin o data inainte. La nivelul sistemului de operare nu exista diferente intre incarcarea la cald si cea la rece. Principalele diferente se refera la circuitele interne ale calculatoriului. O incarcare la rece readuce toate circuitele la starea initiala si sterge deasemenea intregul continut al memoriei. O incarcare la cald nu afecteaza alimentarea circuitelor, asa ca acestea nu revin la starea initiala. Din acest motiv o incarcare la cald nu rezolva intotdeauna problemele software.

Codul BIOS este stocat intr-o memorie ROM (Read Only Memory).

Exista mai multe tipuri de memori ROM:

  1. memoria masca este unul dintre cele mai vechi tipuri de memorie ROM , la care informatiile sunt scrise in momentul fabricarii, masca fiind modelul folosit pt desenarea circuitului pe chip in momentul fabricarii. Acest model nu se preteaza pt folosirea in calculatoare.
  2. memoria PROM (Programmable ROM) este o solutie ce permite programarea datelor in interiorul unui chip dupa ce acesta a fost produs. Circuite de acest tip sunt formate din elemente fuzibile. Chip-urile PROM sunt fabricate cu aceste elemente fuzibile intacte, apoi chip-ul este adaptat pt indeplinirea unor functii diverse folosind un programator PROM capabil sa arda elementele fuzibile unul cate unul, conform cerintelor rutinelor software ce trebuiesc codificate.
  3. memoria EPROM (Erasable Programmable ROM). A fost dezvoltat un tip de memorie ROM cu posibilitatea de programare si stergere. O astfel de memorie poate fi usor identificata deoarece are o fereastra in partea de sus a circuitului integrat, fereastra ce este acoperita intotdeauna de o eticheta. Chip-ul este sters prin iluminarea cu raze ultraviolete prin aceasrta feraeastra.
  4. Un tip inrudit cu aceasta este memoria EEPROM (Electrical Erasable Programmable ROM). In locul unei surse de lumina ultravioleta, chip are nevoie pt stergere doar de o tensiune mai mare decat cea uzuala (27V), nr de scrieri fiind limitat
  5. cel mai nou tip de memorii ROM folosite pt stocarea codului BIOS este o varianta EEPROM numita FlashROM. In loc sa fie nevoie de o tensiune speciala mai mare pt stergerea memoriei, chip-ul FlashROM poate fi sters si reprogramat folosind o tensiune existenta in interiorul calculatorului, de obicei 12 V. Posibilitatile de reprogramare ale memoriei FlashROM le face usor de folosit, insa au dezavantajul ca nr de cicluri stergere/programare este limitat. Primele generatiide Flashrom contineau intr-un singur blodc intreaga memorie astfel incat pt reprogramare trebuia rescris intregul chip. Chip-urile mai noi contin mai multe blocuri care pot fi scrise sepatat. Apare boot block-ul protejat la stergere care defineste cadrul necesar pt incarcarea sistemului dupa disketa. Memoriile FlashROM mai noi au fost impartite in si mai multe blocuri si multe pot fi modificate chiar la nivel de bit.

Configurarea si optimizarea sistemului BIOS

Un rol important in optimizarea performantelor pe care le poate oferii o placa de baza este setarea corecta a datelor inscrise in memoria CMOS. Fiecare producator de coduri BIOS a implementat un program propriu de setup, program structurat pe meniuri si optiuni care dincolo de aspect si organizare realizeaza aceleasi functii. Ca prezentare grafica deosebita, WinBIOS produs de AMI are o interfata grafica de tip Windows.

Meniul Standard CMOS setup ofera informatii referitoare la data, ora, unitati de hard disck (HDD) si floppy disck (FDD), informatii despre adaptorul video precum si la ce fel de erori intalnite in timpul executiei testelor de pornire (POST) sa se opreasca calculatorul. Efectuand modificarea pt optiunea "Halt on" putem determina oprirea procesului de boot-are la intalnirea unor erori de memorie, erori de disc, tastatura sau la orice altfel de erori.

Meniul BIOS feature set up. Optiuni :

Anti virus protection. Aceasta optiune nu trebuie privita ca o protectie antivirus pt ca atunci cand este setata enabled, sectorul de boot al HDD (sectorul in care sistemul de operare scrie informatiile privitoare la operatia de boot) devine read only (doar citire), BIOS avertizeaza apoi ori de cate ori cineva scrie in acest sector, fie ca sistemul de operare sau un virus incearca sa scrie in acest sector, BIOS va cere permisia de utilizatorului printr-un mesaj la care se raspunde cu Y/N (da sau nu).

CPU internal cache. Aceasta optiune determina activarea sau nu a memoriei cache Level 1. Similar exista optiunea pt activarea sau dezactivarea memoriei cache Level 2 (externa).

Quick POST este o optiune ce se refera la realizarea sau nu a unor teste POST sumare.

Boot sequents (sau First boot device) este o optiune prin care se alege ordinea in care vor fi accesate dispozitivele de memorie externa (HDD, FDD, CD-ROM, etc.) in vederea incarcarii sistemiului de operare.

Swap Floppy drive. Cand aceasta optiune este setata enabled schimba intre ele literele utilizate pt denumirea FFD, pt utilizarea sub sistemul de operare MS-DOS.

Boot up floppy seek este utilizata tot pt MS-DOS, optiune care setata enabled in timpul derularii testului POST dispune ca BIOS sa acceseze unitatile FDD pt a determina daca sunt de 40 sau 80 de piste, neputand determina exact capacitatea dischetei.

Boot up NumLock este o optiune care se poate seta on/off. Setata on, in zona keypad sunt validate cifrele, iar off - sagetile.

Boot up sistem speed se poate sete hight sau low, specificand incarcarea rapida sau inceata a sistemului de operare in memoria principala.

Tipematic rate setting. Setata enabled aceasta optiune cere BIOS-ului sa ia in consideratie datele referitoare la programarea tastaturii inscrise la urmatoarele doua optiuni.

Tipematic rate determina rata de repetare a caracterelor intr-o secunda, ea putand fi intre 6 si 30 de caractere/s.

Tipematic delay seteaza timpul dintre caracterele transmise de tastatura atunci cand se tine o tasta apasata.

Gate A20 este o optiune ramasa, folosita la calculatoarele mai vechi, unde exista un semnal pe controller-ul de tastatura, pt accesarea memoriei de peste 1MB, valabil pt setarea normal. Atunci cand a fost preluat de chip set-ul placi de baza s-a putut face terecerea folosind optiunea fast.

Security option se poate alege pt setup sau pt sistem, la fiecare incarcare a sistemului de operare sau doar la intrarea in setup fiind ceruta o parola.

PCI/VGA pallete snoop poate fi setata enabled sau disabled. La alegerea variantei enabled se schimba paleta de culori pt placa VGA daca se foloseste feature conector aflat pe placa video. Aceasta optiune se seteaza enabled doar atunci cand se foloseste o placa MPEG pt procesare grafica.

PC/2 mouse suport - optiunea setata enabled cere BIOS-ului sa detecteze existenta mouse-ului PC/2 si ii afecteaza intreruperea IRQ 12. Daca BIOS nu detecteaza suportul pt mouse PC/2, elibereaza IRQ 12, aceasta putand fi atribuita de alta componenta. Daca optiunea este setata disable, IRQ 12 devine libera.

OS/2 select for DRAM>64MB (sau Run OS/2 >64MB) este o optiune specifica sistemului de operare OS/2, acesta lucrand in mod deosebit cu memoria RAM mai mare de 64MB.

Video BIOS shadow are setarile enable/disable. In varianta enabled se copiaza continutul memoriei ROM intr-o zona aferenta din memoria RAM.

Pt urmatoarele adrese de shadow se aleg in general setarile disable. Intr-un calculator se pot instala diverse componente la care putem intalnii o memorie si un sisrem BIOS propriu. Si pt acestea putem determina corespondentul in memoria RAM.

Meniul Chipset Features Setup (Advanced Chipset Setup). Chip set-ul este cel care comanda viteza magistralei sistemului si accesul la resursele de memorie (DRAM, cache). De asemenea, chipset-ul coordoneaza comunicarea intre magistrala conventionala ISA si cea PCI, precum si comunicarea cu AGP. In functie de tipul de chipset obtiunile din acest meniu pot diferii, in plus si valorile pe care le putem alege pot fi diferite de la o placa de baza la alta. In general valorile acestor obtiuni trebuiesc modificate doar daca este necesar. In sprijinul utilizatorului apare obtiunea Autoconfiguration cu valorile posibile enabled si disabled. Atunci cand este setata enabled se lasa utilizatorului posibilitatea de a modifica numai anumite obtiuni din cele care urmeazam, iar disabled - toate obtiunile pot fi modificate.

DRAM Timing se seteaza in functie de timpul de acces inscris pe modulul de memorie (60 ns,70ns), sau auto, determinand automat acest timp.

ISA Bus Clock (sau AT) indica viteza magistralei ISA prin impartirea cu un anumit nr a frecventei de bus PCI. In mod normal frecventa de bus ISA este de 8,33 MHz dar poate fi setata pana la 11 - 12 MHz.

Sistem BIOS Cacheable determina copierea continutului memoriei ROM in cadrul memoriei RAM pt acces mai rapid la facilitatile BIOS.

8 bit Input/Output Recovery Time (I/O Recovery Time) reprezinta timpul de asteptare intre doua operatii de intrare/iesire. Cu cat acest timp este mai mic cu atat viteza de transfer este mai mare. Similar apare optiunea 16 Bit I/O Recovery Time.

Memory Hole At 15M - 16 M. Disabled este optiunea implicita si ea trebuie activata daca in configuratia sistemului se afla o placa ISA ce necesita 1 MB spatiu de adresare.

Graphic Apertures Size specifica cantitatea de memorie care poate fi utilizata de portul AGP.

SDRAM CAS Latency. Aceasta optiune determina nr de cicluri de ceas pt semnalul CAS in cazul DIMM, nr implicit fiind 3 (scaderea lui determina cresterea vitezei memoriei dar si riscul de blocare).

Meniul Power Management Setup

Optiunile din acetui meniu definesc diverse modalitati de economisire a energiei electrice. Pot aparea urmatoarele moduri de economisire:

Doze mode. Dupa expirarea timpului de inactivitate se reduce frecventa de ceas a procesorului, in general la ½, dar exista versiuni de BIOS pt care se poate specifica frecventa la care sa fie adus procesorul prin optiunea Doze Speed (divaded by):m.

Standby mode. Dupa expirarea timpului de inactivitate procesorul isi reduce frecventa si unele echipamente isi inceteaza activitatea.

Suspend Mode. Dupa expirarea timpului de inactivitate procesorul si perifericele isi inceteaza activitatea.

Hard Disk Power Down defineste timpul de inactivitate al HDD dupa care acesta isi opreste motorul rapid. Optiunile de setare a Power Manager sunt:

disabled atunci cand nu se doreste economisire de energie elecirica iar modalitatile anuntate anterior sunt anulate

minimum power saving este timpul maxim de inactivitate inainte de a intra intr-unul din modurile Doze Stand by si Suspend. El este de 1 ora.

maximum power saving este timpul minim de inactivitate pt intrarea in modurile economice, si este de 1 minut.

user define lasa la dorinta utilizatorului posibilitatea de a seta timpi de inactivitate cu o valoare cuprinsa intre 1 minut si 1 ora.

Video off mode este optiunea de economisire a energiei electrice pt monitor, existand mai multe moduri de setare. V/H SYNC + Blank. In acest mod placa video nu mai furnizeaza impulsuri de sincronizare linii si cadre iar memoria tampon video (buffer-ul video) este umpluta cu coduri pt blank.

Black screen. Placa video furnizeaza semnal de sincronizare pe verticala si orizontala insa buffer-ul vineo este umplut cu blank-uri.

DPMS (Display Power management setup) se utilizeaza atunci cand placa video si monitorul cunosc standardul VESA DPMS.

In mule setup-uri se pot configura ora si minutele sau evenimente cand trebuie sa-si reia activitatea. In acest caz BIOS-ul trebuie sa stie ce circuite, subansamble si ce intreruperi sa monitorizeze. Pt a inlesni utilizatorului configurarea si pt a-i pune la dispozitie mecanismul de economisire a energiei a fost dezvoltata o interfata soft pt Windows. Acesta se numeste APM (Advanst Power Managrer) si prin optiunile BIOS i se poate ceda controlul total.

Meniul Peripheral Setup (Integred peripheral Setup)

PCI PnP BIOS Autoconfig. Valorile posibile sunt enabled si disabled. Cand este ales enabled BIOS asigneaza automat intreruperi pt slot-urile PCI. Aceasta este optiunea recomandata. Atunci cand este disabled, utilizatorul trebuie sa atribuie cate un nr de intrerupere pt fiecare dintre cele trei sau patru conectoare PCI. Daca exista in sistem placi ISA capabile sa lucreze cu o anumita IRQ, acea intrerupere ttrebuie orientata spre ISA. Optiunea care opereaza aceasta orientare este Legacy to ISA.

On Board IDE Controller 1 si On Board IDE Controller 2. Aceste optiuni valideaza sau nu controller-ele IDE de pe placa de baza. Pt BIOS AMI apare o singura optiune pt care se poate seta Both, Primary sau Secondary.

On Board FDD Controller. Aceasta optiune valideaza sau nu controller-ul floppy de pe placa de baza.

On Board Paralel Port. Pt aceasta optiune putem alege disabled sau putem stabili direct ce adresa sa foloseasca portul paralel, valoarea implicita fiind adreasa I/O 378h/IRQ7.

On Board Serial Port 1 si On Board Serial Port 2 realizeaza setarea porturilor seriale de pe placa de baza. Pt fiecare port este distribuita automat sau manual combinatia adresa/IRQ (3F8H/IRQ4 si 2F8h/IRQ3). Nu se pot seta pt ambele porturi aceiasi adresa.

Pt porturile paralele se pot seta diverse moduri de lucru: SPP (Standard Paralel Port)

EPP (Enhanced Paralel Port)

ECP (Extended Capabilities Port)

Plug & Play OS. Variantele sunt yes si no si daca este setat Y placa ISA Plug & Play sunt configurate de catre sistemul de operare.

PS/2 Mouse Function. Aceasta optiune modifica sau nu functia de control pt mouse pe portul PS/2.

IDE HDD Block Mode. Setata enabled valideaza functia de transfer a blocurilor multiple suportate de discurile dure moderne. HDD este testat de BIOS pt a stabilii dimensiunile maxime a blocului pe care sistemul il poate transfera. Aceasta dimensiune depinde de tipul de HDD.

On Chip USB Controller activeaza sau nu comntroller-ul USB aflat pe placa de baza.

USB Keyboard Support asigura sau nu suport pt o tastatura conectata pe portul USB.

Init Display First. Valorile fiind PCI sau AGP aceasta optiune determina care placa video va fi initializata prima. In unele cazuri chiar daca avem doar o singura placa video in sistem trebuie sa precizam in ce slot este introdusa.

Ring/Wake on LAN Control permite sau nu activarea setarilor din Power Management la venirea unui semnal pe retea.

RTC Alarm Controller (RTC - Real Time Clock). Atucnci cand este enabled se poate seta o data si o ora la care calculatorul va porni (valabil pt ATX).

Power On Function stabileste cum va fi efectuata pornirea calculatoriului. Exista variantele:

Button Only - pornire numai de la butonul carcasei

Keyboard (K Win95) - de la butonul tastaturii (pt ATX)

Password - pornire numai la un anumita combinatie de taste(standard - CTRL+F1, +F2, F3)

IDE Autodetection ruleaza o rutina BIOS care detecteaza automat tipurile de HDD utilizate si instalate in sistem. Cele mai multe BIOS nu sunt capabile sa detecteze daca pe un port IDE este instalat un HDD sau un CD-ROM. Ultimele versiuni recunosc si unitatile CD-ROM.

Daca din diverse cauze integritatea datelor din memoria CMOS a fost afectata, la boot-area calculatorului se va obtine un mesaj de eroare - CMOS CRC Checksum Error (CRC - Cyclic Redundancy Cod). In acest caz trebuie realizata o slavare a setarilor din BIOS.

Load BIOS Default restaureaza valorile implicit minimale stocate in ROM.

Load Setup Default incarca nistre valori optimale alese astfel incat sa se asigure un mod optimal de functionare pt placa de baza respectiva.

Actualizarea BIOS. Majoritatea placilor de baza noi sunt dotate cu un BIOS pt care se poate face o actualizare (update). Pt a accesa BIOS-ul se utilizeaza un program realizat de producatorul programului BIOS (award.flash.exe; ami.flash.exe), loader capabil sa scrie in memoria FlashROM datele existente in fisierul ce trebuie indicat (de forma 4513.bin; *.bin). In general noile versiuni de BIOS se pot lua (download) de pe Internet.

