DEFINIREA CONCEPTELOR DE BAZA ALE UNUI SISTEM DE CALCUL

DEFINIREA CONCEPTELOR DE BAZA ALE UNUI SISTEM DE CALCUL

Definitia sistemului de calcul

Un sistem de calcul (calculator) este un ansamblu de componente de doua tipuri :

Hardware = componente fizice si tehnice cu ajutorul carora datele se pot culege, verifica, transmite, stoca si prelucra (componentele care pot fi atinse).

Software = programe, proceduri, rutine care controleaza functionarea corecta si eficienta a elementelor hard (se mai numesc componente logice, deoarece nu au substanta).

COMPONENTELE HARDWARE ALE UNUI SISTEM DE CALCUL

Un calculator este alcatuit din unitatea centrala si dispozitivele periferice. Unitatea centrala este asamblata intr-o carcasa metalica si contine un numar de componente care realizeaza functiile de baza ale calculatorului. Din structura unitatii centrale fac parte:

placa de baza

microprocesorul

memoria interna

placile de extensie

dispozitivele de memorare

Placa de baza (motherboard)

Contine circuite electronice pentru integrarea tuturor componentelor calculatorului intr-un ansamblu cu functionare corecta. Pe placa de baza se amplaseaza microprocesorul, memoria interna si placile de extensie. Cele mai importante componente ale placii de baza sunt: soclul pentru microprocesor, controller-ul de intrare-iesire, soclurile pentru memorie, sloturile pentru extensie (conectori ai placii de baza care permit legarea unor dispozitive pe magistrala sistemului), chipset-ul (set de circuite aditionale care permit functionarea corecta a microprocesorului), BIOS-ul, memoria cache, ceasul si altele.

Microprocesorul

Denumit unitatea centrala de prelucrare(CPU=Central Processing Unit) este "creierul calculatorului", unde sunt prelucrate datele. Microprocesorul este un circuit integrat care executa instructiunile unui program, impreuna cu datele corespunzatoare instructiunilor. Atat datele cat si instructiunile se gasesc in memoria interna.

Microprocesorul este alcatuit din trei module:

unitatea aritmetico-logica : are rolul de a efectua operatiile aritmetice si logice

unitatea de intrare-iesire : asigura comunicatia dintre microprocesor si restul calculatorului. Exista doua magistrale interne prin care aceasta comunica cu restul componentelor: magistrala de date si magistrala de adrese. Pe aceste magistrale circula date, comenzi si instructiuni a caror viteza de deplasare depinde de doi factori: latimea magistralei( 8 biti, 16 biti, 32 biti, 64 biti sau 128 biti) si frecventa de tact a procesorului.

unitatea de control : coordoneaza intreaga activitate a microprocesorului.

O caracteristica importanta a microprocesorului este frecventa de lucru (tact). Frecventa de tact reprezinta numarul de pasi de lucru pe care ai poate face procesorul intr-o secunda. Frecventa se masoara in herti (Hz). Frecventa procesoarelor actuale este de ordinul gigahertilor (GHz).

Memoria

Memoria este de doua tipuri: memoria interna si memoria externa. Memoria interna este utilizata pentru stocarea temporara a datelor si programelor, pe timpul executiei lor.

Memoria externa este aceea care foloseste dispozitive de stocare (memorare) a datelor, cum ar fi: hard disk-ul, discheta, compact discul (CD), DVD, Flash-ul pe USB.

Memoria interna

Memoria interna este utilizata pentru stocarea temporara a datelor si programelor, pe timpul executiei lor. Datele care circula in calculator sunt in format binar (simbolurile 0 si 1), deci si stocarea lor in memoria interna se face in acelasi format.