Optiunea Live BIOS prezenta pe unele placi de baza permite realizarea automarta a unui update de BIOS pe calculatoarele pe care exista acces la Internet.

Unitati de stocare masiva a datelor

floppy disk, hard disk, CD-ROM, DVD-data, benzi magnetice

Unitatea de discuri magnetice. Aproape toate modelele de discuri dure existente pe piata sunt caracterizate de aceleasi elemente. Componentele reprezentative ale unei unitati sunt:   

incinta inchisa ermetic

pachetul de discuri

capetele de citire/scriere

motorul pt antrenarea pachetului de discuri

motorul pt antrenarea capetelor de citire/scriere

partea logica

filtrul de aer pt particule

Capetele de citire/scriere si mecanismulde antrenare a lor formeaza actuatorul.

Pachetul de discuri este alcatuit din doua sau mai multe discuri montate la distanta unul de celalalt pe acelasi ax. Un disc consta dintr-un suport din aluminiu pe care este depus un strat de material care se poate magnetiza usor. Materialul magnetic este de obicei un oxid de fier sau un aliaj pe baza de cobalt. Fetele discurilor au lubrifianti speciali iar suprafetele sunt intarite pt a rezista la atrerizarea si decolarea capetelor de citire/scriere.

Pachetul de discuri se roteste cu o viteza constanta. Pana de curand, viteza de 3600 rot/min era viteza standard. Acum vitezele de rotatie pot fi de 4400 rot/min, 5400 rot/min, 7200 rot/min si 10000 rot/min. Din punct de vedere logic fiecare fata a unui disc este impartita in piste.

Pistele sunt cercuri concentrice a caror numerotare incepe de la 0, de la exterior. Nr pistelor variaza de la cateva zeci, la cele vechi, pana la cateva mii, azi. Pistele cu aceeasi pozitie de pe toate discurile formeaza un cilindru. Fiecare pista la randul ei este impartita in sectoare. Pt a caracteriza o unitate de discuri dure (hard disck), producatorul indica parametrii CHS (Cilinders, Heads, Sectors - nr de cilindri, de capete de citire/scriere si de sectoare de pe o pista).

Capetele de citire/scriere. O unitate HDD are cate un cap c/s pe fiecare fata a unui disc. Toate capetele sunt montate solidar pe un dispozitiv comun care le pune in miscare numit rack (carucior). Toate capetele se misca impreuna spre interior si exteriorul pachetului de discuri, ele neputandu-se misca independent. Bratul care sustine capetele se poate misca liniar (inainte si inapoi pe raza discurilor) sau se poate roti cu un anumit unghi (tangential cu pistele citite). In functionare normala capetele unitatii HDD nu ating suprafata discurilor. Cat timp unitatea este functiune o perna de aer tine capetele suspendate la o mica distanta de o fata a discului.

Principiile de scriere/citire a informatiilor. Unitatile cu mod de inregisttrare magnetica a informatiilor cum este discheta (floppy disck) si discul dur (hard disck) functioneaza pe baza electromagnetismului. Dublul efect al electromagnetismului face posibila inregistrarea informatiilor pe un disc si citirea lor ulterioara. Pe un disc neanregistrat polaritatile campurilor magnetice ale particulelor sunt intr-o stare de dezordine aleatoare. Campurile particulelor individuale sunt orientate haotic, fiecare dintre aceste mici campuri este anulat de unul de polaritate opusa, astfel incat suprafata totala a discului pare nepolarizata.

Capetele de citire /scriere port fi:

inductive cu bobina

inductive cu film subtire

magnetorezistive

cu efect GMR

Capete de citire/scriere inductive cu bobina. Atunci cand partea logica a unitatii de discuri comanda trecerea unui curent electric prin capul de citire/scriere se induce un camp magnetic. Daca polaritatea curentului electric se schimba atunci se schimba si polaritatea campului magnetic indus. Pt a descrie un camp magnetic ce are o ? ? este folosit termenul de flux magnretic. Tranzitia de flux sau inversarea de flux reprezinta schimbari ale sensului orientarii ? magnetice. Capetele de scriere induc pe disc tranzitii de flux pt a inregistra informatii. Pt fiecare bit de informatie care este scris pe disc, in stratul magnetic sunt induse tranzitii de flux (celula bit). In timpul citirii capetele ?? de tranzitie de flux existent.? Impulsul de tensiune ori de cate ori trece peste o tranzitie de flux.

Capete de citire/scriere inductive cu film subtire au fost dezvoltate de IBM, ele fiind alcatuite din doua piese polare magnetizabile realizate din permaloy, material magnetic moale, aliaj de nichel si fier.

Capete de citire/scriere magnetorezistente. La unitatile de discuri moderne capul de scriere functioneaza tot pe principiul inductiei magnetice dar capul de citire foloseste efectul magnetorezistiv, care se bazeaza pe faptul ca anumite materiale (metale) isi modifica rezistenta electrica sub influenta unui camp magnetic. Modificarea rezistentei electrice a elementului de citire este transfiormat in alternante de tensiune electrica. Acest tip de cap are avantajul ca poate citi corect datele chiar la turatii mari si de pe piste inguste.

Metode de codificare a informatiei

Suportul magnetic este in esenta un mediu de memorare analogic, informatia care se inregistreaza pe el sunt de natura numerica. Atunci cand forma de unda a semnaliului numeric trece de la nivel pozitiv la cel negativ sau invers, polaritatea zonelor magnetice se inverseaza. La citire in cap nu se induce tensiune atat timp cat capul se afla deasupra unui grup de zone magnetice avand aceesi polaritate. Pt a optimiza plasarea impulsurilor pt inregistratre magnetica, informatia digitala este trecuta printr-un dispozitiv codor/decodor care poate functiona dupa mai multe metode:

FM (Frecvents Modulation - metoda clasica)

MFM (Modificated Frequents Modulation)

RLL (Run Lenght Limitation 6 metoda ce a marit cu 50% capacitatea HDD)

Date utilizator si informatii de control

Pistele care au aceeasi pozitie fata de axul pachetului de discuri luate la un loc formeaza un cilindru. O pista este prea mare pt a fi gestionata ca o singura unitate de memorie. Multe dintre piste pot memora 50, 60 Kocteti de memorie iar astazi s-a ajuns la cativa Mocteti, spatiu care ar fi fost ineficient utilizat pt fisiere mici. Din acest motiv pistele sunt impartitre in mai multe parti numerotate in ordine, numite sectoare. Ele sunt felii dintr-o pista iar nr lor depinde de modelul unitatii de discuri. Un sector creat de procedura standard de formatare are o capacitate de 512 octeti. Sectoarele unei piste sunt numerotate de la 1 spre deosebire de capete si cilindri care sunt numerotati incepand de la 0. La formatarea unui disc, pe fiecare sector sunt create zone suplimentare necesare controller-ului pt numerotarea si identificarea ulterioara a inceputului si sfarsitului fiecarui sector. In plus, toate unitatile de discuri folosesc o parte a spatiului ca spatiu rezervart pt gestionarea informatiei aflate pe disc. Toate aceste zone care contin adresele sectoarelor creaza diferenta dintre capacitatea unui disc neformatat si cea a unui disc formatat. In mod normal un sector are 517 octeti. In acestea sunt cuprinse un prefix (preambul), zona de informatie de 512 octeti si un sufix (postambul). Prefixul identifica inceputul sectorului si nr acestuia iar sufixul marcheaza sfarsitul sectorului si contine o suma de control care ajuta la verificarea identitatii datelor inscrise in sector. Inafara ?? din interiorul sectorului apar intervale intre sectoarele de pe fiecare pista precum si intre piste. Intervalele dintre sectoare ofera un interval de timp pt stabilizarea capetelor dupa ce a fost selectat un cap nou.

Formatarea unitatii de discuri este de doua tipiuri:

- formatare fizica (Low Level Format - la nivel inferior). Ea este realizarta de catre fabricant, rareori trebuind efectuata de utilizator in cazul aparitiei unor erori de suport - formatare logica (nivel superior)

Separarea formatarii fizice de cea logica face posibila utilizarea mai multor sisteme de operare pe acelasi HDD. Formatarea fizica este aceeasi indiferent de sistemul de operare utilizat, iar cea logica este specifica unui sistem de operare. Intre cele doua operatii un HDD trebuie sa fie supus operatiei numita partitionare.

Partitionarea unitatii de discuri dure (HDD). Prin partitionare se intelege divizarea globala a acestuia in mai multe domeni logice. Fiecare disc dur trebuie partitionat inainte de a fi formatat si utilizat pt un sistem de operare. Pt MS-DOS si Windows95, incluzand si interfetele grafice Windows3.1, se utilizeaza un sistem de fisiere numit FAT16. Acest sistem este lent pt fisiere mari si incomod datorita limitarii la 2GB pe unitatea de discuri. Daca discul dur este mai mare el trebuie obligatoriu divizat in partitii, fiecare avand o dimensiune mai mica de 2 GB. Sistemul FAT16 poate gestiona maxim 216 cluster-e, adica 65536 cluster-e (cluster - corespondentul logic al sectorului).

Cluster-ul trebuie vazut ca unitatea logica de baza in gestionarea fisierelor. Un fisier acopera intotdeauna un nr intreg de cluster-e (indiferent daca ultimul cluster a fost ocupat in intregime sau nu, acesta intra in componenta fisierului respectiv). Datorita limitarii impuse pt nr de cluster-e de catre sistemul FAT16, dimensiunile cluster-elor cresc o data cu marimea partitiei, ajungand la 32KB atunci cand partitia are 2 GB. In general se pierde in medie o jumatate de cluster la fiecare fisier.

Partitionarea se face cu programul Fdisk.exe. Cu acest program se pot crea partitii primare, partitii extinse si in cadrul partitiilor extinse se pot crea unitati logice.

Partitia primara este cea care incarca sistemul de operare. Pt a putea boot-a de pe o anumita partitie ea trebuie marcata ca fiind activa. Partitia primara apare in cadrul programului fdisk cu numele de primary DOS particion. Daca in sistemul de calcul avem un singur HDD, partitia principala a acestuia va fi notata "C:". daca avem si al doilea HDD partitia primara a acestuia va avea asociata litera "D:".

Partitia extinsa. Daca pe un HDD se doreste sa se creeze mai mult de o partitie, spatiul ramas este afectat unei partitii extinse (extended DOS partition). Aceasta trebuie impartita la randul ei in una sau mai multe unitati logice. Patrtitia extinsa nu are asociata nici o litera, ele find asociate doar partitiilor logice in limita alfabetului englez (a si b sunt rezervate pt FDD). Dupa crearea partitiilor trebuie efectuata o restartare iar apoi fiecare partitie trebuie formatata in parte.

sistem cu un HDD C: - partitie primara D:, E:,., Z: - unitati logice in partitia extinsa

sistem cu 2 HDD C: - partitie primara pe primul disc D: - partitie primara pe al doilea disc

E:, F:,., (n): - unitati logice in partitia extinsa a primului disc

(n+1):,., Z: - unitati logice in partitia extinsa a celui de-al doilea disc

Windows95 are extensia VFAT care permite nume de fisiere mai lungi decat 8.3 caractere (valabil in MS-DOS, Windows95 accepta 256 de caractere).

Incepand cu Windows95 OSR 2 (OS Release 2 - a doua versiune lansata) se foloseste sistemul de fisiere FAT 32. Acesta reuseste si elimina problemele cauzate de FAT 16. In primul rand accepta partitii mai mari de 2 GB. Risipa de spatiu este mult mai mica deoarece nr de cluster-e mult mai mare face ca dimensiunea unui cluster sa fie redusa in principiu la 4 KB. Windows NT foloseste pe langa FAT 16 sistemul NTFS (Netwark sau New Technology File System). Acesta ofera o securitate ridicata impotriva caderilor, utilizeaza spatiul fara restrictii, drepturi de utilizare ce pot fi setate dupa necesitati. Totusi NTFS apare ca un sistem lent deoarece se verifica de fiecare data daca este permis accesul la un fisier. Incepand cu NT 5.0 si Windows 2000, NTFS stie sa lucreze si cu FAT 32. (OS/2 WARD HPFS - High Performance File System).

Daca un HDD este gol (nu contine date) partitionarea sa se poate face fara probleme cu programul Fdisk, insa daca are date, prin utilizarea programul Fdisk aceste date se pierd definitiv. Se pot utiliza insa diverse utilitare (Partition Magic - 6.0).

Formatarea unui disc se poate face cu comanda format urmata de litera discului, a partitiei sau a unitatii logice ce trebuie formatata, si de precizarile: /u - completa, /q - rapida (stergere), /s - copierea fisierelor sistem (minim Io.sys, MSDOS.sys si Command.com).

Pasii necesari pt instalarea unei unitati de discuri dure sunt:

setarea jump-erilor pt a stabili daca unitatea va fi recunoscuta ca master sau slave

instalarea fizica a unitatii pe unul dintre porturile IDE - primary sau secundary (daca exista)

recunoasterea in BIOS prin setarile operate in meniul IDE HDD Autoconfig? Si salvarea acestora la iesirea din BIOS

boot-are (reset sau restart) cu ajutorul unei partitii principale cu sistem de operare existenta pe o unitate deja instalata in sistem, a unui CD-ROM cu sistem de operare sau cu o discheta sistem realizata anterior (in functie de alegere trebuiesc realizate setarile in meniul BIOS Featuring Setup, optiunea First Boot Device din BIOS)

partitionarea cu ajutorul programului Fdisk.exe in functie de necesitati in una sau mai multe partitii

formatarea logica a fiecarei partitii si unitati logice existente, pe rand, cu programul Format.com

Crearea dischetei sistem se poate face in cadrul OS Windows cu ajutorul comenzi Format din programul My Computer, optiunea Floppy, Quick, Copy sistem files sau in MS-DOS cu una dintre comenzile:

C:sys c: a: copiaza fisierele sistem din C: pe discheta

C:format a: /q /s sterge discheta si copiaza pe ea fisierele sistem

C:copy c:windowscommandio.sys a: (se repeta pt msdos.sys command.com) - se copiaza pe rand fisierele minim necesare boot-arii calculatorului.

Pe aceasta discheta este bine sa existe si programele Fdisk.exe si Format.com necesare partitionarii si formatarii ulterioare. Acestea se pot obtine impreuna cu fisierele sistem in Windows accesand programul Control Panels, Add/remove Programs si optiunea Startup Disk (daca exista instalat kit-ul Windows) sau din MS-DOS prin copierea lor.

Dupa partitionare, tot cu ajutorul programului Fdisk se marcheaza activa partitia principala in care vom instala sistemul de operare si care va fi boot-abila. Toate partitiile care vor primi un sistem de operare separat si care vrem sa fie boot-abile trebuiesc marcate active.

Formatarea fiecarei partitii in parte se face cu comanda

A:>format c: unde "c:" se inlocuieste pe rand cu litera fiecarei partitii care necesita formatarea.

Pasii de instalare a sistemului de operare Windows de pe discul original (CD-ROM cu licienta). Kit-ul de instalare al sistemului de operare Windows se distribuie pe CD-ROM bootable. Astfel, pt a porni sistemul este de ajuns sa stabilim secventa de boot, prima unitate fiind cea a CD-ROM-ului. Atunci cand se booteaza de pe CD-ROM este oferit un meniu care ne ofera posibilitatea incarcarii sistemului de operare dupa discul dur sau CD. Este indicat sa pornim cu sistemul de operare aflat pe CD, asigurandu-ne astfel ca fisierele nu sunt afectate, fiind exclusa posibilitatea incarcarii unui virus in memoria calculatorului. Optand pt CD ni se ofera trei alternative: pornirea automata a programului Setup, program care ne va ghida pas cu pas in instalarea sistemului de operare

pornirea in sistem MS-DOS cu suport pt unitatea CD-ROM sau

pornirea sistemului fara suport pt CD, cea de a doua optiune fiind cea recomandata.

La promptul DOS se pot verifica informatiile deja scrise pe unitatea de hard disk. La nevoie se pot partitiona folosind programul Fdisk, neexistand insa posibilitatea de a formata partitiile astfel create deoarece comanda executabila reprezentata de fisierul format.exe nu este prezenta pe discul Windows. Odata cu lansarea programului Setup porneste utilitarul Scandisk care verifica toate discurile fixe din sistem. Daca discurile nu contin erori, programul continua cu cu un Wizard care ne indruma pas cu pas. Este recomandat sa alegem ca director de instalare pt sistemul de operare Windows directorul C:windows (daca exista deja va fi creat un nou director denumit C:/WINDOWS.000, caz in care apar complicatii).

Interfata IDE (Integrated sau Inteligent Drive Electronic).

Tendinta generala este de aplicare a acesteia tuturor sistemelor de care contin un controller in unitate. Includerea controller-ului in unitatea HDD a facut posibil ca acesta sa fie un controller inteligent si sa poata rezolva automat anumite situatii. De exemplu controller-ul rezerva anumite piste ale discului dur in scopul de a fi utilizate atunci cand este nevoie pt operatiunea Bad Sector Remapping (realocarea sectoarelor neutilizabile - proaste). Daca in procesul de citire al unui sector, cateva incercari sunt nereusite, dar pana la urma se reuseste citirea acestuia, datele citite din acest sector sunt scrise intr-un sector de rezerva. Sectorul in cauza este notat ca bad. Dupa acest pas controller-ul actualizeaza o tabela interna astfel incat viitorul acces nu mai este facut la sectorul defect ci este directionat automat catre sectorul de rezerva. Specificatia CAM ATA (Common Acces Metod at Attacement) se refera la posibilitatea instalarii a doua unitati de hard disk folosind aceeasi panglica cu 40 fire. Standardul IDE a dominat mult timp zona controller-elelor, fiind inlocuita in timp de standardul EIDE (Enhanced IDE), standard care ofera o posibilitate sporita si care introduce modul LBA (logical bloc addres) mod de folosire a HDD cu capacitati mari. Mai nou a fost dezvoltata specificatia UDMA (ultra direct memori acces) ce permite rate de transfer de 33, 66, si 100 MB. Standardul EIDE accepta patru moduri numite PIO (de la 1 la 4), fiecare mod avand o rata specifica, PIO 4 ajungand la 16,6 MB.

Performantele unui HDD

In evaluarea unei unitati HDD apare rata de transfer a sistemului gazda, nr de rotatii pe minut, rata de transfer a HDD, timpul de cautare si cantitatea de memorie cache a unitatii. Performantele pot fi afectate de diversi factori printre care asa numitele intarzieri mecanice, care se refera la timpul de cautare cat si la intarzierile produse de rotatia discurilor. Rata de transfer a discului reprezinta viteza cu care datele sunt transferate spre si dinspre mediul de stocare. Parametri discului care caracterizeaza capacitatea de stocare sunt legate de densitatea de platan exprimata in nr de piste/inch sau bit/inch.



Unitatea floppy disk (FDD).

Ca si HDD aceasta functioneaza pe baza electromagnetismului. Unitatea are doua capete de citire/scriere, fiecare cap fiind folosit pt o fata a discului. Capetele sunt montate pe acelasi mecanism de antrenare, miscandu-se simultan. Ele sunt confectionate din feroaliaje ce inconjoara bobinele. Fiecare cap are o structura complexa, fiind alcatuit dintr-un cap de inregistrare centrat intre doua capete de stergere de tip tunel in cadrul aceluiasi ansamblu. Foloseste metoda numita stergere tunel, pe masura ce este inregistrata o pista capetele sterg zonele periferice ducand la formarea unei piste curate. O?? ?? comanda format poate executa in cazul disket-elor si formatarea fizica si cea logica. Disket-a este impartita in piste (track) si sectoare pe ambele fete. Cele doua capete de citire/scriere sunt asezate pe un dispozitiv??astfel incat in timpul operatiei de citire /scriere capetele sunt in contact direct cu suprafetele disk-etei. Ca urmare a contactului direct dintre disc si capete pe ele se formeaza in timp depuneri provenite din materialul disket-ei. Aceste depuneri trebuiesc curatate periodic. Turatia unui FDD este de 300-360 rot/min. Unele tipuri de disket-e sunt acoperite cu un strat de teflon, care reduce frecarea si permite o miscare mai usoara.

Unitatea FDD de 3,5 inch si 1,44 MB. Aceasta a fost introdusa in anul 1987 de IBM. Ea utilizeaza inregistrari pe 80 cilindrii a cate 2 piste fiecare, cu 18 sectoare pe pista. Unitatea lucreaza la 300 rot/min.

Controller-ul unitatii floppy (FDC) constitue intrerfata intre unitatea floppy si sistem. Circuitele electrice sunt dispuse pe o placa separata sau sunt integrate pe placa de baza. Conectarea controller-ului cu unitatea floppy se face prin intermediul unei panglici cu 34 fire. Diferentierea dintre unitatea floppy A: si B: se face prin inversarea unor fire in panglica, unitatea A: fiind mereu cea din capatul panglicii. In conectorul unitatii B: panglica se utilizeaza fir la fir. Unitatile FDD de 3,5 inch si 5,25 inch au conectori de instalare diferiti.

Conectarea inversa a panglicii la unitate duce la nefunctionarea acesteia si se manifesta prin aprinderea continua a LED-ului de pe panoul frontal al unitatii, greseala nefiind periculoasa.

Dispozitivul de actionare a capetelor este actionat de un motor si realizeaza miscari inainte si inapoi pe suprafata disket-ei. Motorul este de tip special, pas cu pas. Acest motor nu se roteste continuu ci in pasi, un pas fiind o fractiune dintr-o cursa completa. Are puncte bine definite de oprire iar fiecare pas defineste pozitia unei piste pe disc. Controller-ul comanda pozitia motorului prin transmiterea unui anumit nr de pasi pe care motorul il va executa.

Crearea unui Startup disk in Windows se poate face folosind optiunea startup disk din cadrul paginii add/remove program, sau prin rularea fisierului de comenzi DOS, bootdisk.bat ce se gaseste in subdirectorul Command din directorul Windows. Se recomanda folosirea acestui fisier atunci cand nu avem la dispozitie un Kit de instalare Windows.

Unitatile floppy disk pot crea probleme din cauza calibrarii capetelor de citire/scriere sau din cauza impuritatilor depuse. Se poate incerca recuperarea datelor de pe disc prin rularea unui program gen Scandisk ce verifica intreaga structura a discului. Mesajele de eroare generate de nefunctionarea unei disket-e pot diferi de la un sistem la altul, cele mai intalnite fiind: general feilure reading drive A: sau invalid disk media track 0.

Setarea necorespunzatoare in BIOS a unitatii FDD duce la afisarea in timpul testului POST a unui mesaj de tipul FD faile. Acesta poate fi ocolit prin setarea optiunii halt on din meniul standard CMOS setup. Curatarea unui FDD se poate realiza cu disket-cleaner, disk special care in locul discului magnetic are introdus o pasla ce este imbibata cu o solutie, de cele mai multe ori pe baza de alcool izopropilic.

La instalarea unui sistem de operare Windows se realizeaza incarcarea nucleului MS-DOS, lipsa lui neridicand probleme, incarcarea fisierelor *.ini necesari pt compatibilitate cu alte programe si realizarea registrilor sistemului care reprezinta baza de date a configuratiei software si hardware in sistemul de calcul respectiv (system.dat si user.dat).

Organizarea logica a unui disc. O data cu optiunea de formatare pe un disc (dur sau floppy) sunt create mai multe zone: boot, FAT, root si file.

Zona boot marcheaza inceputul discului si specifica daca acesta este disc sistem sau nu. Cand este sistem zona de boot prezinta o legatura la fisierele sistem. Daca nu este sistem zona contine mesajul non system or disk error. Fiecare partitie in parte are o zona de boot, controlate de ceea ce se numeste master boot record - MBR. In cazul in care este afectata, aceasta zona poate fi refacuta prin comanda fdisk/mbr.

Zona FAT (file alocation table) permite identificarea informatiei referitoare la fisierele stocate pe disc. Contine legaturi intre numele fisierului si adresa sa fizica pe un disc.

Zona root reprezinta directorul radacina si contine intreaga structura arborescenta de directoare existente pe un disc.

Urmeaza apoi zona unde sunt stocate propriuzis fisierele pe un disc.

Discurile optice

Metodele de inregistrare si citire optica sunt diverse. Intalnim mai mutlte tipuri de suport:

preinregistrate (prerecorded media), suporturi pe care informatia este inscrisa de catre producatorul discului, informatia neputand fi alterata

suport care poate fi scris o singura data (write once media, CD-R, WORM), suport pe care utilizatorul poate inregistra informatia, dar, odata inregistrarea realizata, acest suport intra in categoria anterioara

suporturi reinscriptibile (rewriteble media - CD-RW)

discuri magneto-optice MO

CD-ROM este cea mai cunoscuta metoda de inregistrare a datelor prin procedee optice. CD ca suport pe care sunt inregisterate date are in medie capacitatea de 660 MB (la CD-DA - disc audio - 74 min de inregistrare muzicala HI-FI). Accesarea datelor de pe CD se realizeaza in mod mai rapid decat de pe disketa, dar mult mai lent decat pe HDD. Discul propriu-zis are un diametru de 12 cm si are un suport alcatuit din policarbonat. Acesta este acoperit cu o pelicula metalica formata din aliaj de aluminiu. Pelicula de aluminiu este partea discului citita de unitatea CD. Acest strat este acoperit cu un material plastic pt a proteja datele. Un disc este citit cu ajutorul unei raze LASER ce are o lungime de unda de 780 nm (domeniul razelor infrarosii). Datele sunt scrise pe o pista in forma de spirala care porneste din centru spre exterior. Aceasta este parcursa de capul de citire cu viteza constanta, citirea facandu-se tot de la centru spre exterior, in timp ce discul este rotit cu o viteza unghiulara ce creste pe masura ce procesul de citire inainteaza (CLV - constant linear velocity, CAV - constant angular velocity). Raza LASER cu care se realizeaza citirea poate fi focalizata la aproximativ 1mm de suprafata discului.

Raza este incidenta pe pista cu datele inregistrate sub forma unor adancituri (pits) si sub forma unor suprafete (lands). Datorita modului de citire optica a datelor, capul de citire este pozitionat la aproximativ 1 mm de suprafata discului, ceeace exclude uzarea in timp a capului si a suprafetei discului din caza frecarii. Citirea informatiilor se face prin sesizarea variatiei luminii reflectate de suport. Daca raza LASER este emisa pe partea neteda din stratul de aluminiu numita land, ea va fi reflectata de de o oglinda.

O prisma optica de mici dimensiuni va dirija lumina spre un fotoreceptor (fotodioda) care absoarbe energia luminoasa si o transforma in impulsuri electrice. Daca raza este emisa pe o zona pit, ea este reflectata intr-o alta directie, astfel incat lumina nu mai ajunge la fotoreceptor. Lumina reflectata deosebeste zonele care prezinta reflexie mai puternica a luminii de cele care lumina este reflectata slab sau deloc.

Organizarea fizica a CD-ROM

Unitatea de date de pe CD-ROM se numeste bloc. Un bloc cuprinde 2352 octeti (2 KB), din care utilizati doar 2048 octeti, restul fiind folositi pt control, sincronizare, identificarea pt acces aleator, detectia si corectia erorilor. Viteza standard de citire este de 75 blocuri/s (150 KB). Discul CD-ROM contine in total 333000 blocuri.

Organizarea logica a datelor pe un CD. Standardul ISO 9660 defineste o structiura de fisiere de tip arborescent, similar cu cel intalnit la MS-DOS. Denumirile fisierelor sunt limitate la 8 caractere si nu pot contine caractere speciale (+ - '), accepta punctul de separatie si extensia. Pe un CD-ROM sistemul de fisiere este gestionat de un arbore de cataloage de directoare si aditional de un cuprins.

Functionarea unui CD-ROM. In general la o unitate de CD-ROM intalnim:

sistemul mecanic care asigura miscarea tuturor elementelor mobile si care este format din

motorul de incarcare si descarcare a discului,

motorul de rotire a discului, cel care asigura o viteza liniara constanta. Turatia acestui motor este controlata de un sistem servo sinctonizat de un quart.

motorul de translatie care asigura viteza de translatie a capului de citire. Modul de miscare este extrem de precis si este controlat de sistemul servo.

actuatorul sau pozitionerul este dispozitivul de corectie a pozitiei relative a capului de citire fata de disc. El asigura cele doua corectii, de focalizare si de pozitionare pe pista.

Corectia de focalizare consta intr-o miscare sus/jos a lentilei de focalizare astfel incat

punctul de focalizare sa fie situat chiar pe suprafata discului si sa poata fi pozitionat pe o singura pista.

Corectia de pozitie pe pista (tracking) asigura urmarirea riguroasa a spiralei de catre spotul fascicolului LASER.

Timpul de acces. Daca sunt cerute anumite fisiere de pe CD, capul de citire trebuie sa se deplaseze mai intai la pozitia fisierului. Timpul necesar poate fi mai lung sau mai scurt, depinzand de locul unde s-a pozitionat capul. Daca la HDD timpul de acces este sub 10ms, la unitatea de CD este in jur de 100 ms. De obicei pe carcasa unitatii de CD se gaseste o inscriptie de forma 4x - 52x. Pe baza acestei inscriptii se calculeaza rata de transfer a datelor, nr inscriptionat fiind un multiplu al ratei standard de transfer (150 KB/s).

DVD este in esenta un CD de capacitate si viteza mare care poate stoca informatii video, audio cat si date numerice. Se intalnesc doua tipuri de DVD: video, care contine date video, filme si poate fi utlilizat in DVD-player si sisteme? TV, si DVD-ROM ce contine date numerice si este interpretat de o unitate conectata la un PC. Capacitatea DVD video ofera peste 2 ore de informatie video digitala HI-FI, putand ajunge la 8 ore in cazul discurilor bifata cu straturi duble, 8 piste audio pt mai multe limbi, fiecare cu pana la 8 canale, in plus permite pana la 9 unghiuri ale camerei de filmat care pot fi selectate in timpul rularii programului video. Discul nu este influentat de nr de citiri repetate si nu este afectat de campuri electromagnetice, raze X si este rezistent la caldura. DVD-ROM-mul permite capacitati de pana la 17 GB, unitatea fiind capabila sa recunoasca mai multe standarde de discuri optice, printre care si CD-ROM.

Discurile folosite de unitatea de inregisterare CD difera in doua moduri de cele folosite de sistemul de redare. Inafara faptului ca nu contin nimic cand ies din fabrica discurile CD-R au o suprafata care poate fi modificata de fasciculul LASER al unitatii CD-writer. Aceasta suprafata este un strat suplimentar de vopsea depusa pe disc. CD-R ++ au in plus stantata pe suprafata o spirala de formatare. Stratul de vopsea ca si++ CD este incorporat + +de + un strat protector transparent din plastic policarbonat care ofera rezistenta discului. ++ de plastic este acoperit de un strat subtire care reflecta fascicolul LASER emis de unitatea CD. Intr stratul reflexiv si lacul protector, disculCD-R are un strat special de vopsea. Aceasta vopsea este fotoractiva si isi schimba reflectivitatea ca rezultat+ al la energia puternica a razei LASER folositade CD-recorder. Pt vopseaua fotoreactiva sunt folositi trei compusi. Acestia sunt diferentiati dupa culoare. Stratul de culoare verde folosit de TDK este considerat cel mai permisiv privind+ variatia de energie ale fascicolului LASER in procesul de citire/scriere. Discul verde are o durata de viata de 75 ani (mica). Kodak a lansat discul auriu impreuna cu sistemul Foto-CD, principalul avantaj al acestuia fata de cele verzi fiind durata de viata de 100 ani. Cel mai recent tip de vopsea este cel albastru, el fiind un material de proprietar Verbatim. Aceasta reprezinta cel mai rezistent strat la razele ultraviolete si permite producerea unor discuri cu mai putine erori. Si discul auriu si cel albastru au un strat suplimentar care confera o rezistenta sporita la zgarieturi.

Unii producatori folosesc folosesc mai multe straturi de vopsea ceeace duce la nasterea unor combinatii diferite. In plus culorile stratului reflectorizant poate varia - auriu-verzui, argintiu, etc. ar trebui sa nu existe diferente functionale intre diferitele culori ale discurilor deoarece fascicoluil LASER este monocrom.

Adaptoare video

Placa video este ansamblul de circuite care realizeaza prelucrarea ++ informatiei ce va fi afisata pe monitor. Tot placa video genereaza comenzile necesare monitorului pt afisarea semnalelor generate de placa video constand in informatia de culoare a fiecarui punct si in plus semnalele de sincronizare necesare baleierii pe orizontala - sincro-linii (H Sincro) si un semnal de sincronizare pe verticala - sincro cadre (V Sincro).

Pixelul este unitatea de afisare la un moment dat din punct de vedere a placii video. Un pixel este caracterizat de coordonate pe orizontala si verticala si in plus de informatia de culoare. Informatia de culoare pt pixel se exprima prin trei semnale separate corespunzatoare culorilor primare - rosu, verde si albastru (RGB).