Memoria interna este de doua tipuri:

• memoria RAM (Random Access Memory) - contine programele care sunt in executie si datele asociate acestora. Este o memorie volatila - continutul ei se pierde atunci cand calculatorul este deconectat de la reteaua electrica.
• memoria ROM (Read Only Memory) - contine date nevolatile pe care nu putem decit sa le citim. Datele din memoria ROM sunt inscrise o singura data, nemaiputand fi modificate, cat timp se utilizeaza calculatorul in cauza. Aceasta caracteristica o face adecvata pentru pastrarea unor informatii nevolatile, continute in BIOS (Basic Input Output System), de exemplu secvente de program executate in procedura de pornire a calculatorului.

Memoria cache este un mediu de stocare de mare viteza, putand fi incorporata in microprocesor (cache intern) sau o portiune din memoria principala sau o componenta independenta montata pe placa de baza (cache extern). Prezenta memoriei cache asigura un plus de performanta calculatorului.

Memoria virtuala reprezinta totalul memoriei care poate fi folosita de calculator-

interna sau de pe hard disk - dar care se acceseaza ca si cum ar fi memorie interna.

Unitati de masura a memoriei

Unitatea elementara de masura a memoriei este bit-ul (binary digit). Un bit poate memora o singura cifra binara (0 sau 1).

Byte-ul (octet-ul) = cea mai mica unitate adresabila de catre microprocesor.

1 Byte = 8 biti

1 KB (KiloByte) = 2¹⁰ Byti (octeti) = 1024 Byti(octeti)

1 MB (MegaByte) = 2¹⁰ KB = 2²⁰ octeti

1 GB (GigaByte) = 2¹⁰ MB = 2²⁰ KB = 2³⁰ octeti

1 TB (TerraByte) = 2¹⁰ GB = 2²⁰ MB = 2³⁰ KB = 2⁴⁰ octeti

Placile de extensie

Placa grafica - are rolul de a face posibila afisarea imaginilor pe monitor. Este inzestrata cu microprocesor propriu pentru efectuarea anumitor operatii, numit accelerator grafic si cu memorie proprie, numita memorie video. Imaginea afisata pe ecran este formata dintr-un ansamblu de mici suprafete patrate, numite pixeli. Numarul pixelilor care sunt afisati pe ecran se numeste rezolutie.

Placa de sunet - are rolul de a converti informatia binara in informatie analogica necesara boxelor pentru redarea sunetelor, sau invers, preia informatia analogica si o transforma in informatie binara.

Placa de retea - cu ajutorul placilor de retea se realizeaza cuplarea calculatoarelor la o retea.

Sursa de alimentare

Calculatoarele functioneaza prin utilizarea tensiunii continue. Sursa, componenta care se gaseste in interiorul unitatii centrale, are rolul de a transforma tensiunea alternativa, furnizata de reteaua electrica, in tensiune continua necesara calculatorului.

Dispozitive de memorare

Hard disk-ul - este principalul dispozitiv de stocare a datelor si programelor. Este un suport magnetic. Fizic, este alcatuit din mai multe suprafete circulare, plasate in jurul unui ax. Un cap de citire/scriere multiplu se deplaseaza deasupra lor, permitand astfel accesul direct la informatie. Pe fiecare suprafata se scrie pe ambele parti. Fiecare suprafata este organizata in piste, iar pistele sunt impartite in sectoare. Caracteristicile tehnice ale unui hard disk sunt: capacitatea de stocare, timpul de acces la date si viteza de transmitere a datelor.

Discheta (floppy disk) - dispozitiv magnetic de stocare portabil. Este formata dintr-o suprafata acoperita cu oxid de fier care memoreaza informatia prin magnetizare. Ea este protejata de un invelis de plastic. Dischetele sunt scrise / citite cu ajutorul unitatii de discheta.

Capacitatea de memorare = 1.44 MB.

CD-ul (Compact Disc)- este un suport optic de stocare a datelor, ce permite memorarea unei cantitati mari de date, la viteze apreciabile. Pentru memorare se foloseste tehnologia laser. Pentru citirea CD-urilor se foloseste unitatea de CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), iar pentru inscriptionarea CD-urilor se foloseste unitatea de CD-RW (Compact Disc ReWritable).