Adresabilitatea pixelilor se exprima printr-un produs ce reprezinta nr de pixeli pe care placa grafica ii poate afisa intr-un anumit mod grafic (nr de pixeli pe orizontala x nr de pixeli pe verticala).

640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768

Adresabilitatea pixelilor este frecvent confundata cu notiunea de rezolutie, caracteristica fizica a monitorului.

Adancimea de culoare (color depht) este reprezentata de nr de biti utilizati in memoria video pt exprimarea informatiei de culoare a fiacarui pixel. Este echivalenta cu nr de plane de biti ce se stocheaza in memoria video, un plan find insiruirea intr-o ordine bine definita (ordinea de afisare a pixelilor), a bitilor corespunzatori unei singure pozitii din adancimea de culoare a fiecarui pixel. Nr de biti ce exprima adancimea de culoare dicteaza nr maxim de culori ce pot fi afisate pe ecran la un moment dat. Placile video cu adancime de culoare mai mari de 24 biti sunt toate true color cu posibilitati de extensie. Bitii care apar in plus sunt folositi pt stocarea altor atribute pentru un pixel - textura sau informatie de adancime 3D.

n biti - 2n culori

Ceasul de punct sau frecventa de pixel este frecxventa maxima cu care placa video poate transfera spre monitor informatia completa necesara afisarii unui pixel pe ecran. Este o masura indirecta a performantelor placii video si tine de adresabilitatea de pixel si de rata de improspatare pe verticala.

Rata de improspatare pe oizontala sau frecventa de linii se exprima in KHz si reprezinta frecventa cu care este baleiata o linie orizontala de imagine pe ecran.

Rata de improspatare pe verticala sau frecventa de cadre (refresh) reprezinta nr de cadre (frames) ce pot fi afisate intr-o secunda pe ecranul monitorului.

H=VxY

H - frecventa pe orizontala   

V - frecventa pe orizontala    Y - nr de linii intr-un cadru

Frecventa pe verticala este o caracteristica de baza in masurarea performantelor cuplului placa video - monitor. Pt ca afisarea sa fie de calitate, fara palpaituri (flickers), este preferabila o rata de improspatare de minim 70 Hz pt orice adresabilitate de pixeli ("rezolutie").

Standarde pt placi video:

MDA monocrom display adaptor

CGA color grafic adaptor

EGA enhanced grafic adaptor

VGA video grafic adaptor

SVGA super video grafic adaptor

Monitorul se conecteaza la o placa video cu ajutorul unui cablu cu 15 pini, dintre care, pana la sistemul VGA fiind folositi doar 9 pini, apoi 11, si odata cu aparitia standardului DPMS sunt folositi toti 15.

Arhitectura unei placi video. Compomnentele care alcatiuiesc arhitectura unei placi video sunt:

memoria video

procesorul video

registrii de deplasare

controller-ul de atribute

circuitul de conversie analog/digital - Ramdac

video BIOS

controller-ul de magistrala

generatorul de tact

Rolul memoriei video este de a stoca informatia pt afisarea pe ecran. Indiferent daca reprezinta text sau grafica memoria video + toata informatia necesara afisarii datelor pe ecran monitorului la orice moment determinat de timp si este structurata in asa numitele plane de biti. Fiecare plan avand o dimensiune de X x Y biti. Memoria video trebuie sa aiba timp de raspuns mic deoarece trebuie sa asigure un refresh rapid al ecranului, + foarte rapid procesorului care efectueaza scrierea in ea. La memoria videose realizeaza simultan un dublu acces - un acces din partea care efectueaza refresh-ul RAM-DAC si un acces din partea procesorului sistemului pt actualizarea informatiei de afisat pe ecran. Tipul memeoriei video poate fi DRAM, FPM sau EDO. VRAM (video RAM) sau mai nou DDR-RAM (duble data rate RAM), folosite la ultimele generatii de placi video. Necesarul de memorie video depinde de cele doua elemente ale afisarii: adresabilitatea si adancimea de culoare dorita

X x Y x n/8 = C

unde X - nr de pixeli pe orizontala Y - nr de pixeli pe verticala

n - nr de biti alocati adancimii de culoare C - capacitatea memoriei video (in Bytes)

Memoria necesara pt o rezolutie este data de produsul dintre adresele pe orizontala, adresele pe verticala si adancimea de culoare, totul impartit la 8.

Procesorul video

Are urmatoarele functii:   

- coordonarea operatiei de transfer de date de pe magistrala sistemului spre memoria video si dinspre memoria video spre circuitele dedicate afisarii

- interpretarea si executia comenzilor video primare primite de la unitatea centrala

- structurarea memoriei video in plane de biti

- accelerator 2D, proces care se refera la manipularea de imagini bmp, mutarea de zone de imagine, umplerea de zone cu culoare sau diferite modele, trasarea de linii sau poligoane, necesar in special interfetei GUI

- accelerare 3D, mapare de texturi, umbriri, efecte de ceata, diferite alte filtre

In cele mai multe cazuri procesorul grafic al placii video contine si controller-ul de atribute si circuitele de conversie digital/analogic, precum si generatorul de tact.

RAMDAC (RAM digital analog convertor) a aparut odata cu inlocuirea monitoarelor digitale TTL cu cele analogice. Avantajul celor din urma este ca pot afisa o infinitate de nuante bazate pe combinatia a trei culori de baza. Prin urmare, fiind vorba de semnal analog vor exista 3 convertoare identice, fiecare cu un anumit nr de intrari. Cu cat cererea de performante a afisarii a crescut cu atat mai performant a trebuit sa devina RAMDAC-ul.

Video BIOS. Codul care spune calculatorului cum sa acceseze placa video este stocat in memoria ROM. La sistemele vechi, optiunea de acces a placii video se face prin intermediul rutinelor video BIOS. Odata cu sistemele de operare evoluate gen Windows, functile Video BIOS sunt implementate de drivere, ele fiind vazute ca mici programe, rutine ce realizeaza comunicarea dintre hardware si software.

Instalarea si dezinstalarea unei placi video. Daca placa video instalata este PnP ea va fi depistata de sistemul de operare Windows si atunci va porni un Wizard ce va realiza setarile necesare folosirii placii video. Daca Windows nu dispune de driver pt acea placa, se va afisa posibilitatea de specificare a unei locatii de unde sa fie descarcate driver-ul. Daca se realizeaza o inlocuire a unei placi video cu o alta este necesara dezinstalarea placii care se schimba. Din device manager se alege optiunea remove pt placa respectiva. O placa video care nu are driver propriu nu va lucra optim, fiind coordonata de un driver standard, instalat automat. In general dirver-ele standard sunt dezvoltate pt anumite rezolutii. Apar driver-e pt standardul de 800/600, standard 1024/768, precum si pt 640/480. Daca monitorul folosit nu este de un tip cunoscut de Windows sau nu are driver propriu, incercam instalarea unor driver-e cu caracteristici performante, avand astfel posibilitatea sa fortam lucrul la rezolutii mari.

Interfata AGP. Necesitatea unor rate de transfer ridicate intre procersorul sistemului si subansamblul video a condus la aparitia magistralelor locale ale calculatorului, incepand cu VL-bus si PCI. Asa cum s-a intamplat in cazul magistralei ISA, la calculatoarele performante magistrala PCI a cunoscut un trafic foarte intens, la acest trafic contribuind adaptorul video, discul fix si alte periferice care sunt conectate la aceasta magistrala PCI. Pt a se evita saturarea magistralei PCI din cauza informatiei video, Intel a creat o noua intrerfata proiectata special pt semnalul video. Aceasta interfata este numita AGP (advanced graphic port), care apare ca o noua interconexiune pt acceleratoarele grafice. AGP este o interfata care poate functiona la 66 MHz + AGP se bazeaza pe extensia de 64 biti. Functioneaza la viteza maxima a magistralei sistemului, avand o rata de transfer de peste 266MB/s. In plus are avantajul ca nu trebuie sa partajeze resursele de + cu alte dispozitive PCI.

Memoria AGP consta din zone alese dinamic ale memoriei sistemului pe care controller-ul grafic le poate accesa rapid. Principalul avantaj al acestei magistrale este dat de rata ridicata de transfer, avand rate de pana la 4x mai mari decat cele ale magistralei PCI, datorita in principal transferului de date care are loc atat pe frontul crescator cat si pe cel descrescator al ceasului. Un alt avantaj al acesteia este interpretarea directa a texturilor din memoria sistemului, in plus prezintand o grafica de calitate ridicata, putand lucra cu texturi de dimensiuni si nivele de detalii nelimitate. Caracteristicile mai reduse si aparitia AGP a adus la o congestie redusa pe magistrala PCI. Aplicatii ce folosesc avantajele AGP pt Windows sunt executate folosind bibliotecile direct drow, librarii instalate in calculator impreuna cu pachetul directX.

Driver-e.

Un PC pe care nu sunt instalate driver-e nu va rula absolut nimic. Driver-ele asigura functionarea componentelor hardware si apar ca mici programe care coordoneaza o serie de functii de+. Driver-ul reprezinta interfata dintre sistem de operare si partea hardware a calculatorului. Utilizatorul nu se intalneste cu driver-ele. Driver-ele pot crea probleme atunci cand ne dorim realizarea unor modificari in comportamentul unor componente sau atunci cand se adauga noi componente. Fisierele de driver-e sunt stocate de obicei in subdirectorul C:WINDOWSSYSTEM. Majoritatea driver-elor din acest director provin direct de la Microsoft. In acest director intalnim in principal driver-e pt componente standard, pt unitatea CD-ROM, unitatea flopy, hard disk, keyboard, dar si pt procesor, chip set-ul placii de baza si mouse. In general driver-ele pt sunet, video, LAN (local acces networck) se adauga de la producatorul respectiv. Ca orice software, driver-ele sunt in permanenta modificate.

Cum recunoastem ce driver-e functioneaza pe un PC? In Device Manager, pt fiecare componenta apare listata versiunea driver-ului folosit, data de aparitie, dar putem obtine si o lista cu fisierele de driver-e corespunzatoare unei componente. Driver-ele apar in general sub forma unor fisiere cu extensia *.drv. Apar insa si fisiere informative despre aparat, fisiere cu extensia *.inf.

Instalarea de driver-e pt componente. In mod normal Windovs fiind un sistem PNP, recunoaste componentele nou introduse, carora le instaleaza automat driver-e, folosind driver-e de de instalare Windows sau cerand sa se indice locatia driver-elor pt componenta respectiva. Sunt cazuri in care Windows nu recunoaste in mod automat noul aparat. In acest caz se foloseste Wizard-ul Add new hardware din Control panel. Acela va cauta componentele noi inca neinstalate. Daca este vazut de sistemul de operare Windows 98, acesta va afisa o lista cu componentele existente si neinstalate. Daca aparatul dorit se afla pe lista, il selectam si alegem Next. Daca insa cautarea decurge fara folos se introduce disketa sau CD-ROM-ul cu driver-e in unitate si folosind comanda Run din meniul Start se instaleaza driver-ul existent. Daca nu dispunem de nici un driver pt o componenta se poate incerca instalarea unor driver-e generice (standard) din libraria Microsoft. Driver-ele Microsoft sunt configurate pe categori de componente: sound, modem. Daca o componenta pe care dorim sa o instalam nu se gaseste in librarie, ea poate fi catalogata Other devices. Tot aici sunt incadrate componentele a caror instalare a fost intrerupta sau nu s-a incheiat cu succes. Sunt situatii in care este necesara o instalare manuala in respectivul sistem, atunci cand Windows nu este capabil sa partajeze resursele. Pt o instalare manuala se foloseste Device manager. Unele driver-e instalate incorect se pot recunoaste deoarece sunt marcate cu o pictograma taiata sau cu un "?". Executand dublu clic pe acesta se poate alege pagina Resource unde putem opera modificari numai dupa debifarea optiunii Use automatic settings. Pt aceasta se foloseste butonul Change settings. Exista componente, chiar PnP care nu pot rula decat pe o anumita IRQ (intrerupere) sau un anumit domeniu de I/O. In acest caz modificam setarile pt aparatul cu care se afla in conflict. Daca avem probleme la instalarea unei componente cu toate ca avem driver-ele necesare, uneori este indicat sa schimbam slotul pt placa respectiva. Daca in sistem s-a instalat hardware si o componenta a fost mutata in alt slot, Windows o va detecta din nou cerand driver-ele pt ea, in ciuda faptului ca acestea exista in sistem.

O solutie rapida ar fi indicarea directorului System din Windows ca sursa pt driver-e. Daca la instalarea unei componente am intalnit probleme si am realizat unele setari necorespunzator, este indicat sa pornim sistemul fara dispozitivul respectiv, in felul acesta sistemul de operare Windows reconfigurandu-se.

Pt a gasi driver-ul adecvat pt o componenta exista mai multe cai. Putem folosi un program special in genul SiSoft Sandra, capabil sa identifice o serie de componente, obtinand astfel specificul dispozitivului respectiv si avand acest lucru la dispozitie putem cauta pe Internet sau in colectii de driver-e. Cu ajutorul inscriptiilor de pe componentele unei placi avem posibilitatea sa cautam si sa folosim un driver generic, specific chip set-ului respectiv. Calitatea driver-elor generice este diferita, putand fi mai lente sau mai rapide decat cele originale livrate de producator. Pt foarte multe componente apare o identificare - FCC (federal comunication comision). Folosind aceasta identificare se poate accesa adresa de Internet www.fcc.gov/oet/fccid.

Driver-e virtuale. Toate aplicatiile DOS necesita driver-e virtuale, deoarece ele sunt programate pt a accesa direct hardware-ul. Sistemul generat+ de Windows impiedica un asemenea acces direct. Din aceasta cauza au fost dezvoltate driver-ele virtuale care simuleaza hardware-ul pt + aplicatiilor. In acest fel orice acces direct este interceptat si valorificat.

Dintre toate componentele unui calculator, imprimanta este singura care se instaleaza folosind Wizard-ul Add printers si nu Add new hardware din Control panel. Instalarea unei placi video se face numai dupa dezinstalarea vechiului driver, acest lucru facand sa nu mai avem nevoie de tool de producator. Selectarea rezolutiei maxime trebuie facuta in functie de dimensiunea ecranului. Pt un monitor de 15 inch se recomanda rezolutia de 800 x 600, iar pt monitoare de 17 inch - 1024 x 768. Cu cat este mai mare rezolutia, cu atat este mai dificil pt placa video sa prelucreze un nr mare de culori. O regula de baza ar fi cu cat este mai mare monitorul, cu atat placa video trebuie sa fie mai performanta.

Placa de sunet

Specificatia multimedia (MMX - multimedia extension) pune laolalta alaturi de un calculator, voce, imagini, date si secvente video. Multimedia implica notiuni de intrerconectare. Standardul multimedia impune prezenta in sistemul de calcul a unui CD, a placii audio, interfata midi si a unei perechi de difuzoare. Componenta unui sistem care se ocupa cu prelucrarea semnalelor audio este denumita sound card (placa de sunet). La o placa de sunet se pot conecta ca dispozitive de intrare

un microfon (mic),

un joistik sau o interfata midi (game port/joistik - midi),

alte surse de sunet adaugate la intrarea de linie (line in),

in unele cazuri si un CD-ROM (extern).

La o placa de sunet pot aparea ca iesiri

un speakers stereo pt boxe pasive (fara amplificator audio incorp.) un line stereo (line out) pt boxe active (cu AAF incorporat).

Uneori pot aparea ca o singura iesire cu posibilitatea de setare hardware pe placa de sunet.

Arhitectura unei placi de sunet

Calculatorul primeste din exterior semnale analoge pe care le transforma in semnal digital, le prelucreaza si pe care le transforma din nou in semnal analogic, accesibil utilizatorului la iesirile de linie sau speacer.

Convertorul analogic/digital realizeaza transformarea unui semnal analogic in cel binar proportional cu amplitudinea semnalului.

Aceasta operatie presupune doua etape:

- o prima etapa numita esantionare, in care la intervale constante de timp se extrage din semnaliul analogic esantioane, adica dreptunghiuri cu inaltimea egala cu amplitudinea senmnalului din momentul extragerii,

- a doua etapa constand in cuantizarea esantioanelor obtinute, prin care se exprima amplitudinea acestora. Amplitudinea fiecarui esantion este exprimata in cod binar cel mai apropiat (prin 8, 16 sau 32 biti), precizia fiind cu atat mai mare cu cat nr de biti este mai mare (rezulta o dinamica mai mare). Cuantizarea defineste precizia conversiei in nr de biti.

Partile componente ale placii sunet sunt reprezentate de mixerul analogic format din multiplexoare analogice care permit controlul proportiilor in care fiecare sursa de semnal participa la semnalul de iesire rezultat. Mixerul prermite selectarea sursei de intrare ce va fi esantionata.

Audio codec-ul (codor/decodor) este format din convertoare digital/analogice si analog/digitale, fiind conectat direct la mixer, realizeaza transformarea semnalului primit sau creaza semnal datorita instructiunilor primite.

Generatorul FM si tabela cu forme de unda (wave table) sunt facilitati de generare de sunet (sinteza audio). O memorie ROM si RAM si un controller central ce forneaza chip set-ul placii de sunet. Producatori de chip set-uri de sunet OPTi, Crystal, Ensoniq, ESS, Yamaha, Creative Labs.

Caracteristicile unei placi de sunet. + dupa doua criterii:

raspunsul in frecventa, fiind determinat de generator. In cadrul unui sistem audio permite inregistrarea si redarea unei benzi cuprinse intre 20Hz - 20KHz

distorsiunile armonice totale masoara linearitatea unei placi sunet. Apare ca o masura a acuratetii cu care sunetul este redat. Orice element neliniar provoaca distorsiuni sub forma de armonici. Cu cat procentul de distorsiuni este mai mic cu atat calitatea sunetului este mai buna (claritate - sub1%).

Interfata midi este un concept de comunicare pt instrumente electronice bazate pe interfete seriale. Comunicarea are loc pe baza unui protocol, fiind astfel posibil conectarea mai multor instrumente de la producatori diferiti. Midi poseda o serie de instructiuni de comanda numite midi events. Daca se conecteaza o orga electronica la o placa sunet, atunci se pot controla sunetele generate de placa de sunet. Din punct de vedere tehnic apasarea unei clape duce la aparitia unui midi event care comunica placii de sunet ce are de facut. Cu o intrerfata midi se poate transforma calculatorul inrt-un studio de montaj (mixaj).

Standardul MPU-401 defineste o interfata cu aparate midi care apare chiar daca extensiile midi sunt sau nu prezente pe placa. Acest standard se instaleaza odata cu driver-ul placii de sunet. Placa sunet este o componenta care pe langa o IRQ si adrese de domenii I/O, foloseste mai multe canale DMA.

Tipuri de fisiere sunet. Wave (*.wav) ofera posibilitati de prelucrare a unui sunet caruia, dupa esantionare si digitizare i se adauga un header in care se specifica printre altele frecventa de esantionare si nr de biti pe care+++ semnalului.

Midi (*.mid) contine sunete provenite de la instrumente muzicale electronice. Ele pot fi redate cu chip set-ul FM sau wave table din placa de sunet.

*.mod contine sunete originale cat si sunete predefinite ce prin interpolare pot genera intreaga gama a unui instrument.

Cel mai folosit standard de fisier de sunet este *.mp3 (MPEG 3). Prezinta o codare cu pierderi (reduse, insesizabile pt urechea umana), spatiu redus (1/10 fata de wav) 1 min = 1MB. Pt redarea lor se foloseste frecvent programul Winamp.

Alte tipuri de fisiere de sunet: *.au, *.snd, *.vqf.

Conectarea calculatorului cu alte echipamente

In aceasta categorie se inscriu comunicatiile realizate cu ajutorul porturilor seriale, porturi paralele, a interfetelor de mare viteza (USB, Fire Wire).

Portul serial este interfata seriala asincrona, utilizata pt conectarea mouse-ului, a echipamentelor periferice cu interfata seriala (modem, imprimanta, plotter), pt comunicarea intre calculatoare dar si pt conectarea la PC a oricarui dispozitiv cu interfata seriala (cititor de banda). Este asincrona deoarece nu exista nici un semnal de sincronizare sau ceas astfel incat caracterele pot fi transmise la orice interval de timp. Atributul serial se refera la transmiterea datelor pe o linie, bitii succedandu-se in serie pe masura ce sunt transmisi.

Transmisia seriala este reglementata de norma RS-232C (Reference standard 232C). Inainte de inceperea transmisiei intre doua echipamente, emitatorul si receptorul trebuiesc setate identic in ceea ce priveste viteza de transmisie, nr de biti de date, nr de biti de stop, si in plus felul paritatii (specificate de utilizator). Bitul de paritate se obtine prin insumarea valorilor tuturor bitilor de date. Bitul de start are intotdeauna valoarea "0", iar cel de stop - valoarea "1".

Inima unui port serial o reprezinta receptorul/transmitator asincron universal - UART, care controleaza conversia datelor din formatul paralel existent pe magistrala calculatorului in format serial, precum si invers. De fiecare data cand un port serial primeste un caracter, el trebuie sa atentioneze procesorul activand o linie de intrerupere (IRQ). In configuratie standard intalnim doua porturi seriale denumite COM1 (foloseste IRQ4 si adresa I/O 3F8h) si COM2 (IRQ3 si adresa I/O 2F8h), in plus pot aparea COM3 (functioneaza impreiuna cu COM1) si COM4 (functioneaza cu COM2). Cand se instaleaza un fax-modem sigur va folosi un port serial si de cele mai multe ori apare pe COM3 (intern sau extern?), pot aparea probleme la instalarea unui modem o rezolvare poate fi data de dezinstalarea din BIOS a portului serial COM2.

Interfata RS-232C defineste o intrerfata mecamnica, electrica si logica intre doua echipamente numite DTE (Data transfre equipament) reprezentat de calculator, si DCE (Data carrier equipament), reprezentata de modem, placa retea. Standardul RS-232C defineste 25 de linii de semnal, dintre acestea fiind necesare pt o transmisie seriala asincrona doar 11. In plus IBM a definit un standard pe 9 linii pt comunicare seriala. Semnalele portului serial integrat pe placa de baza sau pe placi multiple I/O ajung la conectorul DB25 sau DB9 (conector tata) atasati carcasei calculatorului la modelele AT iar la ATX apar conectati pe placa de baza.

Tipuri de conexiuni

Pt o transmisie seriala se definesc conexiuni simplex, half duplex si full duplex.

In cazul simplex transmisia se efectueaza intr-un singur sens, fie de la DTE la DCE, fie invers.

In cazul half duplex atat DTE cat si DCE pot lucra ca transmitatoare sau receptoare, dar nu simultan. Pt a stabilii cine este receptor sau transmitator la un moment dat se utilizeaza doua semnale: RST (registred to send) si CTS (Clear to send), ambele fiind folosite intr-un protocol denumit hand shake.

In cazul conexiunii full duplex, transmisia datelor are loc in ambele sensuri iar partenerii de comunicatie nu se asteapta unul pe celalalt.

Conectarea PC to PC fara modem. Pt conectarea a doua calculatoare aflate la distanta mica (sub 15 m) se pot folosi porturi seriale a caror conexiune se realizeaza cu ajutorul unui cablu null-modem. Conexiunea intre doua calculatoare folosind porturile seriale se poate realiza folosind aplicatia direct call chanel din Windows, alplicatie cuprinsa in grupul communication (aplicatia nu se instaleaza la un setup conventional al OS). Substituentul MS-DOS in cazul conectarii a doua calculatoare este aplicatia Norton Commander prin actionarea comenzii link. O conexiune calculator-calculator cu ajutorul porturilor seriale se face in regim master/slave sau host/guest.

Porturile paralele

Sunt folosite indeosebi pt conectarea imprimantelor dar pe ele se pot conecta unitati CD externe, unitati ZIP, scaner, stroner (cititor de banda magnetica). Portul paralel are 8 linii pt transferarea simultana a tuturor bitilor unui octet si alte cateva linii pt control si sincronizare. Intr-un calculator pot exista pana la 3 porturi paralele. In momentul pornirii calculatorului, BIOS detecteaza porturile si le afecteaza denumirile LPT1, LPT2, PLT3. In general PLT1 foloseste IRQ7 si adresa I/O 378h. Cu toate ca interfata paralela a fost constituita exclusiv ca mediu de redare, IBM a modificat-o facand o interefata bidirectionala. Acest fapt introdice un alt standard numit EPP (Ehanced paralel port) care permite rate de transfer intre 1,5 si 2 MB/s. Daca se doreste utilizarea facilitatilor EPP cablul utilizat trebuie sa fie un cablu EPP si perifericele utilizate trebuie sa cunoasca acest mod. Pt acest standard afectarea pinilor ramane aceeasi dar functionarea unor linii noi trebuiesc configurate in control manager. Un alt standard a fost pus la dispozitie in anul 1992.

ECP (Extended capabiliti port) - standard ce ofera aceeasi rata de transfer ca EPP, in plus avand posibilitatea de a emite si receptiona si atunci cand calculatorul este ocupat cu alta sarcina. In plus ECP permite o comprimare a datelor utilizand standardul RLE, comprimare care se realizeaza folosind semnale ce vor fi reprezentate prin nr de repetari.

Portul paralel cunoaste in total 5 moduri de operare:    compatibiliti (4 biti),

neble (8 biti),

byte,

EPP,

ECP.

Primele trei moduri stabilesc doar standardul portului paralel si sunt reunite sub denumirea de SPP (Standard paralel port).

USB (Universal serial bus)

Este o interfata de mare viteza care poate atinge rate de transfer de 12 - 40 MB/s. Pe aceasta interfata se pot conecta orice tip de periferice care sunt dotate cu un conector USB, fiind in primul rand vizate echipamente de genul audio, video, echipamente care au nevoie de rate de transmisie mari. Se mai pot conecta tastaturi, imprimante, mouse. USB apare ca o interfata seriala, + transmisia datelor se face pe un singur canal in mod half duplex sau full duplex. Perifericele utilizarte se conecteaza cu ajutorul unui conector cu 4 fire pe care se transmit semnalele notate cu V bus, D+, D-, GND. Datele sunt transmise diferential prin D+ si D-, iar canalul V bus este un traseu de putere care permite alimentarea aparatelor de mici dimensiuni (consumatori mici). Este de tip PnP fiind autodetectat in momentul conectarii, fiecare periferic fiind dotat prin standard cu registrii care furnizeaza informatii proprii de conectare. Sistemul de operare incarca driver-ele in mod dinamic, astfel driver-ul este autoinstalat in momentul conectarii si dezinstalat cand perifericul sau unitatea centrala iau hotararea deconectarii. Dupa instalarea driver-elor perifericul cere o alocare de banda, aceasta fiind alocata in mod dinamic in functie de cerintele fiecarui periferic. La nivel fizic datele sunt transmise in pachete in mod sincron sau asincron, pachetul fiind cea mai mica unitate de transmitere a datelor. USB defineste patru tipuri de transfer: control,

intrerupere,

izocron

masiv.

++ de USB au fost elaborate in ideea de a putea fi folosita o mai mare diversitate de echipamente. Toate echipamentele trebuie sa suporte modul control destinat configurarii si informatiilor de stare transmise intre unitatea centrala si periferic. Modul izocron este echivalent cu modul sincron si este destinat asigurarii unui acces sigur si constant la bus. Este folosit pt o largime de banda fixa si o toleranta sporita la erorile de transmisie si este folosit in special pt sistemele de video si audio conferinte. Intreruperea este dinamic alocata componentei care face legatura cu utilizatorul. O cerere neces+ de o comunicatie nu este facuta dar + trebuie setate+. Transferul de tip masiv este destinat in principal scanerelor si camerelor video digitale si le permite acestora sa dispuna de toata largimea de banda disponibila a magistralei, din acel moment. Din punct de vedere al sistemului de operare, comunicarea se face p+ reprezentat de pipes de date, cate una pt fiecare transfer de date deschis. Aceste conducte sunt de toua tipuri: sincrone si asincrone in functie de perifericele care le deservesc.

Interfata 1394 sau Fire wire este o interfata seriala de foarete mare viteza care permite rate de transmisie de pana la 400 MB/s si este planificata sa ajunga la rate de 1GB/s. Este vazuta ca o conexiune de viitor, permitand conectarea multor tipuri de echipamente. A aparut datorita cererii mari de calitate a transmisiei audio/video. Specificatiile acestei intrefete au fost elaborate de Apple in anul 1986, fiind botezata Fire Wire, dar s-a impus greu pe piata neavand suport Intel decat in ultimul timp. Interfata 1394 are multe elemente in comun cu USB: realizeaza o incarcare dinamica a driver-elor, echipamentele contin registrii de stare si control, transferul se face cu alocare de largime de banda si dimensiune in timp.

Alte interfete pt conectarea perifericelor. IrDA (Infrared development asociation). Acest standard utilizeaza radiatia infrarosie pt conectarea calculatorului la diverse echipamente sau la alte calculatoare.

WAP (Wireles aplication port).

Modemul (modulator-demodulator)

S-a impus ca periferic intre interfata seriala a calculatorului si linia telefonica. Semnalul de la portul serial al unui calculator este preluat de un modem extern prin intermediul unui cablu, este transformat in semnal analogic modulat care apoi este transmis pe linia telefonica la un alt modem. Cel de-al doilea modem extern demoduleaza semnalul primit, il transforma in semnal digital si apoi in formatul necesar interfetei seriale si il trimite la portul serial al calculatorului.

Modemul intern se instaleaza ca oricare alta placa interna conectata la magistrala calculatorului. Sunt asemanatoare ca schema bloc cu cele exterioare, lipsindu-le insa interfata RS-232C.

Standardizarea transferului de date. Modularea pe partea emitatorului si demodularea de partea receptorului, trebuie sa se realizeze in acelasi mod facand necesara o standardizare. Pe langa viteza de transfer si forma codarii se reglementeaza si controlul erorilor si al compresiei datelor. Un modem poate lucra full dupledx si half duplex, cea din urma fiind o comnexiune specifica pt fax, conexiune cu numele de G3. Majoritatea normelor pt transferul de date lucreaza in mod full duplex. Pt ca modemurile sa se inteleaga intre ele trebuie sa utilizam aceiasi metoda de modulatie.

Se folosesc modulatia in frecventa - FM,

modulatia in faza - PSK (Phase shift key)

modulatia in quadratura - QAM (Quadrature amplitude modulation).

Fiecare rata de transfer foloseste o alta metoda de modulare. Pt obtinerea unor rate de transfer mai bune exista doua posibilitati: marirea largimii de banda a liniei telefonice (standardizata la valoarea de 3100Hz, cuprinsa in spectrul voce, 300 - 3100Hz) sau transferarea unei cantitati mai mare de date in unitatea de timp prin folosirea unei metode de modulare mai performante. Incepand cu norma V22 care garanteaza + 1200 bps (biti per secunda) se foloseste modulatia in faza. Urmatoarea treapta pt accelerarea transferului a reprezentat modularea in quadratura, dubland rata de transfer. Pt a trece de pragul de 9600bps, dat de norma V32 se folosesc etaje suplimentare de codare in faza si amplitudine, standardul primind denumirea de V32 bis, asigurand rate de 14400 bps. S-a ajuns apoi la 33600 bps prin configurarea etajelor modulatoare in functie de caracteristica liniei de transmisie. In cazul standardului V34 este masurata capacitatea liniei telefonice si abia apoi se configureaza etajele modulatoare, viteza de transfer a secventei si parametrii filtrelor.

Ultima realizare o reprezinta rata de transfer de 57600 bps, conditia fiind ca cel care receptioneaza datele si cel care le emite sa fie conectati la o centrala digitala.

Corectia erorilor se refera la posibilitatea pe care o au unele modemuri de a identifica erori si a retransmite automat datele care par a se fi deteriorat in timpul transmisiei. Ca operatia de corectie sa functioneze ambele modemuri trebuie sa fie aduse la acelasi standard. Pt corectia erorilor exista doua standarde compatibile intre ele: MNP4 si V42. In ambele cazuri datele sunt transmise sincron pe linie. V42 ofera o rata de transmisie cu pana la 20% mai buna folosind algoritmi de detectie mai inteligenti.

Compresia datelor se refera la posibilitatea pe care o au modemurile de a compacta datele pe care le transmit. In functie de tipul fisierului putandu-se realiza o compresie de pana la 50% din dimensiunea originala, dublandu-se practic rata de transfer. Pt compresia datelor exista doua standarde compatibile: MNP5 si V42 bis, cel din urma mai performant.