DVD-ul (Digital Video Disc sau Digital Versatile Disc) - suport optic de stocare a datelor, asemanator CD-ului, dar cu capacitate de memorare mult mai mare.

Memorii flash - sunt memorii speciale, portabile, de capacitati de memorare cuprinse intre 32 MB si cativa GB folosite pentru stocarea si transportul datelor. Dispozitivul de stocare care poate fi conectat la calculator prin interfata USB se numeste Flash Pen Drive USB.

Dispozitive periferice

Dispozitivele periferice sunt de trei tipuri:

dispozitive de intrare - cu ajutorul lor utilizatorul introduce date si da comenzi calculatorului

dispozitive de iesire - sunt folosite pentru a pune la dispozitia utilizatorului rezultatele prelucrarilor efectuate cu ajutorul calculatorului

dispozitive de intrare/iesire

Dispozitive periferice de intrare

Tastatura - este cel mai important dispozitiv de intrare prin care se transmit calculatorului datele ce vor fi prelucrate si anumite comenzi. O tastatura standard cuprinde mai multe grupe de taste: taste alfanumerice (pentru introducerea textului), taste numerice (pentru introducerea datelor numerice), taste de deplasare, taste functionale (au anumite functii in cadrul diferitelor programe), taste speciale (Enter, Tab, CapsLock, Shift, Ctrl, Alt, Del, Backspace, PrintScreen, Pause, Esc).

Mouse-ul - controleaza deplasarea cursorului pe ecranul monitorului si selecteaza comenzile din cadrul programelor conduse prin meniuri. Este un echipament care poate fi deplasat pe o suprafata plata. Este prevazut cu doua sau trei butoane.

Exista mouse-uri mecanice (prevazute cu bila prin care se inregistreaza miscarea mouse-ului) si optice (roulul bilei este

preluat de fotocelule).

Scanner-ul - dispozitiv care poate prelua textele sau imaginile tiparite pe hartie, transformandu-le intr-un format prelucrabil cu ajutorul unor aplicatii speciale. Imaginile obtinute prin scanare se salveaza pe discul calculatorului sub forma de fisiere-imagine de tip: bmp, jpg, gif etc.

Joystick-ul - este o maneta care se misca in toate directiile, controland astfel, deplasarea cursorului. Este asemanator mouse-ului, cu deosebirea ca in cazul mouse-ului miscarea cursorului inceteaza odata cu incetarea deplasarii, in timp ce, in cazul joystick-ului, cursorul continua sa se deplaseze in directia in care acesta este indreptat, incetand doar in momentul in care se revine in pozitia initiala (de repaos). Este utilizat in special la

jocurile pe calculator.

Touchpad-ul - este o suprafata mica sensibila la atingere, folosita ca dispozitiv de indicare a pozitiei la unele calculatoare portabile. Deplasarea cursorului pe ecran se face prin mutarea degetului pe touchpad.

Light pen-ul - dispozitiv care, prevalandu-se de un detector sensibil la lumina, este folosit pentru selectarea obiectelor de pe ecarnul calculatorului, prin indicarea directa a obiectelor.

Trackball-ul - este un echipament de intrare care poate fi asemanat cu un mouse asezat pe spate, intrucat deplasarea cursorului se face prin rotirea bilei si nu prin deplasarea echipamentului, reducand suprafata de lucru. Cu acest dispozitiv erau prevazute primele calculatoare portabile.

Microfonul - este utilizat pentru inregistrarea si digitizarea sunetelor cu ajutorul calculatorului. Este conectat la placa de sunet. Poate fi utilizat in telefonia prin internet sau la introducerea comenzilor verbale, daca interfata calculatorului permite asa ceva.