Apelarea modemului. In modemul in care prin software-ul de comunicatie se formeaza un nr de telefon, releul incorporat in modem comuta linia telefonica de pe telefonul auxiliar pe modem si modemul formeaza sau transmite la centrala nr exact de telefon. Daca postul apelat se prezinta la apel, modemul apelat sesizeaza acest lucru si ambele incearca sa cada de acord asupra unei rate de transfer (protocol), cu exceptia cazului in care se foloseste standardul V34, unde lucrurile se intampla astfel: modemul apelat transmite un semnal de recunoastere care caracterizeaza norma cea mai buna pe care poate transmite. Daca difuzorul modemuliui este pornit, in timpul acestei proceduri poate fi auzit un sunet. Daca modemul apelat nu este + semnal corespunzator, primul modem transmite intr-o norma inferioara. Lucrurile se repeta pana cand se stabileste norma corespunzatoare de transmisie. Acest mod de lucru este greoi si introduce multe erori. Din aceasta cauza V34 foloste o alta tehnica numita V8. Ambele modemuri transmit la inceput cu 300 bps corespunzator normei V21. Modemul care apeleaza transmite o lista cu toate standardele cunoscute de el. Modemul apelat selecteaza din aceasta lista modul in care poate lucra si trimite noua lista inapoi. Modemurile incep sa transmita in cel mai performant mod comun, transmisia incepand cu emisie si receptia de semnale de test privind natura performantelor liniei. Cu aceasta ocazie sunt colectate informatii despre viteza de transmisie, configurarea filtrelor si + de frecventa. Astfel informatiile sunt comparate de modemuri si analizate si apoi sunt integrate in transmisie. Aceasta procedura se numeste hand shake si in momentul in care a reusit, modemurile incep sa transmita efectiv.

In exprimarea ratelor de transfer apar doua unitati de masura: baud si bps (biti/sec). 2400 baud inseamna ca receptorul poate sesiza 2400 de altrernante ale semnalului intr-o secunda + tipul modularii pt a vedea cati biti sunt transmisi intr-o alternanta a semnalului. Doar in cazul normei V21 rata exprimata in bps si cea in boud se confunda, deoarece 1 bit se transmite la fiecare alternanta. Pt toate celelalte standarde de modulare folosite fac ca nr de bps sa fie un multiplu al ratei exprimate in boud.

Modemurile externe sunt in general mult mai performante decat cele interne, fiind conectate la portul serial si neconsumand din resursele sistemului, ++, corectia si compresia datelor se efectueaza prin hardware. In cazul modemurilor interne s-a renuntat la implementarea hard a corectiei datelor, lucru ce le transforma in mari consumatoare de resurse. Print instalarea unui modem PnP intr-un sistem acesta va ocupa un port serial numit COM3. Modemurile mai vechi care nu pot fi instalate decat pe COM2 lucreaza numai dupa ce dezinstalam acest port din BIOS.

Sistemul de operare Windows are un mod de detectie automat a noilor device-uri (echipamente), mod ce tine de tehnologia PnP. In cazul in care sistemul de operare nu a detectat componenta instalata fizic se poate trece la o recunoastere manuala a modulului folosind pictograma (icon) din Control panel. Windows va incerca detectarea portului si a tipului de modem. Daca avem de-a face cu un modem extern in timpul acestei proceduri el trebuie sa fie pornit si racordat la portul serial. De multe ori este recomandat sa fie conectat si la linia telefonica. Modemurile interne se pot conecta pe ISA, PCI sau mai nou pe porturile dedicate pt comunicatii AMR (produs de AMD) sau CNR (Intel). Acestea din urma sunt unitati modem soft, device-ulrile respective ne mai avand functii de codare si compresie, putand fi vazute mai mult ca interfete intre sistem si priza telefonica. Daca detectarea modemului a esuat se poate face instalarea modemului prin selectarea manuala a tipului de modem. Daca este detectat de Windows 95, Windows 98 dupa instalarea modemului se impune o restartare, lucru care nu este obligatoriu in Windows NT sau 2000.

DTE - sistem    rata maxima de transfer interna de 115200 bps

DCE - modem    rata maxima de transfer pe linia telefonica de 57600 bps

Un modem de o anumita viteza poate functiona in general la toate ratele inferioare. Neexistenta driver-elor pt un anumit tip de modem poate fi sulplinita de driver-ele generice ale Windows-ului, putandu-se incerca instalarea unui modem ca fiind standard modem la o anumita viteza. O instalare incorecta a unui modem il poate face sa apara ca functioneaza pe porturi seriale gen COM 7 sau 5. Exista insa si tipuri de modem care se instaleaza pe un alt COM decat primele patru si apoi cu ajutorul unei aplicatii de configurare este setat sa lucreze pe cel mai mic port serial disponibil (CLM Cirrus Logic). Realizarea unei conexiuni cu ajutorul unui modem foloseste aplicatii si protocoale specializate. Se poate realiza o conectare calculator-calculator (PC to PC) prin intermediul retelei telefonice. In acest sens Windows vine cu aplicatia Hyperterminal, dar pe un calculator pot fi instalate si alte aplicatii pt +++. Aplicatia Phone dialer folosita cu un modem ce are si functia voice poate transforma calculatorul in aparat telefonic, aplicatie care permite legarea calculatorului ca pe un telefon la o retea de calculatoare se numeste dial up networking si intr-o instalare corecta se instaleaza in network neighborhood un dial-up adapter. Acesta este in fapt o placa de retea facand posibila conexiunea calculatorului intr-o retea.

O retea de PC functioneaza pe baza unor protocoale, cel mai folosit la Internet fiind protocolul TCP/IP (Transfer controll protocol/internet protocol), reuniune de doua protocoale, unul care se ocupa cu controlul transmiterii iar celalalt cu interfata proprie de retea a calculatorului. Orice calculator conexat la o retea ce functioneaza pe baza acestui protocol are o adresa proprie numita IP adress, o adresa determinata unic de o combinatie de 32 biti. Pot exista pe Internet 232 adrese fixe (DNS - ? name service). Internetul este vazut ca o retea la nivel mondial bazata pe protocolul TCP/IP, retea in care conexiunile sunt realizate pe diverse medii: linie telefonica publica, linii inchiriate, cablu coaxial, CATV (cabluri din retele TV), fibra optica, unde radio, satelit.

Dispozitive de intrare

Tastatura

De-a lungul timpului au fost dezvoltate mai multe tipuri de tastaturi. Dupa nr de taste se diferentiaza in:   

PC XT cu 83 taste

AT cu 84 taste

AT extinsa cu 101 sau 102 taste

Native Windows cu pana la 104 taste

In prezent se produc tastaturi care pot avea in plus si alte dispozitive de indicare incorporate - pointing device (pana la 18). Tastatura extinsa reprezinta standardul curent, disponibila in cateva variante compatibile intre ele, la care principiul de functionare este acelasi. Tastatura se poate atasa la sistem folosind mufe DIN cu 5 pini sau Mini DIN cu 6 pini.

O tastatura consta dintr-o serie de contacte montate intr-o retea numita matricea tastelor. Cand este apasata o tasta un procesor aflat in tastatura o identifica prin detectarea locului din retea care arata tipul tastei respective. De asemenea procesorul tastaturii interpreteaza cat timp sta tasta apasata si poate transmite ++apasarile multiple. Un buffer de 16 octeti aflat in tastatura opereaza asupra tastarilor rapide sau multiple trimitand sistemului succesiv. Tastatura se conecteaza cu sistemul printr-o legatura seriala care transmite si receptioneaza datele in bloc de 11 biti din care 8 sunt biti de date +++. Desi legatura este seriala ea nu este compatibila cu interfata seriala RS-232C.

Controller-ul de tastatura se afla integrat pr placa de baza. Cand primeste informatii de la tastatura activeaza IRQ1 si trimite informatiile la procesorul sistemului. Daca se tine o tasta apasata, aceasta devine automat repetitiva (tipematic), fapt ce inseamna ca trebuie trimis codul corespunzator in mod repetat placii de baza. Tastatura AT are cate un ++ programabil pt rata de repetare (tipematic rate) si pt intarziere (tipematic delay). Atunci cand se apasa o tasta procesorul tastaturii citeste locatia comutatorului din matricea tastaturii. El trimite apoi controller-ului aflat pe placa de baza un bloc serial de date continand codul derecunoastere al tastei. Chipul integrat pe placa de baza traduce codul de recunoastere real al tastaturii si il transmite procesorului sistemului. In cele mai multe cazuri atunci cand este apasata o tasta, contactul se face cu mici intreruperi. +sunt operate+ cateva cicluri inchis/deschis rapide,+++ verticala a comutatorului se numeste bounce iar procesorul din tastatura trebuie sa il filtreze, sa il deosebeasca de o tastare rapida efectuata de utilizator. Tipurile de contacte pt tastatura pot fi clasificate in mecanice si cu efect capacitiv.

Cele mecanice pot fi cu cleme metalice, cu element spongios cu calota de cauciuc sau cu membrana elastica. Un comutator mecanic cu cleme metalice este alcatuit din doua cleme elastice repartizate una pe X si una pe Y + la apasarea capacului tastei se face + intre acestea la + un arc impinge capacul + in pozitia de repaus pt a da un efect tactil mai putrernic apare o combinatie de cleme cu arc ce da senzatia de basculare la apasarea tastei. Contactul cu clema are o durata de viata de 20.000.000 de actionari. Sunt foarte traince si de multe ori au si contacte cu autocuratare, totodata+ ele ofera o perceptie tactila excelenta ce le situeaza pe locul doi intr-un clasament al tastaturilor.

Comutatoare mecanice cu element spongios. Contactul electric+++ si se + printr-un burete cu calitati elastice + montat in partea inferioara a unui miez noale actionat de tasta. La apasare comutatoruluintactul placa conducatoare inchide un circuit de pe cablaj. La eliberarea lui arcul de revenire impinge tasta la loc, elementul spongios atenuand + antrenand contactul. Buretul diminueaza reculul dar da totusio senzatire de moliciune. Principalul' acestui tip de comutatoare o reprezinta perceptia attactila iar sistemele cu asemenea careau tastaturirecurg la o stratagema, dand diverse semnale sonore in difuzorul intern. Comutatoearele cu calota de cauciuc oflosesc in loc de arc o calota de cauciuc + + + +. Cand se apasa o tasta, axul actioneaza perpendicular + face + sa opuna rezistenta iar apoi sa cedeze brusc. Cand a cedat elementul + o perceptie ++ pastila de grafit formand contactul de dedesupt. La eliberarea tastei calota revine la forma inistiala. Rezistenta cauciucului la +++ ofera o perceptie tactila trzonabila ' pastilei de grafit este folosita pt rezistenta ei la coroziune si pt actiunea de autocuratare asupra contactelor de dedesupt.

Tastatura cu membrana este o varianta a celei cu calota in care tastele nu sunt separate ci sunt modelate impreuna intr-o folie cre sta presata + de cauciuc + fiind utilizata foarte mult sunt recomandate in medii vitrege deoarece folia se poate modela impreuna+ si sigila. Comutatoarele capacitive sunt singurele comutatoare nemecanice. Sunt mai scumpe dar sunt mai rezistente la + si coroziune. Comutarea nu se produce prin contact mecanic direct + ci prin detectarea modificarilor produse asupra capacitatii circuitului. Cand se apasa tasta axul ei deplaseaza placa superioara spre placa fixa, modificand capacitatea, lucru ce este detectat de un circuit comparator din tastatura. Acest tip de comutator este imun la coroziune si murdarie, nu are probleme de instabilitate verticala (bounce) si este cel mai durabil, rezistand la 25.000.000 de actionari. Tastatura se livreaza cu nu cablu prevazut la capatul dinspre sistem cu un conector.

Acesta poate fi DIN sau MiniDIN (PS/2).

Corespondenta pinilor la mufa DIN: prin pinul 1 se transmite un semnal de ceas, prin 2 - date, pinul 4 fiind conectat la masa (GND), pinul 5 la +5V iar pinul3 fiind neconectat. La mufa MiniDIN pe pinul 1 se transmit date pe 5 semnalul de ceasm pinul 3 este legat la masa ,pinul 5 la +5V , pinii 2 si6 fiind neconectati. Conectorul pt mouse pe o placa de baza ATX sunt tot MiniDIN cu 6 pini insa daca se monteaza tastatura in loc de mouse si invers, acestea nu vor functiona.

MOUSE

Un mouse este compus dintr-o carcasa, o bila de cauciuc, doua sau trei butoane si un cablu flexibil cu 4 sau5 fire prevazut cu un conector de interfata+ pt atasare la sistem. Miscarileea bilei sunt transformate in semnal electric care se transmite sistemului. Conectorul folosit + va depinde de interfata utilizata. Mouse-ul comunica cu sistemul printrun driver de mouse sau este inclus in software-ul de sistem. Interpretarea miscarii este simpla; doua role, una ptinterpretarea pe axa x si alta pt y sunt rotite de miscarea bilei pe masa. Rolele sunt conectate la mici discuri prevazute cu obturatoare (fante) care in mod alternativ permit sau nu trecerea luminii. Miscarea lor este detectatarminata de senzori optici care urmtresc modul in care o lumina infrarosie clipeste pe masura ce ++ obtureaza sau nu raza de lumina. Modelele bazate pe acest principiu se numesc mecano-optice si sunt cele mai utilizate astazi.

Microintrerupatoarele (microswitch) sunt conectatela circuitul integrat la care sunt conectati si senzorii optici. Circuitul codifica informatia primita de labutoane si de la detectorii luminosi si le transmite catre portul de mouse din calculator, care poate fi COM sau PS/2. Pt a trimite serial + portul serial al calculatorului alimentarea pt mouse trebuie realizata prin tensiuni+ una pozitiva si una negativa. Inainte de lansarea in executie a driver-ului serial RST ++ are modul low , -12V, intrand in executie trece in hi, +12V in gol. Deoarece circuitul integrat din mouse se alimenteaza din semnalul RST+ care actioneaza+ prin scaderea nivelului la valoarea de +6V si -6V. un alt tip de mouse este cel care lucreaza cu un pad special numit grid pad.

Mouse-ul find+ optic el reflecta lumina a doua LED dispuse in unghi drept spre + fototranzistorii aflati in mouse. Reteaua foarte fina a grid padului asigura impulsurile care definesc miscarea mouse-ului. Tipurile de interfata pt mouse + la calculator se face prin trei dispozitive: seriala - COM sau USB, port dedicat pt mouse pe placa de baza - PS/2, interfata de magistrala - placa adaptoare. O metoda des intalnita de conectare a mouse-ului o reprezinta intrerfata seriala. Deoarece pt comunicarea mouse-PC sunt necesari doar 4 biti de semnal, in conector pinii respectivi lipsesc.

Mouse serial poate fi conectat la oricare dintre cele doua porturi seriale ale unui calculator. La initializarea sistemului driver-ul de mouse examineaza porturile pt a determina la care dintre ele este conectat mouse-ul. Cum un mouse nu este conectat direct la sistem nu el este cel care ii folosesrtre resursele ci portul serial corespunzator lui.

Portul pt mouse PS/2. Cele mai multe calculatoare noi se livreaza cu port dedicat pt mouse. Conectorul frecvent folosit este MiniDIN. Conxiunile portului pt mouse duc de fapt la acelasi controller de tip 8042 folosit si pt tastatura. Conectarea mouse-ului la portul dedicat este cea mai buna metoda pt ca in acest mod nu se pierde nici un conector dre interfata si nici un port serial. Resursele standard folosite de un port pt mouse sunt IRQ12 si adressele de I/O 60h si64h. interfata de magistrala cu mufa pt mouse este folosita in sistemele care nu dicpun de un port dedicat sau de un COM liber.



Trackpoint este o tastatura care are o maneta cu varf de cauciuc intre tastele B,H si G. apasandarea maneta cu degetul se poate misca cursorul pe ecran. Maneta nu se misca si nu este un joystick, in schimb are un capac din cauciuc Semiconductoric ce contine traductori de presiune. Sistemul a fost implementat de IBM pe sistemele Laptop. Track ball este un dispozitiv a carei bila trebuie miscata manual pt a deplasa un cursor pe ecran. Modelele mai noi de mouse mai contin butoane aditionale, in general pt functia de scrool. Aceasta se poate realiza cu aplicarea unei mici rotite atasate la mouse sauchiar cu actionarea unui mic joystick implementat pe mouse.

Necesitatea si rolul retelelor de calculatoare

O retea de calculatoare este un sistem de comunicatie care are la capete calculatoare (aceste calculatoare se numesc HOST- uri sau GAZDE). Nu exista restrictii privitoare la marimea, destinatia ori tipul hosturilor, fiind posibile sisteme eterogene (diferite) de comunicatii. Din aceasta perspectiva vom privi la fel un calculator PC sau un supercalculator; unele hosturi pot fi dedicate unor actiuni specifice: servere de tiparire, servere de fisiere, de obicei acestea deservesc alte host - uri. Host - urile care nu sunt neaparat dedicate, interactioneaza direct cu persoanele care le utilizeaza = utilizatori = useri.

Un PC (Personal Computer) a fost conceput pentru a satisface necesitatile de prelucrare ale unui utilizator (mono user). Pe masura extinderii ariei de raspandire a PC - urilor, accesul unui singur utilizator la resursele sistemelor de calcul a constituit un impediment major, ceea ce a condus la realizarea retelelor de PC-uri (sisteme multiutilizator).

Principalele avantaje oferite de o retea sunt:

Ø      partajarea fisierelor (de ex. accesarea simultana a unei baze de date de catre mai multi utilizatori);

Ø      protejarea software-ului de baza (conduce la reducerea costului cumpararii licentelor de software pentru fiecare PC, se cumpara un singur pachet multiutilizator);

Ø      partajarea unor resurse hardware (memorie externa, imprimanta, scanner etc.);

Ø      flexibilitatea in extindere, prin adaugarea ulterioara a unor noi PC-uri, ca statii de lucru;

Ø      posta electronica (utilizatorii pot comunica si schimba fisiere);

Ø      securitatea datelor confidentiale (accesul la retea este protejat, nepermitandu-se accesul unor utilizatori neautorizati);

Ø      managementul centralizat al datelor;

Ø      utilizarea unor sisteme de operare diferite pe workstation-urile retelei.

Tipuri de retele

Retelele de calculatoare se clasifica in functie de mai multe criterii, cele mai importante fiind legate de modul de conectare a statiilor de lucru si de distanta la care se realizeaza comunicarea.

Din punct de vedere a distantei si a modului de conectare an vederea realizarii schimbului de informatii, retelele de calculatoare se impart in doua mari categorii:

Ø      retele locale care conecteaza fizic calculatoare aflate la distanta mica (aceeasi camera, aceeasi cladire);

Ø      retele care asigura comunicarea intre calculatoare aflate la mare distanta (in orase diferite sau tari diferite);

O retea locala de calculatoare - LAN (Local Area Network) conecteaza host-uri aflate in apropiere (in aceeasi camera sau la distanta de pana la cativa zeci de metri). Aceste retele folosesc tehnologia ETHERNET, TOKEN-ING (acestea opereazain general la viteza de 10Mbps=mega biti /sec si conexiunile sunt realizate cu cablu coaxial sau torsadat) si FIBRA OPTICA (acestea ating viteze >= 100Mbps).

O retea WAN (Wide Area Network), conecteaza calculatoare din diferite orase si tari. Tehnologia WAN foloseste diverse suporturi de comunicatii: linie inchiriata (viteza de 14.400bps), fibra optica, satelit (atingand viteze < =154Mbps).

O retea MAN (Metropolitan Area Network) reprezinta un intermediar intre LAN si WAN. O astfel de retea acopera un intreg oras si functioneaza, de multe ori la viteza unui LAN. Suportul de comunicatie este de asemenea divers:

linii telefonice comutate (dial-up) cu viteze intre 9.600 bps si 33.000 bps;

linii telefonice dedicate (linii de transmisie de date, linii inchiriate) cu viteze de pana la 128Kbp = kilo biti/sec;

cablu coaxial de 10Mbps;

cablu TV (infrastructura sistemelor de televiziune prin cablu);

transmisie prin radio;

transmisie prin laser.

O retea INTERWORK, reprezinta conectarea intre doua sau mai multe retele; de fapt este vorba de comunicare intre doua calculatoare plasate in doua retele diferite.

Calculatorul care are rolul de a face legatura intre doua retele (router) este denumit:

Ø      bridge, pentru retele de acelasi tip;

Ø      gateway, pentru conectarea a doua retele diferite din punct de vedere al software-ului de retea (de exemplu o retea NOVELL cu o retea BANYAN).

Arhitectura unei retele locale depinde in mare masura de topologia folosita in realizarea retelei. Prin topologie se intelege modul de dispunere a cablurilor pentru interconectarea tuturor statiilor de lucru (W.S.). Alegerea variantei de retea mai are in vedere tipul prelucrarilor, protocolul de comunicatie, dimensiunea si caracteisticile cablurilor, costul de instalare, modul de administrare, etc.

Din punct de vedere al topologiei, retelele locale se impart in trei mari categorii care sunt:

Ø      retea cu topologie liniara (ETHERNET);

Ø      retea cu topologie in inel (TOKEN-RING);

Ø      retea cu topologie in strea (ARCNET);

Topologia liniara (bus) consta intr-un singur tronson de cablu, pe care sunt legate WS - urile.

Topologia in inel este similara cu cea liniara, cu deosebirea ca are o forma circulara.

Topologia in stea consta intr-o cutie centrala sau concentrator (hub), din care se ramifica un numar de cabluri pentru conectarea WS-urilor.

Sisteme de operare pentru retele

Reteaua de PC-uri este privita ca si sistemul de calcul, ca un ansamblu de doua componente: hardware si software. Chiar daca din punct de vedere fizic echipamantele au fost interconectate, fara existenta sistemului de operare pentru retea (componenta logica), reteaua nu poate fi operationala, deci nu poate functiona.

Sistemul de operare pentru retea cuprinde trei componente principale:

q       sistemul de operare al server-ului;

q       utilitarele de retea;

q       software-ul pentru conectarea workstation-urilor.

Sistemul de operare al server-ului reprezinta "creierul" retelei, care furnizeaza functiile cheie necesare operatiilor de baza in retea (sistemul de fisiere, gestionarea memoriei, organizarea sarcinilor de prelucrare etc.).

Utilitarele de retea ruleaza sub controlul sistemului de operare al serverului, asigurand utilizatorilor atat servicii de baza (partajarea fisierelor si inregistrarilor), cat si servicii complexe (inregistrari SQL ale bazei de date etc.).

Software-ul pentru conectarea workstation-ului realizeaza legatura dintre sistemele de operare ale WS-urilor si sistemul de operare al server-ului. Software-ul de comunicatii asigura protocoalele de comunicatii, ce permit transmiterea si circulatia pe retea a cererilor si raspunsurilor solicitate de catre diversi utilizatori ai retelei. Software-ul pentru conectarea WS-urilor se afla in statia de lucru a utilizatorilor, impreuna cu sistemul de operare al WS-ului (MS-DOS, WINDOWS, OS/2, UNIX, Macintosh).

Pana nu demult, cel mai cunoscut si raspandit software pentru retele de calculatoare era sistemul de operare NetWare realizat de firma Novell (de aceea se intampla adesea ca vorbind despre retele sa se foloseasca termenul de retele Novell). Fiecare utilizator conectat la retea are drepturi limitate de acces, stabilite de administratorul retelei. Utilizatorii sunt recunoscuti printr-un nume si o parola care sunt introdu-se de fiecare data cand acestia doresc sa se conecteze de la statia de lucru individuala la server.

Spre deosebire de alte retele, de exemplu LAN - tastic in care toate statiile de lucru impart aceleasi responsabilitati, varianta Novell cu server dedicat, desi mai scumpa s-a impus datorita performantelor ridicate pe care le ofera (viteza mult mai mare, flexibilitatea si fiabilitatea sistemului cu asigurarea integritatii fizice a datelor, exploatarea relativ simpla, cu asigurarea protectiei fondului de date din punct de vedere logic, prin nivele de parole).

Prin interconectarea retelelor, se ofera posibilitatea oricarui utilizator dintr-o retea sa aiba acces la informatiile cuprinse pe oricare calculator din cadrul sistemului de retele (in functie de drepturile de acces pe care utilizatorul le detine).

Exploatarea retelei se poate face de catre utilizatori singulari (utilizatori obisnuiti, operatori si administratorul de retea) sau de catre grupuri de utilizatori. Utilizatorul obisnuit lucreaza la o statie din cadrul retelei, avand, in general, un acces restrictiv la resursele retelei (functie de drepturile de acces acordate de administratorul de retea).

Operatorul poate primi si o serie de drepturi de acces suplimentare (trustee), care sa-i permita si accesul la o serie de utilitare ale software-ului de retea.

Administratorul de retea (supervizorul retelei) este cel care raspunde de intreaga retea si care beneficiaza de toate drepturile de acces oferite de sistemul de operare. El este cel care stabileste drepturile de acces ale utilizatorilor obisnuiti si ale operatorilor.

Grupurile de utilizatori sunt constituite din acei utilizatori asociati anumitor aplicatii, cu drepturi egale asupra unor fisiere de date etc. De exemplu se poate transmite un mesaj simultan numai unui grup de utilizatori.

Protocoale de retea


Comunicarea intre doua sisteme de calcul se realizeaza prin descompunerea ei in subsarcini specifice si apoi o abordare in etape a implementarii, in conformitate cu descompunerea fixata.

Un protocol este un set de reguli si conventii ce se stabilesc intre participantii la o comunicatie in vederea asigurarii bunei desfasurari a comunicatiei respective. Un protocol este independent de continutul mesajelor care se schimba in cadrul comunicatiei. Fiecare din regulile unui protocol fixeaza sarcinile a doi protagonisti:

emitatorul (sursa comunicatiei);

receptorul (destinatia comunicatiei);

Comunicatia, mai ales cea care implica echipamente electronice este relativ complexa. Aceasta este cauza pentru care realizarea ei se face pe nivele, care pot fi implementate si gestionate mai usor. Se creeaza astfel o ierarhie, numita FAMILIE DE PROTOCOALE. Componenta de pe un anumit nivel 'i' interactioneaza in trei directii:

Ø       interactiunea pe orizontala
este aceea in care nivelul 'i' al unui protagonist inteactioneaza cu nivelul 'i' al partenerului de la capatul celalalt al comunicatiei, relatia dintre ei desfasurandu-se conform. protocolului 'i'.

Ø      interactiunea pe verticala cu nivelul inferior i-l are ca scop transmiterea spre acest nivel a sarcinilor pe care acesta din urma trebuie sa le execute astefel incat mesajul sa ajunga la partenerul de pe nivelul 'i', respectiv sa preia de la acesta mesajele provenite de la partenerul de pe nivelul 'i' de la capatul celalalt al comunicatiei.

Ø      interactiunea pe verticala cu nivelul superior i+l are ca scop primirea de la acest nivel a sarcinilor pe care acesta din urma trebuie sa le execute a.i. mesajul sa ajunga la partenerul lui de pe nivelul 'i+1', respectiv sa i se predea acestuia mesajele provenite de la partenerul de pe nivelul 'i+1' de la capatul celalalt al comunicatiei.

Pe parcursul comunicatiei intre calculatoare au fost elaborate mai multe familii de protocoale ca de exemplu:

modelul OSI;*

modelul TCP/IP;*

modelul XNS (PEX/SPP) = Xerox Network System;

modelul SNA = IBM System Network Architecture;

modelul NetBIOS = de la IBM;

modelul UUCP = Unix to Unix Copy;

*=cele mai raspandite;

Modelul O.S.I. (Open System Interconection)

Structura modelului OSI este un model de descriere a nivelelor de actiune in comunicatia intr-o retea, model elaborat intre anii 1977 si 1994 de catre I.S.O. (International Standards Organization). Mai este numit si modelul de interconectare a sistemelor deschise si este organizat pe 7 nivele care sunt:

nivel fizic (physical layer), care are rolul de specificatii electronice, mecanice si de transmisie;

nivel de legatura de date (data link layer), care fixeaza o legatura fara erori in jurul unei linii de transmisie;

nivel retea (network layer) ce fixeaza si ruteaza fluxul de date intre capetele comunicatiei;

nivel transport (transport layer) - ofera cel mai inalt nivel de servicii, incluzand, multiplexare si control de flux;

nivel sesiune (session layer), gestioneaza dialogul intre aplicatii sau utilizatori;

nivel prezentare (presentation layer) - indica sintaxe comune folosite intre aplicatii sau utilizatori;

nivel aplicatie (application layer) ;

Majoritatea modelelor de protocoale sunt organizate doar pe patru nivele (intr-un nivel sunt insumate mai multe nivele consecutive ale modelului OSI), ca in figura de mai jos.

 

Independenta intre nivele de protocoale

Atat specificatiile OSI, cat si ale familiilor implementate pe baza acestuia asigura o relativa independenta intre nivele, in sensul ca inlocuirea unui protocol de pe un anumit nivel nu atrage dupa sine inlocuiri si la alte nivele.


De exemplu atat TCP/IP cat si XNS sunt prevazute la nivel proces cu o componenta de manevrare de fisiere numita TFTP (Trivial File Transfer Protocol); aceasta apare in doua ipostaze care sunt:

Ø      client - care cere un serviciu de transfer

Ø      server - care executa acest serviciu

Concepte si tehnici folosite in comunicatii

REPETOR (e utilizat la nivel 1) - este un echipament electronic care copiaza semnalul electronic, inclusiv zgomotul, de la un segment de retea la urmatorul; frecvent astfel de dispozitive sunt folosite in retelele ethernet;

BRIDGE (e utilizat la nivel 2) - muta entitati de transfer ale acestui nivel, numite 'frames' sau cadre, intre doua retele vecine; este un 'dispozitiv inteligent', care nu numai copiaza dintr-o parte in alta, ci si controleaza validitatea continutului transferat;

ROUTER (e utilizat la nivel 3) - muta entitati de transfer ale acestui nivel, numite 'pachete' de la o retea la alta si ia decizii privitoare la traseul (retele intermediare) care urmeaza sa-l parcurga pachetul pentru a ajunge la destinatie;

GATEWAY = este un termen generic ce se refera la interconectarea intre doua sau mai multe retele; de exemplu in 'comunitatea TCP/IP', acest termen se refera la rutarea nivel retea; uneori, acest termen descrie soft-ul care efectueaza o serie de conversii specifice pentru nivelele superioare din retea;

Termenii de bit, octet si locatie de memorie sunt notiuni primare utilizate in sistemele de calcul (host-uri):

Incapsulare, multiplexare, fragmentare, comutare.

Aceste operatii, frecvent folosite in comunicatii, sunt perechi doua cate doua. Una din componente actioneaza la sursa cand se genereaza informatia, iar cealalta la receptia de la destinatie.


Incapsulare si dezincapsulare

Termenul de incapsulare se refera la completarea datelor transmise la fiecare nivel dintr-o familie de protocoale, cu o serie de informatii care vor fi folosite de protocol pentru validarea transmisiei la nivelul respectiv. Operatia se desfasoara incepand cu nivelele superioare catre cele inferioare. Dezincapsularea este operatia inversa; la receptie, aceste 'suplimente de informatie' sunt folosite spre a verifica validitatea entitatii de informatie primite de la partenerul de pe acelasi nivel; apoi sunt eliminate si restul de informatie este transferat nivelului superior.


Multiplexare si demultiplexare

Prin Multiplexare se intelege combinarea mai multor elemente intr-unul singur. Pentru a se pastra consistenta, fiecare element component trebuie sa poarte cu el o informatie prin care sa precizeze de unde provine. Operatia inversa, Demultiplexarea, desface un element in componentele sale, pe care le repartizeaza destinatarilor corespunzatori.

Fragmentare si reasamblare

Majoritatea protocoalelor limiteaza superior lungimea unei entitati (pachet, mesaj, frame) de transmis. Aceasta limita este indicata de o constanta numita MTU = Maximum Transmision Unit. In cazul in care dimensiunea datelor care urmeaza a fi transmise depasesc valoarea MTU, are loc actiunea de fragmentare. Prin aceasta, se realizeaza o decupare a informatiei de transmis in fragmente de maximum MTU octeti care vor fi transmise ca si entitati separate. In prealabil in antetul fiecarui fragment se inscrie un numar de identificare a entitatii in ansamblu, un numar intreg ce indica numarul de fragmente care compun entitatea si un numar de ordine a fragmentului in cadrul entitatii. Fiecare fragment este transmis ca un pachet de sine statator catre destinatar. Din aceasta cauza, este posibil ca doua pachete componente ale aceluiasi mesaj sa parcurga drumuri diferite de la sursa la destinatie, mai mult ordinea sosirii fragmentelor la destinatie poate fi una aleatoare. Odata ce au sosit toate fragmentele la destinatie, urmeaza operatia de reasamblare, care pe baza n

umarului de secventa reface entitatea in forma initiala. Fragmentarea si reasamblarea se aplica nu numai direct intre sursa si destinatie, ci si pe portiuni intermediare intre cele doua

capete. Aplicarea ei se poate face, intr-un fel sau altul, la orice nivel al unei familii de protocoale.

Fragmentarea / reasamblarea prezinta atat avantaje cat si dezavantaje; principalul dezavantaj este acela ca admite mesaje oricat de lungi. Principalul dezavantaj este acela ca indiferent de lungimile mesajelor, sunt executate prelucrari specifice fragmentarii / reasamblarii rezulta deci ca va creste timpul total de prelucrare.

Avem nevoie de o mai mare putere de prelucrare a datelor si de viteza sporita in schimbarea lor. Retelele de calculatoare pot asigura ambele cerinte.