Camera digitala - are aspectul unui aparat de fotografiat clasic. Obiectivul aparatului proiecteaza imaginea pe un plan care sesizeaza intensitatile luminoase reflectate si convertesc semnalul receptionat in coduri digitizate pe care le stocheaza in memoria aparatului. Imaginile astfel obtinute pot fi descarcate ulterior pe hard discul calculatorului.

Webcam-ul - dispozitiv folosit pentru transmiterea imaginilor.

Dispozitive periferice de iesire

Monitorul - este dispozitivul standard de iesire. Exista doua tipuri de monitoare:

monitoare cu tub catodic (CRT) - iamginea se formeaza pe suprafata unui tub cu raze catodice pe acelasi principiu cu imaginea televizoarelor.

monitoare cu cristale lichide (LCD) - aceasta tehnologie se bazeaza pe o solutie cu cristale lichide asezata intre doua straturi de material polarizat. La trecerea curentului prin acest lichid, cristalele se asaza astfel incat opresc sau permit trecerea luminii.

Imprimanta - este dispozitivul folosit pentru afisarea pe suport de hartie a textelor si imaginilor. In functie de tipul lor, imprimantele pot lista alb-negru sau color. In functie de tehnologia utilizata, imprimantele pot fi:

matriciale (cu ace)

cu jet de cerneala

laser

Plotter-ul - este o imprimanta care listeaza pe formate de hartie mari (A2, A1, A0). Este de mare utilitate in domenii cum ar fi: arhitectura, constructii etc.

Boxele - sunt folosite pentru redarea sunetelor, fiind legate la placa de sunet. Sunt utile in cazul aplicatiilor multimedia.

Dispozitive periferice de intrare/iesire

Modemul - dispozitiv ce permite calculatorului sa transmita informatii pe liniile de comunicatie. Rolul lui este de modulator-demodulator, adica moduleaza semnalul digital transformandu-l in semnal analogic, respectiv demoduleaza semnalul analogic sosit pe linia telefonica, transformandu-l in semnal digital utilizabil de calculator. Modemul poate fi intern sau extern. De obicei, pentru comunicare sunt folosite dispozitive de fax-modem, care au rolul de fax si de modem.

Touch screen-ul - este un ecarn acoperit cu o folie transparenta rezistenta si sensibila la atingere. Selectarea elementelor de pe ecran se face cu ajutorul degetelor.

Multifunctionalele - echipamente care inglobeaza imprimanta, scanner, copiator si fax-modem.

TIPURI DE CALCULATOARE

Exista patru tipuri de calculatoare:

calculatoare personale

minicalculatoare

calculatoare "mainframe"

supercalculatoare

Calculatoare personale (PC)

Se mai numesc si microcalculatoare. Au dimensiuni reduse, unele fiind chiar portabile. Ele pot fi conectate in retea, devenind utile in realizarea unor aplicatii distribuite.

Dupa modul in care sunt ansamblate, se disting urmatoarele tipuri de calculatoare personale:

Desktop - carcasa unitatii centrale este amplasata orizontal pe birou.

Tower - carcasa unitatii centrale este amplasata vertical.

Laptop, notebook - calculator personal portabil, construit dintr-o singura unitate, unde unitatea centrala este imbinata cu tastatura, mouse-ul, iar afisajul este cu cristale lichide. Are o sursa de alimentare independenta pe termen limitat (2-5 ore), dar poate fi alimentat si de la priza.

Personal Digital Assistant (PDA) - microcalculatoare speciale, de dimensiuni foarte reduse (pot fi tinute intr-o mana), avand o greutate de cateva sute de grame. Sunt denumite diferit, in functie de fabricant (PocketPC, palmOne, Handhelds). Sunt utilizate pentru stocarea numelor, adreselor si a altor informatii pentru corespondenta prin fax si e-mail.

Minicalculatoare

Minicalculatoarele sunt calculatoare create pentru realizarea unor aplicatii specializate: aplicatii multiutilizator, programarea masinilor cu comanda numerica, realizarea unor aplicatii in domeniul automatizarilor industriale, schimburi masive de date intre sisteme de calcul dispersate geografic etc. Unitatea centrala a minicalculatoarelor este mai complexa, structural si functional, decat a calculatoarelor personale.

Calculatoare "mainframe"

Prin caracteristicile constructive si performante, aceste tipuri de calculatoare sunt situate intre minicalculatoare si supercalculatoare. Aceste calculatoare au aparut primele. Au procesorul deosebit de complex, memorie interna de capacitate mare, sistem de intrare/iesire foarte dezvoltat, orientat pe gestionarea statiilor de lucru si a altor servere de capacitati mai reduse, permitand accesul multiutilizator. Acest tip de calculatoare necesita conditii speciale de instalare, alimentare si intretinere, ceea ce conduce la costuri ridicate de utilizare.

Supercalculatoare

Numite si transputere, sunt cele mai puternice tipuri de calculatoare electronice. Sunt caracterizate de complexitatea remarcabila a unitatilor centrale (procesorul poate fi compus dintr-un numar mare de microprocesoare), viteza de lucru foarte mare (peste 1 bilion de instructinuni /secunda), suporta calcul paralel, programare paralela. Costurile sunt ridicate, direct proportionale cu performantele lor. Sunt folosite intens in domenii care necesita prelucrari ale datelor de mare complexitate, cum ar fi: programele spatiale, reactoarele nucleare, proiectarea navelor si aeronavelor, meteorologie, seismologie etc.

SISTEME DE OPERARE

Sistem de operare reprezinta totalitatea programelor care gestioneaza alocarea si folosirea resurselor sistemului de calcul (procesoare, memorie, echipamente periferice, informatii memorate sub forma de fisiere) si asigura functionarea dispozitivelor periferice conectate la calculator si interfata dintre utilizator si calculator.

Functiile unui sistem de operare

Principalele functii ale unui sistem de operare sunt:

controlul executiei proceselor

alocarea eficienta a resurselor fizice si logice

facilitarea dezvoltarii de noi aplicatii

facilitarea gestiunii eficiente a datelor de catre utilizatori

asigurarea unei interfete intre utilizator si sistemul de calcul

Clasificarea sistemelor de operare

monotasking - executa un singur program (task) la un moment dat, realizand doua functii de baza:

Ø      incarcarea si executia programelor

Ø      asigurarea unei interfete cu dispozitivele periferice

multitasking - pe langa cele doua functii de baza, asigura suplimentar partajarea timpului intre programele care se executa si gestiunea alocarii resurselor sistemului.

Exemple de sisteme de operare:

monotasking: MS-DOS (MicroSoft - Disk Operating System), AppleDOS

multitasking: UNIX, LINUX (versiune a UNIX-ului), Windows

INTERFATA GRAFICA CU UTILIZATORUL

Numita si GUI (Graphic User Interface), reprezinta un ansamblu de componente grafice standard sau improvizate, cu ajutorul carora se realizeaza comunicarea eficienta si comoda cu utilizatorul sistemului de calcul.

Componentele de baza ale unei interfete grafice sunt:

• cursorul grafic - poate lua diferite forme (sageata, clepsidra etc.) in functie de natura activitatii desfasurate de sistemul de operare sau de aplicatie.
• dispozitivul de deplasare a cursorului - poate fi un mouse sau un trackball
• pictogramele (icons) - mici desene ce reprezinta sugestiv comenzi, fisiere sau aplicatii ce pot fi activate cu ajutorul mouse-ului.
• desktop-ul - portiunea de ecran in care sunt rezidente pictogramele si meniul sistemului de operare.
• ferestrele (windows) - zone ale ecranului in care se pot desfasura activitatile legate de introducerea datelor si afisarea rezultatelor pentru aplicatiile utilizatorilor.
• meniurile - contin, intr-o maniera structurata, comenzile pe care le pot executa aplicatiile sistem sau utilizator.