Topologia retelei, infrastructura ei, sistemul de operare sunt cateva puncte forte ale unei retele de calculatoare. Daca ele nu sunt alese cu grija, vom avea ca rezultat o retea amorfa, plina de probleme de comunicatie, care ne va descuraja si va umbri notiunea de retea de calculatoare.

Notiuni de infrastructura

Atunci cand se proiecteaza o retea de calculatoare, trebuie sa se cunoasca ce fel de cabluri se vor utiliza precum si topologia viitoarei retele.

Cablurile se impart in mai multe categorii :

- UTP (Unshielded Twisted Pairs ) - cablu cu 4 perechi de fire de cupru

fara ecran.

- Thin Coaxial Cable - cablu subtire de cupru ecranat.

- Thick Coaxial Cable - cablu gros de cupru ecranat.

- Fiber Optic Cable - cablu fibra optica

- AUI Cable - cablu de legatura . Este de doua feluri : subtire si gros.

- Stacking Cable - Cablu de legatura intre mai multe echipamente de

retea.

Cablul UTP (10BaseT) - are impedanta de 100 ohmi. Are in interior (de obicei) 4 perechi de fire de cupru torsadate si codificate dupa culoare (portocaliu, albastru, verde, maro). Sunt utilizate in retele 10Mbs - 10Base-T, 100Mbs - 100Base-TX. Conectarea echipamentelor se face la capetele cablului. Este interzisa conectarea unui echipament aditional pe parcursul cablului. Legatura de retea se face intotdeauna pe perechi de fire si nu pe fire separate. De obicei se utilizeaza perechea portocalie

si cea albastra.

Categoria 5 se impune, in general, pentru toate felurile de retele de 10Mbs si 100Mbs dar exista si infrastructuri pentru 10Mbs create cu cablu categoria 3.

Fibra optica - este compusa (in general) din doua fibre optice introduse in plastic, la capete avand conectoare speciale in functie de tipul retelei in care sunt utilizate.

Fibrele optice pot fi unimodale (are atenuare mica si se poate face o singura legatura de date) sau multimodale (au atenuare mare dar se pot face mai multe transmisii deodata). Cablul AUI este netorsadat si poate fi gros si subtire. Are o lungime de maxim 50m in cazul cablului gros AUI si 15m in cazul cablului subtire AUI.

Este folosit de obicei pentru conectarea unui nod la cablul gros.

Lungimea maxima admisibila la UTP intre doua statii sau doua echipamente este de 200m pe cand la cablu subtire este de numai 185m. Securitatea in ceea ce priveste intreruperea comunicatiei este superioara la UTP deoarece un segment fizic deconectat inseamna pierderea unui echipament, iar la cablu subtire inseamna pierderea retelei. Securitatea datelor este superioara in fibra optica data fiind constructia ei. Raportul pret - performanta este minim in cazul retelelor pe UTP, ele fiind cele mai raspandite.

Echipamente de retea:

Echipamentele de retea sunt foarte raspandite si in functie de producator vom avea facilitati in plus fata de cele standard. Echipamentele se pot imparti in 4 categorii:

Ø     Hub

Ø     Bridge

Ø     Switch

Ø     Router

Hub-urile transmit semnalul amplificat dintr-o parte in cealalta a segmentelor fizice. Opereaza la nivelul fizic al modelului OSI. Pachetele nu sunt filtrate, deci orice pachet primit pe un port este transmis pe celelalte. Unii producatori introduc posibilitatea de administrare a hub-urilor prin atasarea de module (SNMP, switch, Hot Swap Cascade, etc).

Bridge-urile sunt echipamente de retea care actioneaza la nivelul legaturii de date si sunt utile atunci cand avem nevoie de descongestionarea retelei prin impartirea ei in doua domenii de coliziune. Au o logica de filtrare a pachetelor, pe baza adresei MAC si prin aceasta pot micsora traficul de date.

Switch-ul actioneaza si el tot la nivelul legaturii de date si poate gestiona mai multe legaturi deodata. Se comporta ca un bridge multiport. Are posibilitate de administrare.

Router-erele actioneaza la nivelul 3 OSI (nivelul pachet). Sunt folosite pentru dirijarea traficului, securitatea datelor, filtrarea pachetelor. Au latenta mare.

Latenta este diferenta intre momentul de sosire al pachetului in echipament si momentul de plecare al pachetului. Cu cat filtrarea este mai complexa, cu atat latenta este mai mare.

Hub

Asa cum s-a aratat mai sus, hub-urile doar amplifica semnalul nefacand nimic altceva. Unii producatori au adus imbunatatiri transformand hub-ul intr-un echipament puternic.

Hub-urile care permit modul SNMP si modul switch se pot transforma intr-un echipament care poate indeplini rolul de switch .

Balansarea traficului pe segmente este o facilitate introdusa prin adaugarea modulelor de mai sus - ceea ce inseamna gruparea statiilor de pe segmentele fizice in grupuri de dialog. Se poate introduce si un nivel de securitate la nivel de adresa MAC - intrusul este detectat si pachetele de date amestecate astfel incat sa nu mai existe posibilitatea de refacere - pe de alta parte portul la care intrusul s-a conectat poate fi deconectat din hub, pierzandu-se astfel legatura fizica.

Hot Swap Cascade este o facilitate care face ca un hub sa poata fi conectat si deconectat dintr-o stiva de hub-uri, fara ca celelalte hub-uri sa fie afectate si comunicatia sa fie intrerupta.

Conectarea in stiva sau cascadarea hub-urilor este bine determinata de producatori. Ea se poate face prin cablu UTP cu inversarea perechilor de comunicatie in cablu sau cu inversarea firelor de comunicatie in hub.

Pentru acest lucru, hub-ul este prevazut cu un buton MDI - MDI-X. In cazul in care firele de comunicatie sunt neinversate, butonul trebuie sa fie pe pozitia MDI-X, hub-ul inversand perechile in interiorul sau. Unii producatori au prevazut hub-urile cu un conector BNC pentru cascadare, astfel fiind salvat un port UTP (ex. 2 hub-uri cu 8 porturi cascadate prin UTP au libere 14 porturi; cascadate prin BNC vor avea 16 porturi libere). Cascadarea prin conector BNC presupune terminatori la ambele

apete ale conexiunii. Hub-urile pot fi conectate si prin stack cable (cablu special de cascadare), aceasta optiune fiind valabila doar la echipamentele prevazute cu un astfel de conector.

Dupa felul in care pot fi cascadate hub-urile se pot imparti in 3 categorii :

- hub-uri conectate conventional;

- hub-uri conectate multisegment;

- hub-uri conectate unisegment;

Hub-urile conectate conventional au toate porturile conectate pe o singura linie de comunicatie.

Hub-urile conectate multisegment au toate porturile conectate la o linie de comunicatie, fiind posibila mutarea lor de pe-o linie pe alta.

Hub-urile conectate unisegment au porturile conectate pe diferite la linii de comunicatie.

O facilitate care apare din ce in ce mai des la hub-uri este linia de comunicatie redundanta. Aceasta apare si la switch-uri si consta in introducerea unei linii de comunicatie care este folosita in cazul in care linia principala de comunicatie se intrerupe. In acest caz, linia de comunicatie secundara intra in functiune, fara ca utilizatorii sa sesizeze acest lucru.

Concluzii

Avantaje: datele sunt trimise cu minima intarziere, datorita lipsei filtrarii;

- transparenta;

Dezavantaje:- nu are corectie de erori;

- traficul este acelasi prin toate porturile;

- coliziunile 'trec' prin hub;

Concluziile de mai sus sunt valabile pentru hub-urile fara facilitati - acestea din urma aducand cu ele latenta, securitate, segmentare.

Switch

Au fost introduse ca o necesitate de latime de banda. In general, sunt folosite in retelele care au nevoie de un trafic mare de date catre unul/mai multe echipamente.

Switch-ul nu transmite datele catre toate porturile asa cum face hub-ul. De aceea, traficul prin retea scade datorita filtrarii pachetelor. Decizia de filtrare este simpla, switch-ul citind adresa de destinatie inainte de a selecta portul. Segmentarea duce la impartirea retelei in domenii de coliziune, transferul de date intre segmente facandu-se pe cat posibil simultan.

In acest mod se creeaza cai paralele de transfer a datelor intre segmente. Accesul in cadrul segmentului nu influenteaza restul retelei, aceasta ducand la descongestionare.

Switch-ul si bridge-ul aduc la zero contorul care numara echipamentele de tip repetor. Acest lucru inseamna ca daca intr-o retea de tip Ethernet avem cascadate 4 echipamente de tip repetor prin cablu UTP, nu se mai poate cascada un al cincilea. Intre doua configuratii de acest tip se poate interpune un switch sau bridge, fiind astfel posibila cascadarea mai multor repetoare (hub-uri). Daca adoptam metoda de a cascada hub-urile prin cablu stack, aceasta restrictie nu mai este valabila, dar intervine limitarea impusa de producator (de obicei maxim 8 hub-uri pot fi cascadate

prin stack cable).

Reteaua Ethernet functioneaza in modul half-duplex. Daca un echipament trimite date, in acelasi timp el nu poate primi datele de raspuns de la destinatar. Switch-urile pot opera in full-duplex, adica pot trimite si receptiona date in acelasi timp. Acest lucru este posibil intre switch-uri, cat si intre switch-uri si unele placi de retea.

Switch-urile, ca si hub-urile suporta linii redundante de comunicatie. Daca una din legaturi cade, cealalta este folosita, acest lucru facandu-se transparent pentru utilizator.

Dupa arhitectura interna, switch-urile pot fi grupate in :

- cu memorie partajata;

- cu cai de comunicatie punct-la-punct;

- cu bus partajat;

Switch-urile cu memorie partajata aloca, dupa necesitate, fiecarui port memoria necesara. Aceasta memorie este alocata dintr-un 'fond comun ' de memorie cu care este prevazut switch-ul. Switch-urile cu cai de comunicatie punct-la-punct asigura cai interne de comunicatie intre oricare porturi. Aceasta arhitectura are limita de scalabilitate deoarece atunci cand creste numarul de porturi, creste complexitatea retelei de comunicatie interna.

Switch-urile cu bus partajat folosesc o singura cale de comunicatie interna partajata dar fiecare port are un buffer de date.

Producatorii de echipamente de retea adopta solutii combinate. Astfel, se pot mixa solutia cu bus partajat cu solutia cu cai de comunicatie punct-la-punct, obtinandu-se un switch care poate mixa vitezele pe diferite porturi .

Switch-urile actioneaza la nivelul 2 OSI. Filtrarea pachetelor, se face utilizand adresa MAC. Latenta de transmisie a datelor este data de modul de filtrare a pachetelor. Unii producatori adopta 3 moduri de filtrare a pachetelor in functie de numarul de octeti care iau parte la decizia de filtrare a pachetelor:

1). Citirea adresei destinatie din frame-ul Ethernet, ceea ce inseamna citirea efectiva a 6 octeti. Adresa este cautata in tabela si se ia decizia de transmisie, daca este gasita. Acest tip decizional nu functioneaza in cazul in care segmentele participante au viteze de transmisie diferite. CRC este calculat pe masura ce datele sint transmise. Din acest motiv datele pot fi transmise cu erori.

2). Citirea a 64 octeti din frame-ul Ethernet, ceea ce inseamna adresa (dupa care se ia decizia de transmisie a datelor) cit si a unei bucati din partea de date, aceasta ducind la decizia de frame incomplet. In acest caz, se opresc frame-urile rezultate in urma unor coliziuni (de obicei sunt mai mici de 64 octeti).

3). Buffer-ul de date este de 1518 octeti, adica switch-ul stocheaza tot frame-ul Ethernet. Acest mod permite operarea in full-duplex, corectarea erorilor CRC si evident, a erorilor datorate coliziunilor.

In retelele de tip client - server poate apare congestia retelei, datorita traficului intens in care o resursa este apelata de mai multi utilizatori. In acest fel, traficul creste si poate depasi latimea de banda pusa la dispozitie de switch. Switch-ul poate controla acest lucru pasiv sau activ. Metoda de control pasiva presupune ca, atunci cind buffer-ul de date al switch-ului este plin, sa fie golit si sa se ceara o retransmisie a datelor. Metoda de control activa lanseaza semnal de coliziune pe toate porturile care nu utilizeaza buffer-ul, acestea intrand in procesul de retransmisie, dimensiunea buffer-ului fiind marita pentru actiunea in curs de desfasurare.

O solutie pentru marirea latimii de banda este port trunking. Daca avem 2 switch-uri cu 2 porturi de 100Mbps (pot avea pana la 4 porturi) dedicate, putem mari banda de 2 ori, adica viteza de comunicatie va fi de 200Mbps.

Legatura dintre echipamentele care ofera port trunking trebuie facuta cu acelasi fel de cablu. Liniile de comunicatie trunking sunt vazute ca o singura linie de date. Daca o linie de trunking se intrerupe, atunci switch-ul trece automat pe configuratia prestabilita, adica va comunica pe o singura linie de date.

Autosensing - reprezinta capacitatea de adaptare a portului la comunicatia maxima solicitata.

Retelele virtuale (virtual LAN) sunt importante pentru reducerea traficului cat si pentru cresterea securitatii. Retelele virtuale sunt o colectie de porturi care apartin aceluiasi domeniu de coliziune.

In principiu, ele pot fi configurate manual sau automat. Automatizarea consta in urmarirea automata a traficului, un timp determinat, si apoi gruparea porturilor in functie de necesitatile care au rezultat din monitorizare.

Concluzii:

Avantaje:

- nu au nevoie de configurare;

- au latenta mica;

- banda larga;

Dezavantaje:- nu are capabilitati WAN;

- securitate mica datorita modului de filtrare al pachetelor;

Bridge

Este un echipament de retea, folosit in general pentru impartirea domeniilor de coliziune in subdomenii sau pentru resetarea contorului de echipamente de tip repetor. Filtrarea pachetelor se face cu ajutorul adreselor MAC. Decizia se ia astfel: cand un pachet de date soseste la un port al bridge-ului, adresa destinatarului este cautata in tabela. Daca este in aceeasi parte de subretea, pachetul nu este transmis in partea cealalta . Daca nu este in aceeasi subretea, pachetele trec pe baza tabelei.

Daca destinatia nu este cunoscuta sau tabela este plina, pachetele se transmit in ambele subretele (flood it). Se pot utiliza filtre care sa dirijeze pachetele doar la destinatiile la care au acces. In acest mod, se introduce un nou nivel de securitate. Congestia retelei se micsoreaza.

Concluzii

Avantaje:

- segmenteaza traficul eliminand congestiile;

- are filtrare (simpla)

- aduce la zero contorul de treceri prin retea;

Dezavantaje:

- introduce intarzieri ale datelor prin retea;

Router

Este un echipament de retea, folosit la dirijarea traficului intre retele mari. Au flexibilitate marita in filtrarea pachetelor. Securitatea include de obicei si firewall. Ruta stabilita pentru transmisia pachetelor de date este transparenta pentru utilizator. Clientii transmit pachete in retea fara ca sa stie pe ce ruta ajung la destinatie. Daca router-ul nu cunoaste destinatia unui pachet, acesta este 'aruncat'.

Tabelele de rute se pot scrie manual sau se invata automat prin serviciul de broadcast. Invatarea automata consta in apelul de prezenta al fiecarui router la un timp bine determinat. In cazul in care vecinii sai directi nu primesc un apel, intrarea din tabelul vecinilor se sterge, acestia urmand a gasi o alta ruta pentru viitoarele pachete. Fiecarei rute ii este asociat un cost. Rutarea se face tinand seama de acest cost. Costurile pot fi asociate cu :

timpul minim de raspuns la trimitirea unui mesaj;

numarul minim de router-e prin care trece un mesaj pana la destinatie;

  • costuri predestinate, stabilite manual pentru fiecare router, costul total fiind suma minima a costurilor asignate;

Tabela de rutare manuala se scrie de obicei pe router-ele care nu sunt dedicate (server-e care pe langa alte servicii ofera si rutarea catre alte retele). Desigur, sistemele de operare mai noi precum si programele de rutare pot invata automat rutele.

Concluzii

Concluziile care se pot trage din cele prezentate vor fi util in alegerea echipamentelor potrivite pentru retea. Nu avem pretentia ca am acoperit toata gama echipamentelor cat si a facilitatilor oferite de producatori.

Este bine ca, inainte de a cumpara un echipament de retea, sa se consulte documentatia sosita cu echipamentul. Aici puteti afla daca echipamentul suporta linii redundante de transmisie, surse redundante de tensiune, port trunking, etc.





Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare



DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 2676
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved