Calculatorul electronic -elemente fundamentale de structura si principii de functionare

Structura unui calculator electronic si modul de functionare a acestuia

Un sistem electronic de calcul constituie un ansamblu functional destinat prelucrarii automate a datelor furnizate de utilizatori in scopul obtinerii informatiilor. Pentru realizarea acestui obiectiv, acesta are nevoie atat de echipamente (componentele hardware), cat si de un set de programe (componentele software) care determina prelucrarile care se fac asupra datelor prin intermediul componentelor fizice ale sistemului de calcul.

Componentele unui sistem de calcul pot apartine uneia dintre urmatoarele categorii:

Hardware

Software

Firmware

Hardware-ul reprezinta componenta fizica a unui sistem de calcul, adica ansamblul de echipamente care alcatuiesc sistemul de calcul. Ele sunt formate din calculatorul propriu-zis si echipamentele periferice si sunt folosite pentru culegerea, stocarea, prelucrarea, redarea si transmiterea rezultatelor.

Software-ul reprezinta ansamblul de programe care fac posibila realizarea functiei sistemului de calcul, de prelucrare a informatiilor, si care constituie suportul logic de functionare a unui sistem de calcul. Intr-o traducere mot mot, software-ul inseamna "partea moale" a calculatorului, spre deosebire de hardware, "partea tare". Componenta software a unui sistem de calcul cuprinde la randul ei programe grupate in mai multe categorii, dupa natura problemelor pe care le rezolva. Comenzile sunt date echipamentelor prin intermediul unor programe speciale, numite programe de baza (software de baza). Ele formeaza sistemul de operare al calculatorului si sunt memorate pe suporturi magnetice sau optice, de unde sunt incarcate in memoria interna. O parte din programe sunt permanent rezidente in memoria interna si formeaza nucleul sistemului de operare. In afara celor doua elemente pentru realizarea prelucrarilor mai sunt necesare programele de aplicatii (software de aplicatii) care sunt specifice problemelor utilizatorilor si datelor supuse prelucrarii.

Firmware-ul este componenta de programe incarcate in memoria fixa ROM de catre producatorul sistemului de calcul. Aceasta componenta se afla la limita dintre hardware si software, reprezentand software-ul integrat in partea de hardware. Componenta firmware a unui sistem de calcul, setul de instructiuni microprogramate incarcate in memoria fixa ROM, defineste un anumit mod de functionare si, implicit, de utilizare a sistemului de calcul. Din acest motiv, firmware-ul trebuie sa fie suficient de redus pentru a nu particulariza excesiv sistemul de calcul. Prin utilizarea unor memorii cu citire-scriere nevolatile alaturi de memoria ROM se obtin componente cu microprogramare dinamica. Aceasta permite adaptarea secventei de programe fixe din ROM la incarcarea sistemului de operare.

De exemplu, componenta ROM-BIOS a sistemelor de calcul compatibile PC este o componenta firmware realizata prin microprogramare dinamica. Rolul componentei BIOS este de interfata intre hardware si software, oferind componentei software functii de baza pentru utilizarea hardware-ului. In acest fel se realizeaza independenta componentelor software fata de caracteristicile hardware specifice sistemului de calcul, eliberand in acelasi timp componentele software de detalii legate de modul de lucru al hardware-ului. Fiind realizata prin microprogramare dinamica, componenta firmware (BIOS) permite modificarea unor parametri de functionare ai PC-ului intr-o secventa speciala derulata in timpul procedurii de incarcare a sistemului de operare la pornirea sistemului de calcul.

1.1. Componenta hardware a sistemului electronic de calcul

Termenul de calculator electronic se refera la un sistem de calcul care indeplineste urmatoarele conditii:

dispozitivele de lucru sunt realizate din circuite electronice;

are memorie interna capabila sa memoreze date si programe;

efectueaza prelucrari in mod automat pe baza unui program.

In functie de procedeul de reprezentare a informatiei si de suportul fizic al informatiei, calculatoarele se clasifica in:

calculatoare analogice;

calculatoare numerice;

calculatoare hibride.

In sistemele de calcul analogice , informatia este codificata sub forma unor marimi fizice (intensitatea curentului electric, tensiunea, etc). Aceasta teorie a dus la aparitia calculatoarelor analogice care au constituit o generatie raspandita pe la mijlocul secolului 20.

Spre deosebire de sistemele de calcul analogice, sistemele de calcul numerice codifica informatia sub forma discreta (numerica). Calculatorul numeric este un sistem fizic care prelucreaza automat informatia codificata sub forma de valori discrete, conform unui program ce indica o succesiune determinata de operatii aritmetice si logice, avand la baza un algoritm de prelucrare. Datorita modului de realizare a componentelor constructive si a logicii de functionare a sistemelor de calcul numerice, informatia este reprezentata utilizand baza de numeratie Codificarea binara folosita pentru reprezentarea interna a informatiei in sistemele de calcul determina natura componentelor constructive care actioneaza asupra acesteia. Unitatea elementara de reprezentare a informatiei este cifra binara, care poate lua doua valori: 0 sau 1. Aceasta pozitie binara furnizeaza o cantitate de informatie de 1 BIT. In functie de natura informatiei ce se codifica si de dispozitivele care manevreaza informatia in sistemele de calcul numerice, se utilizeaza mai multe moduri de codificare a informatiei. In toate cazurile insa este vorba de o reprezentare binara a informatiei.

Calculatoarele hibride imbina procesarea informatiilor reprezentate in forma numerica cu cele reprezentate in forma analogica, comunicarea intre componentele discrete si cele analogice ale calculatorului realizandu-se prin intermediul convertoarelor analogo-numerice si a celor numerico-analogice.

Dintre aceste trei categorii de calculatoare, de cea mai larga raspandire se bucura calculatoarele numerice datorita avantajelor lor: precizia reprezentarii si prelucrarii datelor, universalitatea claselor de probleme.

Structura unui calculator numeric a fost definita in anul 1945 de catre John von Neumann. Astfel, in proiectul primului calculator cu program memorat, cu prelucrarea secventiala a instructiunilor si datelor, memorate impreuna in aceeasi forma si accesibile in acelasi mod (EDVAC - Electronic Discrete VAriable Computer) sunt precizate urmatoarele componente ale unui calculator electronic: unitatea aritmetica, unitatea centrala de control, unitatea de intrare, unitatea de memorie, unitatea de iesire. Aceasta structura se regaseste, intr-o forma sau alta, si la calculatoarele actuale. Se considera ca aceste calculatoare sunt cu arhitectura von Neumann.

In structura unui calculator distingem doua categorii de componente:

unitatea centrala

echipamentele periferice.

UNITATEA CENTRALA constituie componenta de baza a sistemului de calcul si este formata din:

unitatea aritmetico-logica (UAL) capabila sa efectueze operatiile aritmetice si logice;

unitatea de comanda si control (UCC) care dirijeaza functionarea intregului ansamblu, dand comenzi celorlalte componente.

memoria interna care pastreaza programele si datele in curs de prelucrare.

ECHIPAMENTELE PERIFERICE asigura comunicatia calculatorului cu lumea inconjuratoare. Se disting urmatoarele categorii de echipamente periferice:

echipamente periferice de intrare care permit citirea datelor (introducerea datelor in sistem): tastatura, mouse, cititorul optic

echipamente periferice de iesire cu ajutorul carora se extrag rezultatele sub o forma accesibila omului: imprimanta, ecran de afisare etc.

echipamente periferice de stocare care dispun de unitati de memorie auxiliara capabile sa stocheze, sub o forma direct accesibila calculatorului, mari cantitati de date: unitati de disc magnetic, unitati CD-ROM etc.

echipamente periferice de comunicatie care permit transmiterea datelor la distanta prin intermediul liniilor de comunicatie: cuplor, modem, etc.

Structura de principiu a unui calculator electronic se prezinta astfel:

Fig. nr. 1. Structura de principiu a unui calculator electronic

Functiile active, de prelucrare si control sunt realizate de UAL si UCC. De aceea se considera ca ele sunt componentele unitatii centrale de prelucrare (procesor). In literatura de specialitate se intalnesc si alte opinii cu privire la structura calculatoarelor electronice. Astfel, se considera ca unitatea centrala de prelucrare cuprinde memoria interna si procesorul (UCC+UAL).

La unitatea centrala de prelucrare se pot conecta diferite echipamente periferice, module de memorie, unitati de interfata si se obtin calculatoare avand diferite configuratii. Prin urmare, multimea tuturor componentelor care sunt asamblate si conectate pentru a realiza un sistem de calcul definesc configuratia sistemului de calcul respectiv.

Configuratia de baza reprezinta numarul minim de componente necesare pentru ca sistemul de calcul sa fie operational. Adaugarea unor componente suplimentare este oricand posibila pana la o limita admisa de unitatea centrala de prelucrare. Astfel, se poate realiza o configuratie ce corespunde cel mai bine necesitatilor utilizatorilor si posibilitatilor financiare ale acestora.

Chiar daca este vorba de calculatoare din clase diferite, ele se pot incadra in aceeasi arhitectura. Arhitectura este un concept mai general care defineste componentele sistemului de calcul din punct de vedere al functiilor, al performantelor si al compatibilitatii dintre ele. Arhitectura unui sistem de calcul defineste un ansamblu integrat de componente functionale, privite ca un tot unitar si avand ca scop realizarea unor functii la un anumit nivel de performanta.

Arhitectura discutata pana aici se refera la sisteme de calcul monoprocesor. Ele au cea mai mare raspandire. Elementele constitutive ale sistemelor monoprocesor sau chiar sistemele monoprocesor in intregime pot fi folosite ca blocuri functionale in realizarea unor organizari superioare. Este vorba de sisteme multiprocesor care presupun doua sau mai multe unitati de prelucrare identice sau diferite, fiecare considerandu-le pe celelalte la nivelul canalelor de intrare/iesire.

1. Componenta software a sistemului elctronic de calcul

Una din caracteristicile calculatoarelor electronice este efectuarea automata a prelucrarilor pe baza de program inregistrat. Programul este un ansamblu de instructiuni care realizeaza a anumita sarcina. Ansamblul programelor (software) permite utilizarea echipamentelor. Se disting trei mari categorii de software: software de baza, software de aplicatii, software intermediar.

Software-ul de baza (programele de baza) formeaza, in principal, sistemul de operare al calculatorului si este specific fiecarui tip de echipament. Asigura functionarea eficienta a resurselor fizice si logice ale sistemului. Calculatorul dispune de doua tipuri de resurse:

o resurse fizice, adica componentele hardware: procesorul, memoria interna, sistemul de intrare-iesire;

o resurse logice, adica componentele software: programele si datele.

Software-ul de aplicatii (programele de aplicatii) este specific problemelor rezolvate de utilizatori si este realizat fie de specialisti in programare, fie de utilizatori.

Odata cu extinderea utilizarii microcalculatoarelor a aparut un nou tip de software, numit software intermediar. Este vorba de instrumente software specializate (procesoare de texte, programe de calcul tabelar, programe de grafica etc.) care pot fi utilizate foarte usor si rapid in aplicatii.

Software de baza

Daca initial software-ul de baza se identifica cu sistemul de operare, odata cu noile evolutii in domeniu, apar diverse nuantari, incat putem distinge trei mari componente:

sistemul de operare propriu-zis;

programele utilitare;

programele de traducere.

Explicatia consta in faptul ca odata cu dezvoltarea si multiplicarea unei componente ea tinde sa devina independenta si trebuie tratata ca atare.

De obicei, software-ul de baza este pus la punct de firma constructoare a calculatorului si se livreaza odata cu acesta.

Sistemul de operare asigura exploatarea echipamentelor si difera in functie de tipul si marimea calculatoarelor. De obicei, un sistem de operare cuprinde:

incarcatoare de programe destinate introducerii in sistem a programelor de executat;

monitoare si supervizoare care asigura inlantuirea derularii lucrarilor, controleaza operatiile de intrare-iesire, semnaleaza incidentele de functionare;

programe care usureaza realizarea unor operatii curente cum sunt: formatare discuri, copiere fisiere, stergeri fisiere etc.

Calitatea sistemului de operare conditioneaza eficienta si performantele calculatorului. Un echipament foarte performant, dar cu un sistem de operare slab, va avea performante de utilizare mediocre.

Programele utilitare sunt programe specializate, livrate odata cu sistemul de operare sau separat de acesta, care extind o serie de facilitati ale sistemului de operare. Ele corespund unor functii bine definite ce se intalnesc frecvent. Numarul utilitarelor este azi impresionant si nu se poate face a clasificare riguroasa a lor. Dintre ele amintim urmatoarele tipuri:

utilitarele care extind suprafata cu utilizatorul (Norton Commander, Windows Explorer, Windows Commander, Dos Navigator)

utilitare care vin in sprijinul utilizatorului avansat, cum este, de exemplu, inginerul de sistem (Norton Disk Doktor, PC Tools, Norton Utilities etc.);

utilitare de arhivare-dezarhivare a datelor, utilizate pentru micsorarea dimensiunilor fisierelor fara pierderi de informatii (ARJ, PKZIP si PKUNZIP, WinRAR, WinZIP etc.);

utilitare de depistare si inlaturare a virusilor (numarul si varietatea acestora sunt impresionante - Norton Antivirus, Doctor Web, AVP, Virus Scan, Doctor Panda);

utilitare de optimizare a discurilor care optimizeaza amplasarea datelor pe disc in vederea reducerii duratei de acces la informatii (Disc Defragmenter, SpeedDisk);

utilitare de diagnosticare pentru determinarea configuratiei si testarea functionarii calculatorului (Check-It, Ndigs).

Programele traducatoare (translatoare) au rolul de a converti programele scrise de utilizatori intr-un anumit limbaj de programare (Basic, Fortran, Cobol, Pascal, C, etc.) in formate accesibile calculatorului (in cod-masina, respectiv in cod binar).

Pentru scrierea programelor sunt utilizate limbajele de programare, limbaje artificiale create de om care servesc la exprimarea, sub forma de instructiuni executabile de catre calculator, a algoritmului de rezolvare a unei probleme.

Programul scris intr-un limbaj de programare se numeste program sursa, iar limbajul sau, limbaj sursa. Codificarea programului este efectuata de traducator (translator). Fiecare instructiune a programului sursa este tradusa de translator intr-un grup de instructiuni cod-masina. In functie de destinatia functionala, translatorul poate fi asamblor, compilator sau interpretor.

Asamblorul este translatorul de programe scrise in limbaje de asamblare.

Prin compilare, programul sursa este tradus mai intai intr-un format obiect (program obiect). Acesta este un format intermediar care este completat cu module din biblioteci si consolidat prin editarea de legaturi (cu editorul de legaturi), din care rezulta programul in format executabil. Acesta poate fi oricand incarcat in memoria interna de la o anumita adresa si pus in executie.

Fig. nr. Translatarea programelor prin compilare

Odata pus in format executabil, programul poate fi oricand incarcat si pus in executie. Deci, traducerea programului sursa se realizeaza o singura data, iar executia este independenta de fazele anterioare.

Interpretarea presupune traducerea instructiune cu instructiune a programului la fiecare executie a acestuia. De aceea este o modalitate mai putin eficienta decat compilarea.

Translatorul, ca program, este dedicat unui anumit limbaj sursa si unui anumit tip (familie) de calculatoare. De exemplu:

compilatoare: COBOL, FORTRAN, PASCAL, C.

interpretoare: BASIC.

Software-ul de aplicatii

Programele de aplicatii sunt proiectate pentru a rezolva probleme specifice utilizatorilor. Corespund urmatoarelor domenii de activitate:

contabilitate, gestiune stocuri, gestiune personal etc. Sunt aplicatii caracteristice informaticii clasice care prelucreaza informatii bine structurate.

elaborarea planurilor de investitii, planuri de marketing etc. Sunt aplicatii destinate sprijinirii procesului decizional si opereaza chiar cu informatii semistructurate sau slab structurate.

calcule tehnice: rezistenta materialelor, prelucrari statistice etc.

Un program de aplicatii poate fi realizat, in conditiile concrete ale unei intreprinderi sau poate fi cumparat "la cheie" de la o anumita unitate specializata. In ultimul caz este vorba de produse-program comercializate. Actualmente, piata produselor program este in plina dezvoltare, atat in privinta software-ului de aplicatii, cat si a instrumentelor software specializate.

Instrumentele software specializate, aparute odata cu microcalculatoarele, permit utilizatorilor sa-si rezolve problemele fara a cunoaste metodele informatice sau limbajele de programare. Sunt mijloace de lucru specifice utilizatorului final. In aceasta categorie se incadreaza: procesoarele de texte (WordPerfect, Word, AmiPro etc.), programele de calcul tabelar (Lotus 1-2-3, Excel, Quattro Pro etc.), programele de grafica (Corel Draw, Harvard Graphics, PowerPoint etc.) si instrumentele software integrate (Works, Symphony, Microsoft Office, Perfect Office).

1.3. Unitatea centrala - structura si functionare

Unitatea centrala a calculatorului cuprinde memoria principala, unitatea de comanda si control si unitatea aritmetico-logica. Intre componentele unitatii centrale, precum si intre acestea si echipamentele periferice se realizeaza permanent schimburi de date si comenzi, mediate fizic de conductorii electrici care vehiculeaza informatia sub forma de impulsuri. Unitatea de comanda si control coordoneaza functionarea intregului sistem, stabilind legaturi prin schimburi de informatii si transmiterea de ordine si comenzi.

Schema functionala a unui calculator electronic pune in evidenta foarte bine aceste legaturi ( fig. nr. 3.).

Fig. nr. 3. Schema functionala a unui calculator electronic

Oricare ar fi datele prelucrate, structurate, stocate etc., ele circula in sistem sub forma unor impulsuri electrice ce tranziteaza circuitele. Din ratiuni tehnice, circuitele electronice au doua stari distincte (deschis, inchis; doua nivele distincte de tensiune, etc.). Cele doua stari distincte corespund cifrelor binare 0 si 1. Toate caracterele (alfabetice, numerice, speciale etc.) vor fi reprezentate in sistem sub forma unor combinatii de cifre binare 0 si 1.

Toate componentele calculatorului functioneaza sub supravegherea unitatii de comanda si control, singura capabila sa decodifice instructiunile programelor. Unitatea de comanda si control este legata de celelalte componente prin circuite de comanda prin care circula comenzile tot sub forma impulsurilor electrice. Aceste impulsuri declanseaza sau opresc functionarea unitatilor de intrare-iesire, unitatii aritmetico-logice in functie de comenzile decodificate din programul executat. Instructiunile care formeaza programul de executat sunt preluate prin intermediul unitatii de intrare si stocate in unitatea de memorie. Din unitatea de memorie, instructiunile sunt preluate si decodificate de unitatea de comanda si control. Dupa citirea datelor de intrare si stocarea in memorie, unitatea aritmetico-logica, pe baza ordinelor primite de la unitatea de comanda si control executa operatiile de prelucrare indicate asupra operanzilor identificati tot de unitatea de comanda si control prin adrese. Rezultatele obtinute sunt stocate la adresele indicate in unitatea de memorie. Ulterior, ele pot fi vizualizate sau extrase sub comanda unitatii de comanda si control prin intermediul unitatii de iesire.

Unitatea centrala cuprinde UCC, UAL si unitatea de memorie. Schema functionala a unitatii centrale este urmatoarea:

Fig. nr. 4. Schema functionala a unitatii centrale

Memoria principala sau memoria interna reprezinta un dispozitiv capabil sa inregistreze informatiile pentru a le furniza apoi sub forma impulsurilor electrice unitatii aritmetico-logice pentru executarea comenzilor primite de la unitatea de comanda si control.

In ultimii ani memoriile semiconductoare domina si sunt utilizate la majoritatea arhitecturilor cunoscute. Informatia este memorata folosind circuite care permit sau nu trecerea curentului electric. Aceste memorii sunt volatile si pentru a nu se pierde informatia au nevoie de o baterie de alimentare proprie sau trebuie sa existe, la nivelul intregului sistem de calcul, un program de intrerupere la avaria de alimentare, care face apel la o baterie suplimentara (sursa de putere neintreruptibila - UPS) pentru salvarea datelor pe un suport de memorie nevolatila. Ele sunt incadrate in doua categorii, dupa tehnologiile de realizare:

memorii bipolare care utilizeaza circuite integrate LSI, VLSI (Large Scale Integration, Very LSI, Wafer Scale Integration) cu tranzistori bipolari;

memorii MOS (Metal Oxide Semiconductor) bazate pe tranzistori cu efecte de camp.

Din punct de vedere al memoriei nu este deosebit de importanta natura informatiei memorate, ci modul de stocare si mai ales regasirea acesteia. Fizic, memoria este constituita din elemente care pot avea doua stari stabile: 0 sau 1. Rezulta ca putem defini memoria ca pe o succesiune de dispozitive logice elementare, capabile sa retina fiecare o valoare binara, adica un bit de informatie.

Functional, memoria poate fi privita ca o insiruire de biti care se caracterizeaza prin valoare si prin pozitia (adresa) lor in aceasta secventa. Prin constructia sistemului de calcul, accesul la informatia din memorie se poate realiza la nivelul unui grup de biti numit locatie de memorie. Locatia de memorie este deci unitatea adresabila a memoriei. Fiecare locatie de memorie se caracterizeaza in mod unic prin adresa ei in memorie si prin cantitatea de informatie pe care o poate memora, masurata in numar de biti; de regula este vorba de un numar de 8 biti, adica de un octet sau de 1 Byte (1B).

In memoria interna pot fi reprezentate toate categoriile de date si informatii indiferent de natura (numerice, alfabetice) cu ajutorul codurilor interne de reprezentare (ASCII - American Standard Code for Information Interchange; EBCDIC - Extended Binary Coded Decimal Interchange Code, UNICODE - UNIversal CODE).

Caracteristicile memoriei sunt urmatoarele:

Lungimea cuvantului este unitatea elementara pentru memorarea si accesarea instructiunilor, operanzilor si adreselor. Ea depinde de tipul calculatorului: 8 biti (la primele microcalculatoare), 16 biti (la primele microcalculatoare IBM-PC), 32 biti, 64 biti

Capacitatea totala a memoriei exprima volumul de informatii care poate fi stocat si se exprima in octeti (bytes) sau multiplii acestora (un octet are dimensiunea de 8 biti si este aproximativ egal cu un caracter), dupa cum urmeaza

1 Kilooctat (Ko) = 1 Kilobyte (KB) = 2¹⁰ octeti = 1024 octeti;

1 Megaoctet (Mo) = 1 Megabyte (MB) = 2²⁰ octeti = 1048576 octeti;

1 Gigaoctet (Go) = 1 Gigagabyte (MB) = 2³⁰ octeti;

1 Teraoctet (To) = 2⁴⁰ octeti;

1 Petaoctet (Po) = 2⁵⁰ octeti.

Timpul de acces

Orice acces la memorie este precedat de furnizarea de catre procesor a adresei de memorie, unde se va face operatia de scriere sau citire. Timpul de acces la memorie reprezinta intervalul scurs intre momentul furnizarii adresei de catre procesor si momentul obtinerii informatiei. Cand memoria este prea lenta in comparatie cu viteza de lucru a procesorului, pe durata accesului la o locatie de memorie apar, pentru procesor, timpi suplimentari de asteptare. Noile tehnologii de realizare a memoriei urmaresc o scadere a timpului de acces, astfel incat memoria sa lucreze sincron cu procesorul, fara a introduce stari de asteptare. Se exprima, de regula, in nanosecunde (1 ns = 10^-9 secunde).

Ciclul de memorie este intervalul de timp in care se realizeaza scrierea sau citirea unei unitati de informatie in/din memorie sau intervalul de timp dintre doua operatii succesive de scriere sau citire. Se exprima in microsecunde sau nanosecunde.

Costul memoriei interne este pretul memoriei raportat la capacitatea de memorare si depinde direct de tehnologia utilizata. Utilizarea memoriilor electronice a antrenat o importanta scadere a costului. Ca efect, calculatoarele au putut fi dotate cu memorii principale de capacitate mare.

Din punctul de vedere al accesului si al modului de functionare, memoria interna este structurata in:

memoria ROM;

memoria RAM.

Memoria ROM (Read Only Memory) este folosita pentru memorarea unor functii sistem sau a unor componente specifice echipamentului cu rol in lansarea sistemului de operare (de exemplu BIOS-ul). Contine circuite de memorie al carui continut este programat si nu poate fi schimbat de utilizator. Ele sunt folosite doar pentru citirea informatiilor (inscrise anterior), informatii ce sunt rezidente permanent in cadrul sistemului. Pentru obtinerea rezidentei permanente, memoria ROM trebuie sa fie de tip nevolatil, adica la pierderea tensiunii informatia sa nu fie distrusa.

In mod uzual, in modulele ROM sunt stocate comenzi de initializare si pornire a anumitor componente ale sistemelor de operare, compilatoare, interpretere, etc. De aceea, multe microcalculatoare sunt livrate cu programele de serviciu (BIOS, incarcator, interpretor, etc) incarcate in ROM.

Memoriile ROM au evoluat in timp, prin folosirea tehnicilor speciale de stergere selectiva si reprogramare astfel:

memorii programabile PROM (Programable ROM), care sunt livrate neinregistrate de producator, iar utilizatorul le poate incarca o singura data. Pot fi folosite pentru a inregistra un program specific utilizatorului cu o mare frecventa de utilizare;

memorii de tip EPROM (Erasable PROM), pot fi sterse si reprogramate de catre utilizator, insa stergerea nu poate fi selectiva, operatia distrugand intregul continut al celulei de memorie. Acest dezavantaj este eliminat de memoriile EEPROM;

memorii de tip EEPROM sau E²PROM (Electricaly Erasable PROM) care pot fi atat citite, cat si sterse in mod selectiv si reprogramate de catre sistemul care le utilizeaza.

memoriile EEPROM flash sunt memorii EEPROM speciale care permit scrierea/stergerea mai multor locatii de memorie printr-o singura operatie. Astfel ele sunt mult mai rapide decat memoria EEPROM obisnuita care opereaza cu fiecare locatie de memorie in parte.

Memoria RAM (Random Acces Memory), numita si memorie de lucru, memorie vie, dinamica, asigura stocarea datelor si programelor si constituie memoria de tip volatil, disponibila utilizatorului. Ea caracterizeaza capacitatea unui sistem electronic de calcul. Poate inregistra orice tip de date si este posibila stergerea acestora in scopul reutilizarii.

Fiind o memorie volatila, ea isi pierde continutul la intreruperea alimentarii cu energie electrica. Fizic, se prezinta sub forma unor placute (module) ce au in prezent capacitati de ordinul megaoctetilor sau gigaoctetilor (exista module de pana la 2 Go).

Memoriile de tip RAM pot fi statice (SRAM - Static RAM) sau dinamice (DRAM - Dynamic RAM).

Memoriile de tip DRAM sunt memorii in care, pentru a se pastra informatia, trebuie restabilita periodic sarcina electrica cu care a fost incarcat condensatorul circuitului de memorie. Pentru aceasta este necesar un circuit de reimprospatare a memoriei. Din acest motiv timpul de acces este mai mare: 60-70 ns. Sunt avantajoase pentru ca sunt mai ieftine. Mult timp standardul DRAM cel mai utilizat a fost EDO (Extended Date Out). Actualmente standardele cele mai raspandite sunt SDRAM (Syncronous DRAM), DDR- SDRAM (Double Data Rate - SDRAM).

Memoriile de tip SRAM sunt memorii realizate din circuite bistabile de memorie care pastraza informatia atata timp cat sistemul este sub tensiune. Ele nu au nevoie de mecanismul de improspatare (refresh) si sunt mult mai rapide. Timpul de acces este sub 10 ns.

Unitatea aritmetico-logica (UAL) este unitatea de executie care efectueaza operatiile aritmetice si logice asupra operanzilor in conformitate cu o comanda, un cod de operatii, emis de UCC si furnizeaza rezultatul.

La iesire UAL furnizeaza:

rezultatul operatiei;

indicatorii de conditii (paritatea rezultatului, rezultatul egal cu zero) sau indicatorii de eroare (depasirea capacitatii de reprezentare de catre rezultat).

UAL comporta doua tipuri de dispozitive:

dispozitive de lucru, adica dispozitive aritmetico-logice (pentru operatii de adunare, scadere, negatie, reuniune, intersectie, etc.) sub forma unor circuite speciale care combina impulsurile electrice reprezentand informatia sub forma de cifre binare (dispozitiv aritmetic binar, in virgula mobila, zecimal);

componente de stocaj intermediar: registrele ca memorii specializate de capacitate limitata (1, 2 octeti) ce inregistreaza pentru fiecare operatie operanzii si rezultatele.

Unitatea de comanda si control (UCC) constituie "inima" calculatorului si asigura citirea instructiunilor din memoria interna si executia lor. Coordoneaza prin semnale de comanda functionarea tuturor celorlalte unitati ale calculatorului, girand schimburile de informatii intre ele.

In principiu UCC cuprinde urmatoarele elemente:

un registru de instructiuni unde se pastreaza instructiunea curenta, citita din memorie, pe toata durata executiei. Instructiunea va specifica de regula, un cod de operatie si una sau mai multe adrese de operanzi;

un registru contor de program care pastreaza adresa de memorie de unde a fost extrasa instructiunea in curs de executie (sau a instructiunii urmatoare din program) si permite inlantiurea instructiunilor;

un decodor de functii capabil sa recunoasca functia definita de instructiunea de executat;

un orologiu (ceas intern) care distribuie, in mod regulat, impulsuri pentru a sincroniza operatiile elementare de efectuat in cursul derularii unei instructiuni;

circuite de comanda care permit elaborarea si transmiterea comenzilor corespunzatoare operatiilor elementare.

Pe baza codului de operatie UCC furnizeaza semnalele de comanda pentru controlul unitatilor de I/E, UM, UAL pe durata fiecarei instructiuni in sincronism cu semnalul furnizat de orologiu.

Prin constructie, UCC este capabila sa interpreteze si sa execute un set de instructiuni care constituie setul de instructiuni elementare al calculatorului.

Dupa numarul de instructiuni implementate si complexitatea acestora, procesoarele se impart in:

Procesoare RISC (Reduced Instruction Set Computation, procesor cu set redus de instructiuni) reprezinta unitati centrale de prelucrare (CPU) la care numarul de instructiuni pe care le poate executa procesorul este redus la minim pentru a creste viteza de prelucrare. Sunt procesoare rapide, dedicate pentru sisteme puternice, servere, cu facilitati multiprocesor;

Procesoare CISC (Complet Instruction Set Computation, procesor cu set complet de instructiuni) reprezinta tipuri de unitati centrale de prelucrare (CPU) care pot recunoaste un set complet de instructiuni, suficient pentru a efectua direct calcule (circa 400 . Sunt cele mai raspandite, regasindu-si aplicabilitatea de la calculatoarele personale pana la servere.

Procesoare EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing) care permit executarea simultana a mai multor instructiuni (de exemplu, procesoarele Itanium).

Frecventa procesorului inseamna viteza acestuia exprimata in perioade de lucru (cicluri) pe secunda, date de frecventa ceasului intern (tact). Aceasta frecventa se exprima in MHz (Megahertz) sau, la ultimele modele, in GHz (Gigahertz). Daca procesoarelor mai vechi le trebuiau cateva perioade de ceas pentru a executa o instructiune, la ora actuala s-a ajuns la mai multe instructiuni pe o perioada de ceas.

Principii de functionare a calculatoarelor electronice

Un calculator electronic executa prelucrari pe baza unui program inregistrat in memoria interna. Programul constituie o secventa de instructiuni, scrisa intr-un limbaj de programare care defineste algoritmul de rezolvare a unei probleme.

Pentru a fi executate, aceste instructiuni trebuie sa fie transpuse in codul calculatorului. Se deruleaza astfel operatiile de interpretare sau compilare si editare de legaturi. Instructiunile scrise in limbajul de programare sunt transformate in instructiuni ce corespund setului de instructiuni specific calculatorului.

Instructiunile calculatoarelor numerice contin specificatii referitoare la operatia care trebuie efectuata de catre una din componentele calculatorului, adesea unitatea aritmetico-logica, si specificatii referitoare la adresa unui operand sau a unei instructiuni. In unele cazuri, o instructiune poate contine mai multe adrese: adresa primului operand, adresa celui de-al doilea operand si eventual adresa rezultatului.

Formatul cel mai simplu al instructiunilor cu o singura adresa se prezinta astfel:

m biti n biti

Campul COD OPERATIE specifica una din functiile ce se pot executa de catre unitatile sistemului. Daca acest camp contine "m" biti, se pot codifica 2^m instructiuni diferite care formeaza setul de instructiuni al calculatorului.

Campul ADRESA specifica o adresa de operand sau de instructiune. Daca acest camp contine "n" biti se poate opera un spatiu de adresare cu memoria de 2ⁿ cuvinte.

Pentru a fi executate, instructiunile trebuie transmise UCC sub forma unor cifre binare (in cod masina). Pentru a simplifica munca programatorilor, campurile pentru cod operatie si adresa au fost inlocuite in limbajele de asamblare cu mnemonice (simboluri) care pot fi traduse in mod automat cu ajutorul unui program, numit ansambler.

Limbajele masina si limbajele de asamblare sunt limbaje de nivel redus deoarece ele sunt intrepretate direct de catre calculator. Cu ajutorul lor se scriu programele de sistem necesare exploatarii eficiente a resurselor fizice ale calculatorului. Limbajele de programare evoluate permit scrierea programelor intr-un mod apropiat de limbajul natural, dar necesita traducerea in limbaj masina prin compilare sau interpretare.

Orice program, destinat unui calculator, trebuie sa cuprinda numai instructiuni ce corespund setului de instructiuni de baza.

Pentru executia unei instructiuni se parcurg urmatoarele etape (vezi fig. nr. 5.)

Fig. nr.5. Etapele executiei instructiunilor

Instructiunea se incarca in UCC, dupa citirea din MI;

UCC decodifica instructiunea si emite ordinul de pregatire a UAL;

Pe baza adreselor furnizate de UCC se face citirea datelor din memorie in UAL;

UAL efectueaza prelucrarea datelor;

Rezultatul obtinut este plasat in MI.

Schimbul de informatii intre componentele functionale ale sistemului de calcul se realizeaza prin intermediul magistralelor unitatii centrale de prelucrare, adica multimea conductoarelor folosite in comun de mai multe unitati functionale pentru realizarea unor sarcini.

Dupa semnificatia semnalelor transmise pe magistrala, acestea pot fi de adrese, de date sau de comenzi, dupa cum semnalele respective reprezinta adrese, date sau comenzi si informatii despre starea unitatilor interconectate.

Transferul de date poate fi realizat in mod paralel (magistrale paralele) sau serial (magistrale seriale). Magistralele paralele transmit toti bitii fiecarui cuvant concomitent pe mai multe conductoare paralele. Magistralele seriale transmit datele bit cu bit, unul dupa altul, pe un singur canal (doua conductoare).

Majoritatea calculatoarelor moderne folosesc mai multe magistrale. Acestea pot fi interne sau externe. Magistrala interna conecteaza componente interne ale calculatorului la unitatea centrala, iar cea externa, pe cele externe. Exemple de magistrale interne: PCI, PCI-X, AGP, PCI-Express, Hyper Transport. Magistrale externe: ATA, PCMCIA, SCSI, FireWire, Serial ATA, USB.

Legarea unui echipament la magistrala se realizeaza de obicei printr-un conector fizic, numit port si printr-o componenta de interfata, numita adaptor sau controler. Porturile pot fi:

seriale, cand datele se transmit bit cu bit pe o singura cale (COM, USB, PS/2)

paralele, cand transferul se face concomitent pentru un numar de biti, pe mai multe linii, de obicei 8, 16 sau 32 (LPT)

cu infrarosii (IRDA) etc.

Fig. nr. 6. Conectarea echipamentelor periferice la sistemul de calcul

Arhitectura de baza a calculatorului asigura patru porturi COM (1-4) si trei porturi LPT (1-3). La portul COM puteti conecta tastatura, mouse-ul, un modem extern etc., la cel paralel imprimanta, scanner-ul, unitatea ZIP etc.

In ultimii ani se bucura de popularitate porturile USB (Universal Serial Bus). Treptat se extinde si folosirea porturilor FireWire.

Prin intermediul portului USB se pot conecta pana la 127 de periferice si nu este necesara oprirea calculatorului pentru a conecta/deconecta un periferic prin acest port. In prezent se utilizeaza mai mult standardele USB 1.1, standard de conectare plug'n'play ce ofera o viteza de transfer maxima de 12 Mb/s si USB 0, standard ce ofera o viteza de transfer maxima de 480 Mb/s. Sistemul USB a devenit popular pentru conectarea unor periferice precum: aparate de fotografiat numerice, tastatura, mouse, unitati de discuri flexibile pentru calculatoarele portabile, unitati de memorie flash, scanner si chiar imprimante.

Sistemul FireWire are functii similare sistemului USB, dar este mai rapid si este folosit pentru conectarea perifericelor externe ce necesita viteza relativ inalta de transfer a datelor (se utilizeaza preponderent pentru atasarea echipamentelor video numerice).

Adaptoarele sunt circuite integrate care permit procesorului sa comunice si sa conecteze echipamente periferice. Adaptoarele au rolul de pregatire a informatiei in forma ceruta de magistrala, in cazul preluarii informatiilor de la dispozitivele periferice sau invers. Este posibil ca un adaptor sa controleze mai multe dispozitive periferice de acelasi fel, caz in care adaptoarele au si rol de adresare a dispozitivelor periferice conectate. Spre exemplu, adaptorul SCSI (Small Computer System Interface) defineste o magistrala care poate conecta unul sau mai multe calculatoare cu echipamente periferice. Fiecare echipament periferic trebuie sa posede un controller (o interfata inteligenta locala), iar echipamentele conectate pot fi de tipul: unitati de disc CD-ROM, unitati de banda rapide.

Echipamente periferice si suporturi de date

O alta categorie mare de dispozitive care nu fac parte din unitatea centrala de prelucrare, dar care sunt absolut necesare activitatii si fac sa creasca performantele calculatoarelor personale, sunt echipamentele periferice. Ele mediaza schimbul de date si informatii dintre unitatea centrala si mediul extern, asigurand in acelasi timp compatibilitatea formatului de reprezentare a datelor. In functie de modul de exprimare a informatiilor vehiculate de echipamentele periferice se utilizeaza sau nu anumite suporturi, respectiv medii fizice care permit inregistrarea sau vizualizarea informatiilor.

Principalele functii ale echipamentelor periferice sunt urmatoarele:

introducerea datelor, programelor si a comenzilor in memoria calculatorului;

redarea rezultatelor prelucrarilor sub o forma accesibila utilizatorului;

asigurarea supravegherii si posibilitatii de interventie a utilizatorului pentru functionarea corecta a sistemului in timpul unei sesiuni de lucru.

De asemenea, prin intermediul suporturilor de stocare, echipamentele periferice asigura pastrarea datelor si a programelor pe o perioada mare de timp.

Din punct de vedere al functiilor indeplinite in sistemele de calcul, echipamentele periferice se clasifica in urmatoarele clase:

echipamente periferice de intrare care permit introducerea datelor si programelor in sistem: tastatura, mouse, cititorul optic

echipamente periferice de iesire cu ajutorul carora se extrag rezultatele sub o forma accesibila omului: imprimanta, ecran de afisare etc.

echipamente periferice de intrare-iesire care dispun de suporturi de mare capacitate pentru stocarea datelor si programelor (unitati de disc magnetic, unitati CD-ROM). Ele asigura citirea datelor si programelor stocate in memoria interna, precum si redarea rezultatelor prelucrarii pentru utilizari ulterioare.

echipamente periferice de comunicatie care permit transmiterea datelor la distanta prin intermediul liniilor de comunicatie.

Daca luam in considerare rolul echipamentelor periferice in dialogul om-claculator se pot delimita urmatoarele clase de echipamente periferice:

echipamente periferice de comunicare om-calculator: terminal (ecran+tastatura), mouse, imprimanta, creion optic, digitizor

echipamente periferice de stocare: unitati de banda magnetica, unitati de disc magnetic, unitati CD-ROM etc.

echipamente periferice pentru citirea directa a datelor si informatiilor: cititioare optice de documente, cititoare de coduri bara, cititoare de documente marcate etc.

Suporturi tehnice pentru inregistrarea datelor si informatiilor

Pana la utilizarea pe scara larga a calculatoarelor programabile prin voce, datele vor trebui inca scrise pe un suport tehnic. Suporturile tehnice sunt medii fizice utilizate pentru preluarea, prelucrarea, stocarea datelor si programelor, precum si pentru redarea rezultatelor.

Clasificarea suporturilor tehnice

Din punct de vedere al materialului folosit pentru fabricarea lor:

suporturi din hartie (cartela perforata, hartia de imprimanta, banda de hartie perforata, documente completate cu cerneala magnetica, documente cu caractere stilizate etc.);

suporturi magnetice (banda magnetica, caseta magnetica, discul magnetic, discul flexibil, tamburul magnetic, folia magnetica etc.);

microfilmele;

suporturi optice (discul optic, CD-ROM, CD-R, DVD etc.).

suporturi magneto-optice.

Din punct de vedere al posibilitatii de reutilizare:

suporturi nereutilizabile (neinregistrabile) care se pot inregistra o singura data (suporturile de hartie, microfilmele, CD-ROM);

suporturi reutilizabile care se pot utiliza succesiv pentru mai multe inregistrari (suporturile magnetice, CD-RW).

Din punct de vedere al posibilitatii de adresare a inregistrarilor de pe suport:

suporturi adresabile la care accesarea informatiei se face direct, pe baza unei adrese (de exemplu, discul magnetic);

suporturi neadresabile la care accesarea informatiei se face prin parcurgerea secventiala a inregistrarilor si verificarea continutului (banda magnetica, suporturile din hartie, microfilmul).

Din punct de vedere al utilizarii in sistemul de calcul:

suporturi tehnice de intrare care sunt numai citite (documentele completate cu cerneala magnetica, documente cu caractere stilizate, CD-ROM)

suporturi tehnice de iesire care sunt numai scrise (hartia de imprimanta)

suporturi tehnice de intrare-iesire care pot fi citite si scrise de sistem (cartela perforata, banda magnetica, discul magnetic, CD inscriptibil, CD reinscriptibil).

Echipamente periferice de intrare

Introducerea datelor in sistem se realizeaza in mod obisnuit prin intermediul tastaturii si al mouse-ului.

Tastatura

Tastatura reprezinta dispozitivul principal de intrare si permite introducerea de informatii sub forma de caractere, similar cu masina de scris. Prin succesiunea/combinatia de caractere introduse se pot furniza sistemului de calcul atat date, cat si comenzi sau programe. Pe langa tastele care reprezinta cifre si litere, tastatura contine si o serie de taste "functionale", carora le sunt atasate diferite functii (prelucrari). Aceste functii sunt specifice sistemelor de operare in care este utilizata tastatura.

Drumul parcurs din 1867, cand Christopher Latham Sholes a realizat prima tastatura pentru masina de scris, pana la tastaturile clasice cu 83, 84, 101, 102 sau 104 taste a fost extrem de lung.

Tastaturile se deosebesc prin design, numarul de taste (101-104), tip, functii auxiliare. Cele aparute recent adauga butoane speciale pentru functii specifice domeniului multimedia sau pentru navigarea pe Internet (play/pause/next/prev, control volum, WWW, e-mail), pentru oprirea, pornirea, intrarea in 'stand-by' a sistemului etc.

Mouse-ul

Un mouse este obligatoriu pentru majoritatea aplicatiilor actuale. Mouse-ul este un echipament periferic de intrare utilizat pentru selectarea rapida a unor optiuni din meniuri sau manipularea unor obiecte de pe ecran (texte sau grafice), in vederea executarii unor operatii. El a fost realizat prima data in 1963 de catre Douglas Engelbart de la Institutul de Cercetare din Stanford. Prima firma care a utilizat mouse-ul, pentru IBM-PC, a fost Mouse System, in 1980; ea a utilizat mouse-ul cu 3 butoane. Firma care a devenit cea mai cunoscuta pe piata, in acest domeniu, este Microsoft, care a utilizat, incepand din 1983, mouse-ul cu doua butoane la calculatoarele IBM. Tehnica mouse-ul a fost preluata si extinsa mai ales de firma Apple pentru calculatoarele Macintosh.

Dispozitivul consta dintr-o carcasa si o bila (de cauciuc sau alt material cu aderenta buna) care semnaleaza sistemului, printr-un mecanism electro-optic (format din doi cilindri perpendiculari inzestrati cu cate o fanta), miscarile facute, prin deplasare, pe o suprafata plana, care de obicei este dintr-un material special. Utilizarea butoanelor mouse-ului depinde de produsul informatic.

Daca este instalat driver-ul (programul care asigura interfata cu sistemul de operare) de mouse, odata cu miscarea mouse-ului se misca pe ecran o sageata sau un dreptunghi, numit cursorul mouse-ului, care indica diverse obiecte. Mouse-urile se pot conecta prin cablu la un port (o interfata) special pentru mouse. Variantele moderne de mouse comunica cu calculatorul prin raze infrarosii, cablul de legatura lipsind in acest caz.

Dupa tehnologia utilizata, mouse-urile pot fi mecanice si optice. Mouse-ul mecanic foloseste o bila care se deplaseaza pe o suprafata si care antreneaza doua potentiometre ce traduc miscarile in semnale de control. Mouse-ul optic foloseste un fascicul de lumina pentru a detecta miscarea pe o suprafata si contine doua perechi de led-uri si fotodetectoare. Mouse-ul se deplaseaza pe un suport a carui suprafata este acoperita cu o folie de plastic pe care sunt desenate doua grile suprapuse. Tehnologia radio este din ce in ce mai mult folosita si implementata in dauna clasicelor cabluri.

Mouse-ul poate avea de la doua la sase butoane, putand fi dotat si cu rotita de scroll. El se conecteaza de obicei la unul din porturile seriale ale calculatorului, iar in cazul mouse-ului USB, la un port USB al calculatorului.

Joystick-ul

Mouse-urile nu sunt foarte potrivite pentru jocuri si alte aplicatii, acestea necesitand o viteza de reactie mare. Joystick-ul este un dispozitiv de indicare care suporta reactiile instantanee si care interpreteaza rapunsurile independent, nu pe baza miscarilor anterioare, asa cum se intampla la mouse. El este un senzor bidimensional care indica pozitia absoluta, raportata la un punct de referinta de pe ecran, adica identifica pozitia intr-un plan (stanga-dreapta si inainte-inapoi).

In schema de conectare a calculatoarelor personale, joystickul este legat la PC printr-un adaptor special, numit port pentru jocuri (game port).

Spre deosebire de joystick care indica pozitia in doua dimensiuni, paleta (paddle) specifica pozitia intr-o singura dimensiune, pe o linie.

Pentru pasionatii de jocuri auto pe calculator exista volane cu pedale si cu force feedback (dotate cu motoare electrice care produc diverse efecte: blocarea volanului pe o directie in momentul spargerii unei roti, socuri la impact, salturi rapide etc.).

Trackball-ul

Mouse-ul unui calculator are nevoie de spatiu in care sa se miste, iar problema care se pune este ca multi utilizatori nu au spatiul necesar pentru un astfel de dispozitiv. Trackball-ul elimina aceste probleme, el fiind un mouse intors cu fata in sus. In esenta, trackball-ul este o bila, deseori de dimensiuni mari, care atunci cand este rotita, determina cursorul de pe ecran sa ii urmareasca miscarile. Bila se roteste pe loc si nu are nevoie de spatiu mai mare decat baza dispozitivului - cativa inci patrati. Exista modele portabile, proiectate astfel incat sa poata fi atasate calculatoarelor - laptop sau notebook, marind dimensiunile acestora doar cu cativa centimetri.

Ca si mouse-ul, trackball-ul are butoane prin care se indica pozitionarea cursorului in locul dorit. Cele mai multe trackball-uri au doua sau trei butoane actionate prin apasare, cu aceleasi functii de selectie ca si ale mouse-ului. Unele modele au patru butoane, acestea functionand ca doua perechi in oglinda, astfel ca dispozitivul sa poata fi folosit cu orice mana. Nu exista o pozitie standard a butoanelor, existand modele proiectate astfel incat bila sa fie rotita cu degetul mare, altele pentru a fi actionate cu celelalte degete, alti producatori fabricand trackball-uri care pot fi operate la fel cu oricare deget.

Evaluarea unui trackball se poate face in functie de rezolutie - numarul de pasi pe inci (counts per inch), insa aceste valori nu indica intotdeauna precizia de pozitionare. O rezolutie mai mare inseamna deplasarea mai rapida a cursorului pe ecran, dar reduce controlul asupra pozitiei cursorului. O rezolutie mai mica inseamna ca trebuie sa rotiti bila mai mult ca sa mutati cursorul, dar controlul este mai pecis.

Pentru calculatoarele portabile, proiectantii au pus la punct mai multe dispozitive, dintre care amintim dispozitivul Isopoint, maneta indicatoare si touchpad-ul. Dispozitivul Isopoint, inventat de Craig Culver, functioneaza ca un trackball care foloseste o bara cilindrica in locul bilei. Fiind plasat imediat sub bara de spatiu, dispozitivul are o pozitie ideala pentru a fi manevrat cu unul dintre degetele mari. Maneta indicatoare (pointing stick), realizata de Ted Selker si Joseph D. Rutledge la Centrul de Cercetare Thomas J. Watson al firmei IBM, a fost pentru prima oara folosita pe calculatoarele portabile IBM. Acest dispozitiv este in principiu un joystick miniaturizat, insa nu se misca, reactionand la apasare. Dispusa intre literele "G" si "H" de pe o tastatura conventionala, maneta indicatoare poate fi manevrata cu oricare dintre degetele aratatoare, celelalte degete ramanand pe randul de baza al tastaturii. Spre deosebire de mouse-ul clasic sau trackball, touchpad-ul nu are componente in miscare, nu 'aduna' murdarie si totodata limiteaza miscarea. El consta intr-o suprafata textila patrata, sensibila la presiune, peste care utilizatorul trebuie sa miste degetul sau sa loveasca usor. Miscarea este considerata translatie a indicatorului pe ecran, iar lovitura este considerata comanda, asemenea butonului apasat al unui mouse. In plus, suprafata se poate programa astfel incat la lovirea diferitelor zone sa se obtina actiuni diferite.

Creionul optic

Creionul optic (light pen) permite desenarea pe ecran prin simpla deplasare a acestui dispozitiv. Utilizand un software adecvat, utilizatorul poate introduce comenzile si anumite date folosind creionul optic.

Sistemele de digitizare

Digitizoarele asigura transformarea datelor analogice in date numerice. Digitizoarele sunt tipice aplicatiilor de proiectare cu ajutorul calculatorului CAD (Computer Aided Design) si celor de productie cu ajutorul calculatorului CAM (Computer Aided Manufacturing). Cele mai simple digitizoare se prezinta ca o lupa pe o masa de desenat si se apasa un buton in punctele de interes, memorand coordonatele acestor puncte. O implementare particulara a digitizorului este tableta de digitizare, adica o suprafata plana pe care se plimba un creion optic.

Ecranul tactil

Ecranul tactil (touchscren) permite introducerea comenzilor prin apasarea directa cu degetul sau cu un creion special pe ecran. Ecranul tactil are ca domeniu de aplicabilitate echipamentele si terminalele publice (in birouri de turism, banci, aeroporturi, gari) destinate publicului larg, utilizatori care nu sunt familiarizati cu tastatura sau cu introducerea de comenzi.

Sistemele de recunostere a vocii

Preluarea si obtinerea vocala a datelor in si din sistemele de calcul au devenit posibile din punct de vedere tehnic si rentabile din punct de vedere economic pentru multe aplicatii. Sistemul de recunoastere a vocii se bazeaza pe recunoasterea vocala a cuvintelor si transformarea acestora in semnale digitale. Pentru aceasta este necesara instalarea unei cartele vocale in sistem si existenta unui software specalizat. Sistemele de recunostere vocala sunt recomandate in situatiile in care utilizatorii trebuie sa introduca date sau programe si sa aiba in acelasi timp mainile libere: operatiuni de inventariere, controlul de calitate, preluarea comenzilor telefonice etc. Realizarile in domeniu sunt remarcabile, lideri fiind firmele Dragon Systems si IBM.

Naturally Speaking, programul firmei Dragon Systems reprezinta prima generatie de sisteme destinate dictarii continue pentru Windows si Windows NT. Firma declara ca in timpul dictarii comenzilor si documentelor spre calculator nu mai sunt necesare pauzele intre cuvinte. Programul are un vocabular activ de 30000 de cuvinte rezident in memorie si un dictionar de rezerva, pe disc, ce contine 200000 de cuvinte.

Firma IBM a realizat produse-program pentru vorbirea curenta inca din '96, unul dintre acestea fiind MedSpeak, destinat aplicatiilor din radiologie. Tot firma IBM a pus la punct o tehnologie operationala cu o simpla placa compatibila Sound Blaster, VoiceType care permite castigarea de timp si ameliorarea productivitatii, furnizand o solutie perfecta pentru persoanele care nu pot sau care nu vor sa utilizeze tastatura. Cuprinde un dictionar de baza de 35000 de cuvinte, la care se poate adauga un dictionar personalizat de pana la 30000 de cuvinte, iar viteza de dictare este intre 70 si 100 de cuvinte pe minut. Avantajele sunt considerabile: nefiind obligati sa privim ceea ce se intampla pe ecran, dictarea se poate face foarte bine pe teren sau in masina (un cercetator poate lucra la microscop si dicta simultan rezultatele, un avocat poate sa-si revada dosarele si sa dicteze informatiile corespunzatoare in acelasi timp, fara sa-si ridice privirea de pe documentele sale).

Echipamente periferice de iesire

In ceea ce priveste echipamentele periferice de iesire, cele mai frecvent utilizate sunt monitorul si imprimanta, dar se mai pot folosi tabletele LCD, video-proiectoarele, proiectoarele cu LCD.

Monitorul si placa video

Monitorul este un suport de iesire pe care se afiseaza rezultatele prelucrarilor, mesajele pentru utilizator si informatiile despre starea sistemului.

Dupa principiile de functionare exista monitoare cu tub catodic (CRT), monitoare pe baza de cristale lichide (LCD), pe baza de plasma si elctroluminiscente. In ultimii 10 ani, atat tuburile catodice, cat si partea electronica s-au imbunatatit continuu, imaginile fiind afisate din ce in ce mai bine, mai clare, cu rezolutie si culori mult mai bune. Noi tipuri de monitoare isi fac aparitia, ecranele plate LCD castigand din ce in ce mai mult teren, avand tendinta de a se impune ca standard de facto.

La monitoarele cu tub catodic, componenta principala, tubul catodic (CRT = Cathode Ray Tube), genereaza imaginea prin bombardarea cu electroni a unui strat de luminofori. Deoarece ochiul uman este sensibil la culorile rosu (R), verde (G) si albastru (B), toate culorile pot fi obtinute prin combinarea acestor culori primare. Imaginea color pe un monitor CRT se obtine prin combinarea a trei imagini : R, G, B.

Monitoarele CRT, cu dimensiunile lor mari, incep sa faca fata din ce in ce mai greu concurentei oferite de monitoarele cu cristale lichide. Acestea ofera avantajul unei calitati mai bune a imaginii, nemaiexistand acea palpaire intalnita in cazul tuburilor catodice care oboseste ochiul. Desigur exista monitoare CRT care la o viteza de reimprospatare de 85 Hz, nu mai palpaie in mod vizibil. Dar la ecranele LCD aceasta palpaire nu exista, deoarece rata de reimprospatare este zero Hz. Reimprospatarea imaginii se face doar la schimbarea acesteia, dar nu conteaza, fiindca in cea mai mare parte a timpului imaginea sta nemiscata. In plus, aceste monitoare nu emit radiatie electromagnetica si au un consum de energie foarte mic. Unul dintre parametrii cei mai importanti ai acestor monitoare este durata de raspuns (response time) care variaza intre 15-30 ms.

Monitoarele pe baza de plasma - GPD (Gas Plasma Display) si PDP (Plasma Display Panel) asigura o imagine calitativa, o rezolutie foarte buna, ecranul nu produce sclipiri ca tuburile cinescop, dar ele sunt monocrome, costisitoare si contrastul imaginii este slab

Monitoarele electroluminescente utilizeaza o pelicula subtire de material special care licareste la trecerea curentului elctric.

Monitorul are urmatoarele caracteristici mai importante: dimensiune, definitie, rezolutie, numar de culori, grad de periculozitate al radiatiilor pe care le emite, numarul de dimensiuni in care sunt afisate informatiile.

Dimensiunea monitorului este caracterizata de marimea diagonalei sale. Valorile tipice sunt de 14 si 24" (inch; 1 inch=2,54 cm). Cele mai raspandite sunt monitoarele de 17", cu tendinta spre cele de 19".

O imagine de pe ecran poate avea intre 480000 si 1920000 de pixeli. La ecranele obisnuite fiecare pixel este format la randul lui din trei puncte colorate in rosu, verde, respectiv albastru. Dar aceste puncte sunt atat de mici incat de la distanta culorile lor se compun, rezultand culoarea caracteristica fiecarui pixel. Distanta intre doi pixeli alaturati se numeste definitie (dot pitch). Definitia se masoara in milimetri. Cu cat distanta dintre puncte este mai mica, cu atat imaginea este mai clara, fiind mai putin granulata. Valorile tipice pentru definitie sunt de 0,22-0,25 mm.

Rezolutia reprezinta numarul de pixeli care pot fi afisati pe ecran, raportat la cele doua axe. De exemplu, o rezolutie de 800x600 pixeli, inseamna ca monitorul are 800 puncte pe orizontala si 600 de puncte pe verticala. Cu cat rezolutia este mai mare, cu atat imaginea este mai bine definita.

Imaginea obtinuta pe ecran este reimprospatata la anumite intervale de timp sau mai bine zis de un numar de ori pe secunda. Cu cat acest numar este mai mare, cu atat imaginea obtinuta este mai stabila si mai odihnitoare pentru ochi. Valoarea vitezei de reimprospatare a afisarii variaza intre 60 si 200 Hz. Se recomanda valori mai mari de 85 Hz.

Monitoarele traditionale afiseaza imaginea in doua dimensiuni (2D), dar se fabrica si monitoare 3D care permit afisarea imaginii in trei dimensiuni prin polarizarea luminii si folosirea unor ochelari speciali sau in mod holografic.

Perfectionarea tehnologiilor de fabricatie a redus substantial intensitatea radiatiilor emise de monitor. Monitoarele cu radiatie redusa (Low Radiation) sunt nedaunatoare sanatatii utilizatorului la folosirea lor rationala.

Majoritatea modelelor de monitoare permit reglarea diferitilor parametri prin intermediul unui afisaj ce apare pe ecran (on screen display). Acesta permite ajustarea formei, dimensiunii si pozitionarii imaginii, ajustari ale saturatiei de culoare, ale intensitatii si luminozitatii acestora. In plus, monitoarele moderne sunt de tipul multisync, adica isi ajusteaza singure proprietatile imaginii, in functie de parametrii semnalului primit.

Pentru a imbunatati capacitatile multimedia ale sistemelor de calcul, au aparut asa-numitele monitoare multimedia, care sunt dotate cu boxe active si microfon, oferind astfel o alternativa pentru boxele active cumparate separat.

Interfata dintre monitor si unitatea centrala este realizata de placa video. Exista mai multe standarde video care precizeaza rezolutia, numarul de culori si viteza de reimprospatare a imaginii. De exemplu, VGA (Video Graphics Array) care permite afisarea in 256 culori simultane cu o rezolutie de 640 de pixeli pe orizontala si 480 de linii pe verticala; SVGA (Super VGA)care poate afisa pornind de la 800 de pixeli pe orizontala si 600 de linii pe verticala si ajungand la 1280 de pixeli pe 1024 linii (sau mai mult in functie de performantele monitorului si placii video) in 16256 sau 16,7 milioane de culori afisate simultan (sunt cele mai raspandite la ora actuala), XGA (eXtendend Graphics Adapter) care permite afisarea in 65535 culori cu o rezolutie de 640*480 sau 1024*768 etc. In prezent se utilizeaza doar monitoare din clasa SVGA, XGA si superioare (SXGA - Super XGA, UXGA - Ultra XGA, WUXGA - Widescreen UXGA etc).

Producatori de monitoare sunt Samsung, LG, Sony, Philips, Dell, IBM.

Imprimantele

Imprimanta este un suport periferic de iesire care permite tiparirea rezultatelor prelucrarii intr-o forma lizibila pentru om. Suportul folosit este hartia.

Performantele unei imprimante se exprima prin urmatorii parametri:

Rezolutia - determina calitatea grafica a tiparirii si se exprima prin numarul de puncte afisate pe inch (dots per inch - dpi). Exista rezolutie pe verticala (numar de puncte pe verticala) si rezolutie pe orizontala. Nu este obligatoriu ca cele doua rezolutii sa fie egale. La imprimantele laser, de exemplu, rezolutia poate fi de 600, 720, 1200 dpi, la cele cu jet de cerneala de 4800x1200 dpi, 5760x7200 dpi etc, la imprimantele matriceale de 240x144 dpi

Viteza de tiparire- reprezinta viteza de scriere a imprimantei si se masoara in caractere pe secunda (cps) la imprimantele lente si pagini pe minut (ppm) la cele rapide (o pagina contine aproximativ 2000 de caractere); poate fi de la 1 ppm pana la 50 ppm sau mai mult.

Dimensiunea maxima a hartiei - este data de formatul hartiei pe care poate sa scrie imprimanta: A3 (420 x 297 mm), A4 (210 x 297 mm), A5 (148 x 210 mm), B5 (182 x 257 mm) etc.

Memoria proprie - desemneaza capacitatea de memorie de tip RAM atasata imprimantei. Informatiile prelucrate de procesor sunt transmise din memoria interna pe magistrala la imprimanta. Viteza de prelucrare a procesorului este mai mare decat viteza de tiparire a imprimantei, imprimantele fiind considerate periferice lente. Memoria proprie a imprimantei permite stocarea acestor informatii pana in momentul in care vor fi tiparite, evitand astfel blocarea magistralei. Capacitatea memoriei unei imprimante laser, de exemplu, poate fi pana la 416 Mo, dar pentru cele mai simple ea este de 8, 16, 32 sau 64 Mo.

Posibilitatile de extindere a setului de caractere au in vedere atat metode software, cat si metode hardware (prin atasarea unor dispozitive - casete cartridge) care contin seturi suplimentare de caractere.

Dupa modul de realizare a imprimarii, respectiv dupa unitatea de informatie tiparita la un moment dat, imprimantele sunt:

orientate pe caracter,

orientate pe linie,

orientate pe pagina.

Dupa tehnologia de tiparire utilizata, imprimantele sunt:

mecanice, cu caractere selectate,

matriciale,

termice,

cu jet de cerneala,

laser.

Imprimantele cu jet de cerneala si laser reprezinta in pezent cele mai utilizate tipuri de imprimante.

Imprimantele cu jet de cerneala au fost introduse in 1976 de firma IBM. Pentru generarea caracterului este necesara incarcarea si deflexia electrostatica pe verticala a picaturilor de cerneala. Caracterul este generat coloana cu coloana. Ele necesita un sistem complex de circulatie a cernelii. In functie de viteza se obtin diferite calitati ale imprimarii. Tiparirea se poate face si in mai multe culori. Imprimantele cu jet de cerneala se produc in mai multe variante: cu jet continuu, cu jet intermitent, cu picaturi comandate. Principalele avantaje sunt pretul scazut fata de cele laser, lipsa totala a zgomotului si calitatea deosebita a imprimarii. Principalele dezavantaje sunt legate de calitatea deosebita care se cere hartiei si cernelii, precum si fiabilitatea destul de scazuta.

Imprimantele laser, numite si imprimante optice sau imprimante xerografice sunt cele mai raspandite in prezent pentru ca sunt rapide, fiabile si asigura o buna calitate a tiparirii. Ele folosesc pentru realizarea imprimarii un suport intermediar, acoperit de o suprafata fotoconductiva. Functionarea lor este similara unui dispozitiv de copiere. O raza laser este dirijata catre un tambur rotund, producand incarcarea electrica a unui sablon de particule. In miscarea sa, tamburul preia un praf incarcat electric numit toner. Acesta adera la foaia de hartie si creeaza textul sau imaginea corespunzatoare. Imprimantele laser au o rezolutie foarte buna, viteza mare de lucru, fiabilitate sporita si preturi accesibile.

In prezent, producatorii de hardware se orienteaza spre realizarea unor echipamente care incorporeaza mai multe periferice (imprimanta laser, scaner, copiator, fax).

Plotter-ul

Plotter-ul (echipament de trasat) este un dispozitiv periferic care poate genera o imagine grafica pe un suport material (de obicei hartie, calc sau film). El poate trasa linii continue, in timp ce imprimantele pot simula liniile prin tiparirea apropiata a unei serii de puncte. Trasoarele multicolore folosesc penite diferit colorate pentre trasarea desenelor color. De obicei, trasoarele sunt mult mai scumpe decat imprimantele si sunt folosite in proiectarea asistata de calculator (CAD) si in programele de prezentare grafica, unde precizia este foarte importanta.

Printre caracteristicile importante ale plotter-ului se numara:

precizia cu care deseneaza;

dimensiunea maxima a hartiei pe care poate desena;

setul de instructiuni pe care le poate executa;

rezolutia.

Sistemul COM (Computer Output Microfilm)

Sistemul COM este des utilizat in arhivele de mari dimensiuni sau in marile biblioteci. Sistemul este conectat la calculator si permite transpunerea imaginilor pe microfilm direct, pe masura ce sunt generate sau off-line, de pe benzi magnetice care sunt pregatite in prealabil.

Tabletele LCD

Tabletele LCD sunt dispozitive realizate in tehnologia LCD (Liquid Cristal Display) care se racordeaza la iesirea spre monitor a unui calculator si se plaseaza deasupra unui retroproiector obisnuit. Ele sunt alcatuite dintr-o matrice de celule LCD, celule care lasa sa treaca o cantitate variabila din lumina emisa de lampa retroproiectorului, afisand astfel pe ecranul retroproiectorului imaginea la nivel de pixel existenta pe ecranul calculatorului.

Dupa gama coloristica redata, tabletele LCD pot fi alb-negru, cu nuante de gri sau color.

Video-proiectoarele

Video-proiectoarele sunt dispozitive de afisare pentru proiectia unor imagini video pe un ecran mare pentru un grup mai mare de persoane. Dimensiunea ecranului de proiectie (1,5-7 m) se coreleaza cu puterea sursei luminoase (500-2300 lumeni) si cu distanta la care se proiecteaza.

Video-proiectoarele se bazeaza pe doua tehnologii de afisaj: una presupune existenta a trei tuburi catodice, de inalta luminozitate si cu distanta focala mica si alta utilizeaza trei matrici LCD, plasate in fata unei surse de lumina puternice (lampa cu halogen) pentru proiectarea secventelor video dupa principiul afisarii diapozitivelor sau filmelor.

Camera video

Nevoia de comunicare si informatie este o trasatura caracteristica a omului, dar pentru o comunicare eficace si rapida este nevoie de tehnologie. Pentru aceasta, Internet-ul este mediul perfect, dar pentru a-l exploata optim trebuie sa ai la dispozitie o baza tehnologica solida. Cum ai putea insa sa desfasori o videoconferinta fara o camera de luat vederi? Ea este esentiala cand ai nevoie de comunicare video.

Camera video are rolul de a prelua informatia luminoasa a fiecarei secvente video captate, de a o transforma in informatie electrica pe care o va aduce apoi intr-o forma standard, ceruta pentru un semnal video. Astfel, camera video descompune fiecare secventa video intr-o succesiune de imagini fixe, iar fiecare imagine fixa este descompusa pe linii orizontale, iar in cadrul liniei, pe puncte individuale. Elementul cheie al camerei video este captatorul video, un dispozitiv de transfer de sarcina, CCD (Change Coupled Device).

Semnalul video captat este fie furnizat in sistem RGB pentru a fi preluat de calculator, fie este prelucrat pentru sistemele PAL, NTSC sau S-video.

In alegerea unei camere video trebuie avuti in vedere urmatorii parametri: rezolutie, sensibilitate la lumina, diafragma, zoom, nivel de profunzime, raport zgomot/semnal util.

Placa de captura si numerizare video

Placa de captura video (video capture card) permite inregistrarea de imagini cu ajutorul calculatorului. Placile de captura video pot fi utilizate pentru captarea imaginilor statice sau a cadrelor, caz in care functioneaza ca pelicula dintr-un aparat de filmat si pentru captarea de filme intregi, caz in care calculatorul este legat la televizor, la un video-recorder sau la o camera video.

Pentru digitalizarea semnalului video analogic se folosesc video digitizoarele care utilizeaza un convertor analogic-digital, preluand un semnal video de la un aparat video sau de la o camera TV.

TV tuner-ul se prezinta sub forma unei placi de extensie care realizeaza transformarea semnalului TV (NTSC, PAL sau SECAM) in semnal digital si invers, putandu-se astfel prelua si inregistra pe calculator secvente video si imagini statice din emisiunile TV, dar si folosirea monitorului calculatorului pentru urmarirea canalelor TV si a teletextului. TV tuner-ele sunt fabricate in mai multe variante: variante externe (TV-Box) care trimit semnalul decodat in intrarea video a placii grafice, variante built-in in placa grafica, variante care sunt extensie a placii video etc.

Pentru ascultarea posturilor de radio ce emit in banda de frecventa FM, in configuratia calculatorului personal poate fi incorporat un FM tuner care faciliteaza auditia acestor emisiuni.

Camera foto digitala

Pana nu demult era necesar un echipament sofisticat pentru a realiza cu calculatorul o prezentare de diapozitive: filmele trebuiau developate, dupa care utilizatorul introducea imaginea in calculator cu ajutorul scanner-ului sau prin citirea unui Photo-CD in unitatea CD. Aceasta necesita atat un efort financiar considerabil, cat si timp foarte mult.

In prezent exista camere foto care permit cuplarea directa cu calculatorul printr-o interfata standard. Ele permit, imediat dupa apasarea declansatorului, preluarea directa a imaginilor, in diverse programe sau aplicatii, pe calculator, sau, pur si simplu, tiparirea pe hartie. Camerele digitale nu au nevoie de film foto, ele stocheaza pozele electronic. Astfel, imaginile se pot transfera direct pe calculator si aici se pot prelucra dupa dorinta.

In locul in care este pozitionat filmul in aparatele clasice, camerele digitale au inglobate senzori CCD (Changed Couple Device), care se folosesc de altfel si la scannere si camere video. Subiectul ce se doreste a fi fotografiat este proiectat prin obiectiv, iar mii de fotodiode sensibile la lumina, aflate pe cip-ul CCD, preiau informatia si o descompun intr-o multime de pixeli. Numarul acestor pixeli hotareste rezolutia camerei foto, ceea ce este important pentru prelucrarea si tiparirea ulterioara.

Pentru stocarea imaginilor in camerele digitale sunt folosite cardurile de memorie flash, cum sunt CompactFlash si Smart Flash.

3. Echipamente pentru citirea directa a documentelor

Cititorul de bare de cod se utilizeaza in registratoarele de casa ale marilor magazine sau in biblioteci, fiind format dintr-un ansamblu de citire, emisie/detectie a intensitatii luminoase. Preturile (in cazul caselor de marcat) sunt marcate prin niste bare de diverse dimensiuni si nuante de la alb la gri si apoi la negru. Avantajul acestor sisteme este simplitatea utilizarii lor si faptul ca in sistemele tranzactionale intense, cum ar fi casieriile marilor magazine nu mai trebuie tastat pretul. Pentru siguranta, aceste sisteme sunt legate de tastaturi, ca in caz de indecizie, sa se poata tasta datele.

Cititorul de caractere scrise cu cerneala magnetica (MICR - Magnetic Ink Character Recognition). Caracterele se imprima cu o cerneala speciala continand oxizi de fier. Trecand documentul sub un camp magnetic puternic, acesta se magnetizeaza. Trecand apoi acelasi document sub un cititor de caractere magnetice, caracterele sunt recunoscute de cititor. Aplicatiile principale ale acestui sistem sunt in domeniul bancar. Aici, contul, suma disponibila, precum si alte informatii sunt introduse si decodificate de aceste dispozitive. Documentele magnetice sunt din ce in ce mai raspandite.

Scanerul este un dispozitiv care permite introducerea in sistem a textelor si imaginilor grafice prin simpla scanare a documentului original, evitandu-se astfel introducerea textului cu ajutorul tastaturii. Scanerul detecteaza diferentele de stralucire a unei imagini sau a unui obiect, folosind o matrice de senzori. In majoritatea cazurilor, scanerul foloseste o matrice liniara de asemenea senzori, de obicei dispozitive cu cuplaj de sarcina (CCD - Change Coupled Devices, dispozitive care transforma un semnal luminos in semnal electric), de ordinul sutelor pe fiecare inci, intinse pe o banda ingusta pe toata latimea celei mai mari imagini care poate fi scanata.

Imaginea sau textul se preia sub forma unui anumit numar de puncte. Procedeul se numeste digitizare. Suprafata de scanat se vizualizeaza pe toata latimea scanner‑ului cu un tub luminiscent. Lumina reflectata va fi preluata de o serie de diode laser si de fotodiode care inregistreaza diferentele luminos‑intunecos si le convertesc intr‑o combinatie binara.

Exista o mare varietate de scanere: scanere manuale (hand scanner), scanere plane (flat-bed scanner), scanere cu tambur (drum scanner), scanere video, scanere pentru diapozitive. Diferenta dintre ele este data de modul in care acestea deplaseaza senzorii in raport cu imaginea scanata. Aproape toate tipurile impun deplasarea mecanica a senzorilor peste imagine, dar sunt si scanere care folosesc tehnologia video.

Dupa ce a fost citita cu scanerul, imaginea poate fi prelucrata cu ajutorul calculatorului: marita, micsorata, colorata, rotita, suprapusa cu alte imagini etc.

Scanerul este caracterizat de urmatoarele elemente:

Posibilitatea de producere a imaginilor color - In acest sens, scanerele sunt grupate in scanere color si scanere monocrome (scanere cu tonuri de gri). Pentru multe aplicatii scanarile monocrome sunt suficiente (de exemplu, daca doriti sa scanati texte in vederea recunoasterii optice a caracterelor sau in vederea editarii unor publicatii atunci cand rezultatele urmeaza sa apara alb-negru).

Rezolutia reprezinta numarul de puncte pe inci pe care le poate citi scanerul. Cu cat rezolutia este mai mare, cu atat imaginea scanata va fi mai apropiata de cea reala. Un scanner cu posibilitati minime incepe de la 300 de puncte pe inci si avanseaza in trepte uniforme cum ar fi 1200, 2400, 3600, 4800 de puncte pe inci, dar sunt si scannere de pana la 19200 dpi.

Viteza de scanare - Aproape toate scanerele moderne sunt echipamente cu trecere unica, ele avand o singura sursa de iluminare ce se bazeaza pe filtrele elementelor fotodetectoare pentru sortarea culorilor. Scanerele cu trecere unica pot sa opereze aproape la fel de repede ca si modelele monocrome, desi transferarea imaginilor de dimensiuni mari ce masoara zeci de megaocteti dureaza mai mult decat transferarea de imagini monocrome, de trei ori mai mici. Viteza de scanare poate fi de 1-60 pagini pe minut;

Domeniul dinamic reprezinta domeniul de culori (sau numarul tonurilor de gri de la negru la alb) pe care le poate distinge un scaner. Modalitatea obisnuita de exprimare a domeniului dinamic este profunzimea, adica bitii necesari pentru codificarea numarului maxim de culori. Scanerele obisnuite pot distinge 256 (8 biti), 1024 (10 biti) sau 4096 (12 biti) de niveluri de stralucire in fiecare culoare primara. Ultimele modele au o adancime de culoare de pana la 48 de biti.

Posibilitatea de recunoastere a caracterelor de text, transformandu-le in text, nu in imagini Imaginea scanata este memorata initial in format grafic. Pentru prelucrarea ulterioara cu un procesor de texte trebuie transformata intr‑un format text. Se foloseste un software specializat OCR (Optical Character Recognition). Se pot recunoaste bine literele foarte clare, scrise de obicei cu masina de scris sau cu imprimanta. In cazul scrisului de mana recunoasterea textului este mult mai dificila. Primele programe OCR foloseau o tehnica numita corespondenta matriceala. Calculatorul compara mici portiuni din imaginea pe biti cu modele stocate intr-o biblioteca in cautarea caracterului care semana cel mai mult cu modelul de biti scanat. Majoritatea sistemelor OCR actuale se bazeaza pe corespondenta caracteristicilor. Aceste sisteme nu se limiteaza la comparare, ci analizeaza fiecare model de biti scanat.

Sunt larg recunoscute scanerele firmei Hawlett-Packard (ScanJet 4670, ScanJet 4850, ScanJet 7650, ScanJet 8200 etc.).

Echipamente periferice pentru redarea sunetelor

Placa de sunet

Aparitia si dezvoltarea aplicatiilor multimedia a determinat echiparea microcalculatoarelor cu placi de sunet care permit cuplarea unor echipamente de inregistrare a sunetelor (microfon) sau de redare a acestora (difuzor, boxe). Prin intermediul unui software specializat se poate realiza editarea, redarea sau inregistrarea sunetelor in fisiere.

Numerele din calculator sunt considerate digitale, iar undele sonore sunt considerate analogice. Ca urmare, calculatorul nu poate intelege si reproduce undele sonore. Pentru a inregistra si reda mesajele audio, placa de sunet contine convertizoare de tip analogic-digital si digital-analogic care realizeaza conversia semnalului electric in cod numeric si invers.

Placile de sunet sunt folosite pentru redarea sunetelor si a muzicii, ca parte a aplicatiilor multimedia, pentru a inregistra sunete MIDI si waveform, dar si pentru recunoasterea vocii. Conform standardului MPC, o placa de sunet trebuie sa aiba, in configuratia minimala, o intrare pentru microfon, o interfata MIDI, capabilitate CD-audio, un sintetizator FM si capacitatea de a reda muzica digitizata si voce. Trebuie avuta in vedere si compatibilitatea cu Sound Blaster, in special cand se doreste utilizarea MPC si pentru jocuri pe calculator.

Popularitatea tot mai larga a aplicatiilor multimedia in ultimii ani a condus la dezvoltarea mai multor tehnologii de producere a placilor de sunet si la cresterea competitiei intre producatorii acestor echipamente. Ca urmare a acestei tendinte, placile de sunet au devenit din ce in ce mai sofisticate, pretul lor fiind in continua scadere. Diferentierea calitativa intre placile de sunet actuale se face in functie de capacitatea acestora de a reda si inregistra sunetele. Parametrii care determina performantele placilor de sunet sunt: rata maxima de esantionare si rezolutia placii. Rata de esantionare indica de cate ori pe secunda se va lua o proba din semnalul audio, iar rezolutia indica numarul de biti disponibili pentru valoarea preluata. Rata de esantionare poate fi, de exemplu, de 11 kHz pentru vorbire, 44,1 KHz pentru semnalele provenite de la CD-player, de 48 KHz pentru DAT (digital audio tape). Rezolutia este cuprinsa, de exemplu, intre 0 si 255 de biti la placile de sunet pe 8 biti si intre 0 si 65535 de biti la placile de sunet pe 16 biti.

Placile de sunet mai ofera si o serie de functii importante de control pentru operatiile de creare si redare a unor fragmente muzicale. Circuitele de mixare din placa de sunet au rolul de a controla volumul pentru fiecare din sursele de semnale la care este conectata placa.

Pentru redarea sunetelor, placile de sunet utilizeaza doua tehnologii: sinteza FM si sinteza wavetable (spectru de sunete). Sinteza FM vine de la frequency modulation (modulatia in frecventa), adica manevrarea frecventelor pentru a le transmite la difuzoare. Sunetele create de placa de sunet nu seamana cu cele create de instrumentele muzicale, muzica produsa in acest mod tinzand sa sune artificial. La tehnologia wavetable, placa de sunet creaza sunetul, pe baza unor inregistrari ale muzicii unor instrumente, sunetele fiind mai aproape de realitate; ea cauta instrumentul potrivit intr-un spectru de sunete si creaza sunetul instrumentului cerut, pe baza mostrei de sunet existente.

Standardul care s-a impus in lumea PC-urilor este Sound Blaster, dezvoltat de firma Creative Labs. Modelele initiale lucrau pe 8 biti, iar rata de esantionare atingea 15 kHz. Au urmat modele perfectionate. Spre exemplu, modelul Sound Blaster Audigy 2 lucreaza pe 24 biti cu 192 KHz in stereo si 96 KHz in 6,1 canale. Audigy 2 poate captura si reda cele mai fine detalii ale sunetului folosind specificatii tehnice de ultima ora, dispune de tehnologia EAX Advanced HD care ofera realism audio fara precedent in jocuri, filme sau muzica, prin reverberatii, trecere realista intre medii audio virtuale, procesarea simultana a mai multor efecte audio. Utilizatorii de calculatoare personale care dispun de o unitate DVD-ROM vor putea utiliza Sound Blaster Audigy 2 pentru a experimenta inregistrari DVD-Audio de o calitate uimitoare. Sound Blaster Audigy 2 ofera un exceptional raport semnal zgomot de 106dB si este singura interfata de sunet care a primit certificare THX, pentru sunet surround pe 6.1 canale, specific coloanelor sonore Dolby Digital EX din filme sau jocuri. Acest standard adauga o incinta acustica suplimentara, centru spate, pentru realism imbunatatit in pozitionarea 3D audio.

In randurile ce urmeaza sunt prezentate tehnologiile de ultima ora din domeniul placilor de sunet.

DVD-AUDIO

Singura solutie destinata calculatoarelor personale care permite suport pentru rezolutia avansata audio oferita de fidelitatea pe 24 biti cu 192KHz in stereo si 96KHz in 5.1. Ca termen de comparatie CD-ul Audio ofera 16 biti cu 44,1KHz.

Audio Advanced HD pe 24 biti

Cea mai buna calitate intalnita la un Sound Blaster, rivalizand aparatura profesionala de casa in muzica, jocuri sau filme. Procesarea audio pe 24 biti, in muzica, filme si aplicatii multimedia asigura cea mai ridicata calitate sunetului.

Certificare THX

Audigy 2 este prima si singura placa de sunet certificata pana in acest moment ca fiind conforma cu testele de calitate si performanta impuse de cunoscuta companie THX. Compania americana a certificat pana acum sali de proiectie (cinematografe) si aparatura profesionala audio.

Sunet pe 6.1 canale

Experienta audio multi-canal imbunatatita pentru MP3-uri, CD-uri, jocuri 3D cu suport DirectSound si filme Dolby Digital EX. Audigy 2 sporeste imersiunea experientei audio cu directionalitate si perceptie ambientala imbunatatite oferite de canalul suplimentar amplasat centru / spate. Dolby Digital prevede 5.1 canale prin incinte: fata si spate (stanga si dreapta), subwoofer si central fata.

Creative MediaSource

Aplicatie pentru redarea de fisiere audio, cu caracteristici superioare pentru gestionarea bazei de date cu muzica: cautare, control automat al volumului si reducerea zgomotului de fond.

Inregistrare/redare audio cu specificatiile 24 biti/96 KHz

Audigy 2 poate captura si reda cele mai fine detalii ale sunetului folosind specificatii tehnice de ultima ora. Suportul MIDI extins este oferit de latenta redusa de 2 ms.

EAX ADVANCED HD

Tehnologie care ofera realism audio fara precedent in jocuri sau la rularea unui fisier audio prin reverberatii, trecere realista intre medii (pestera incapere din lemn), putere de procesare a mai multor efecte audio simultan.

Microfonul si difuzoarele

Puntea dintre lumea electronica a datelor audio (analogice si digitale) si lumea mecanica a sunetelor este realizata de traductoarele acustice: microfonul care converteste sunetele in semnale audio si difuzoarele ce realizeaza conversia semnalelor audio in sunete. Toate placile de sunet au intrari pentru microfon care permit inregistrarea de voci in mediul digital. Astfel, se pot folosi transcrierile digitale ale vocii pentru a le incorpora in prezentari multimedia sau pentru a realiza diverse adnotari vocale in foi de calcul sau in alte fisiere. Pentru a crea sunete care pot fi auzite, calculatorul are nevoie de difuzoare.

Difuzoarele de frecventa joasa (woofer) opereaza la cele mai joase frecvente (mai mici de 150 Hz), iar cele de frecventa inalta (tweeter) lucreaza cu frecvente asociate sunetelor ascutite (de la 2000 Hz in sus). Difuzoarele subwoofer extind posibilitatile de producere a frecventelor joase ale unui sistem de sunet dintr-un calculator. Difuzoarele pot fi active, cand includ un amplificator sau pasive atunci cand nu au un astfel de dispozitiv.

In prezent se produc si sisteme dotate cu difuzoare plate, fabricate dupa o noua tehnologie care ofera o senzatie de realitate incredibila.

Echipamente si suporturi pentru stocarea datelor

Una din problemele actuale in domeniul informatic este si cea a stocarii si regasirii informatiei, aparitia unor suporti de informatii de mare capacitate impulsionand evolutiile din domeniu.

La inceputul anilor '90, PC-ul era echipat cu un hard disc de 100 MB si o unitate de discheta de 1,44 MB. Astazi s-a ajuns pana la 400 GB pe hard disc, dar alaturi de acelasi batran floppy de 1,44 MB. Cum a supravietuit acesta din urma? Alternativele au existat. Cateva echipamente (Iomega Zip, LS-120 SuperDisk sau Syquest EZ Flyer) au fost puse la incercare pentru a inlocui acest floppy de neinlocuit. Sony realizeaza un echipament HiFD la 200 MB, care este citit de drivere interne sau externe noi.

In prezent sunt destul de multe tehnologii de stocare pe disc de calitate, avand si un randament atractiv pe piata. CD-ul cu posibilitate de rescriere este aproape cel mai raspandit format, desi doar pe termen scurt. Unitatile CD-RW nu mai sunt astazi o noutate. In urmatorii ani, mai toate PC-urile care vor fi vandute vor citi de pe DVD-ROM Cu certitudine, exista un aspect de care nu trebuie sa ne temem in privinta unitatilor de stocare: puterea de inmagazinare a datelor va creste ametitor de repede.

Dupa modul de inregistrare, suportii se impart in suporti ce folosesc informatia analogica (aici se incadreaza casetele video, videodiscul - Laser Disc, benzile de magnetofon) si suporti de informatie numerica (digitala). Suportii de informatie numerica pot fi suporti de informatie digitala neinformatica (CD-audio, Mini Discul, lansat de Sony in 1992, Rotary Digital Audio Tape, Digital Compact Cassette) care lucreaza cu informatie numerica, dar nu sub forma de fisiere in sens informatic si suporti de informatie numerica informatizata, reprezentati de CD-ROM si variantele descinse din acesta, CD-I (Compact Disc Interactive), CDTV (Commodore Dynamic Total Vision), Photo CD, Video CD.

Echipamente periferice si suporturi magnetice

Pentru memorarea unor volume mari de date, care sa poata fi regasite rapid se folosesc echipamente periferice care utilizeaza in esenta suporturi magnetice.

Din punct de vedere al accesibilitatii, suporturile magnetice se impart in doua categorii:

suporturi magnetice adresabile (discuri magnetice);

suporturi magnetice neadresabile (benzi magnetice).

Discuri magnetice si unitati de discuri magnetice

In configuratia actuala a calculatoarelor discul magnetic este cel mai utilizat. Unitatile de discuri magnetice sunt echipamente periferice care mediaza schimbul de date si informatii intre suport (disc magnetic) si sistemul de calcul.

Datele sunt inregistrate pe disc sub forma unor octeti memorati ca siruri de cifre binare (zone magnetizate si nemagnetizate). Aceste siruri sunt asezate circular, de-a lungul pistelor. Pistele pe discurile magnetice sunt circulare si concentrice (formatul CAV), corespunzand unei pozitii a capului de citire-inregistrare. Prin conventie, pistele sunt numerotate, incepand cu zero, de la marginea exterioara a discului. O portiune dintr-o pista se numeste sector. Sectorul este unitatea fundamentala de memorare a informatiei pe disc. Sectoarele sunt numerotate incepand cu cifra 1; sectorul 0 este rezervat pentru identificare, nu pentru stocare. Numarul de octeti pe sector depinde de tipul discului, dar in general este o putere a lui 2, adica 128, 256, 512, 1024 O discheta de 3,5 inch de 1.44 Mo, de exemplu, are 80 piste/fata, 18 sectoare/ pista, 512 octeti/sector. Discurile dure au un numar variabil de fete si piste, in functie de performantele discului. Capacitatea sectoarelor cea mai des intalnita in industria hard-discurilor pentru calculatoarele personale este cea de 512 octeti/sector. Un sector poate fi accesat direct dupa adresa de sector, determinata de numarul pistei si numarul sectorului de pista.

Un alt concept vehiculat mult este cel de cilindru, respectiv cilindru virtual. Prin cilindru virtual se intelege ansamblul pistelor pe un echipament cu mai multe discuri care pot fi accesate fara a misca capul de citire-inregistrare. Altfel spus, cilindrul este ansamblul pistelor care corespund unei pozitii a capetelor de citire-inregistrare de pe toate pistele. Un floppy disc cu doua fete are un numar de cilindri egal cu jumatate din numarul pistelor.

Discurile magnetice se clasifica dupa mai multe criterii:

dupa capetele de citire/inregistrare;

dupa modul de grupare;

dupa materialul din care sunt facute, etc.

Dupa capete sunt:

discuri cu capete fixe, la care capetele sunt fixate;

discuri cu capete mobile, la care capetele se misca solidar, cate unul pe fiecare fata.

Dupa modul de grupare:

discuri amovibile (care se pot grupa in pachete);

discuri inamovibile, care sunt independente, deci nu se grupeaza in pachete.

Dupa materialul din care este facut discul, avem:

discuri dure, la care platanele sunt facute dintr-un material dur, de obicei dur-aluminiu;

discuri flexibile, la care discul este realizat din material plastic.

Corespunzator tipurilor de suport, unitatile de discuri magnetice se clasifica in:

unitati de disc flexibil (floppy discuri);

unitati de disc hard (dur sau Winchester);

unitati de disc amovibil (Jaz, Zip, SyQuest).

Discul flexibil

Discul flexibil reprezinta suportul clasic de stocare la microcalculatoare.

Unitatile de disc flexibil (floppy disc) sunt folosite pentru a inregistra date pe dischete care apoi vor putea fi citite pe acelasi tip de unitate. Discul flexibil a fost creat in 1967, in laboratoarele IBM din San Jose de un colectiv condus de Allan Shugart.

Unitatea de disc flexibil are in structura urmatoarele componente:

doua capete de citire/inregistrare, pentru a utiliza ambele fete ale dischetei;

un dispozitiv de actionare a capetelor;

un motor de antrenare a dischetei (360 rot/min);

un bloc de comanda care asigura coordonarea functionarii componentelor si supervizarea operatiilor de citire/scriere.

Dischetele sunt folosite pentru pastrarea programelor si a fisierelor de date de mici dimensiuni, pentru arhivari, precum si pentru transferul de diferite date si programe intre calculatoare. Ele nu necesita conditii speciale de pastrare, dar este indicat sa fie pastrate in locuri ferite de actiunea unor campuri magnetice puternice sau in apropierea unor surse de caldura deosebite. De asemenea, este indicat ca din cand in cand informatiile sa fie rescrise pe dischete, pentru a nu se pierde.

Dischetele se intalnesc in diferite variante 2,5", 3,5", 5,25" si 8" (in prezent cele de 5,25" si 8" nu se mai utilizeaza). Primele dischete erau folosite pe o singura fata (SS - Single Side). Actualmente toate unitatile de discuri flexibile permit utilizarea simultana a ambelor fete (DS - Double Side). Capacitatea de memorare a dischetelor (de exemplu, cele DS-HD au 1,44 Mo, cele DS-ED au 2,88 Mo) depinde de numarul de piste si de densitatea de inregistrare. Din punct de vedere al densitatii de inregistrare deosebim urmatoarele categorii de discuri flexibile:

simpla densitate (Simple Density - SD);

dubla densitate (Double Density 2D sau DD);

inalta densitate (High Density - HD);

densitate cvadrupla (Quad Density -QD);

densitate extra inalta (Extra High Density - ED).

O discheta poate fi utilizata numai daca a fost formatata in prealabil, fiind impartita in piste si sectoare. Actualmente dischetele comercializate sunt gata formatate. Capacitatea dischetei este stabilita in timpul formatarii. Formatarea se poate realiza prin comenzi ale sistemului de operare.

Desi sunt suporturi lente si limitate din punct de vedere al capacitatii, dischetele si unitatile de discuri flexibile se regasesc in toate configuratiile actuale ale microcalculatoarelor. Aceasta se explica prin costurile reduse ale suportului si echipamentului periferic, usurinta in gestionare, precum si adresabilitatea si posibilitatea de interschimbabilitate a suportului intre sisteme de calcul diferite.

Incepand cu mijlocul anilor '90 se fabrica si discuri flexibile de capacitati mult mai mari. Astfel, in 1995 firma Imation a lansat pe piata discheta de 120 MB numita LS-120 si unitati de disc adecvate - Super Disk Drive. Capacitatea de memorare de 120 MB a fost obtinuta prin combinarea tehnologiilor optice si magnetice. Prin aceasta tehnologie se asigura o densitate de 490 piste/inch fata de 135 piste/inch la dischetele de 1.44Mb. Pistele de date sunt scrise si citite magnetic. Unitatea de discheta LS-120 dispune de capete de citire duble care ii permite sa scrie si sa citeasca atat dischete LS-120, cat si dischetele standard de 1.44MB. De asemenea, viteza de rotatie a suportului este mai mare decat in cazul oricaror alte dischete, ceea ce permite obtinerea unor rate de transfer mai mari . Ulterior s-au realizat si dischete cu capacitatea de 240 Mo. Corporatia Sony fabrica unitatile de disc flexibil HiFD cu o capacitate de 200 Mo la dimensiunea dischetelor de 3,5

Unitatile de discuri Winchester

Unitatea de hard disc este un dispozitiv de memorie externa inchis ermetic care poate pastra o cantitate foarte mare de informatii din sistem. Ea se bazeaza pe reunirea intr-un singur ansamblu a capetelor de citire-scriere si a discurilor, acestea fiind incasetate pentru a asigura o mai buna protectie la factorii perturbatori.

Aceste unitati au fost introduse de IBM in 1974 si au primit denumirea de discuri Winchester. Unitatea de hard disc are mai multe discuri care se rotesc cu viteze de la 3600 rot/min in sus, montate unele peste altele si capete care se misca deasupra discurilor inregistrand informatiile pe piste si sectoare. Spre deosebire de floppy discuri, la care capetele de citire/inregistrare se aseaza pe disc, la hard disc-uri acestea nu ating suprafetele discurilor in timpul functionarii normale, plutind pe o perna de aer, numita si lagar de aer.

Pentru a putea fi folosit, un hard-disc trebuie sa fie formatat, adica trebuie definita o structura recunoscuta de sistemul de operare. Formatarea unui hard-disc presupune trei etape:

formatarea la nivel inferior sau formatarea fizica;

formatarea la nivel superior sau formatarea logica

partitionarea.   

Formatarea fizica consta in crearea sectoarelor fizice pe disc. Sectoarele sunt create si completate cu marcajele de adrese folosite pentru identificare, respectiv cu portiuni de date.

Formatarea logica reprezinta adaptarea discului la cerintele sistemului de operare. In timpul formatarii logice, pistele discului sunt impartite in sectoare, numarul acestora depinzand de tipul unitatii. Transferul dintre periferic si memoria tampon asociata se realizeaza pe unitati numite blocuri fizice sau clustere. Un cluster este format din unul sau mai multe blocuri. Dimensiunea clusterelor se stabileste la formatare, dar trebuie sa fie o putere a lui

Partitionarea segmenteaza discul in mai multe regiuni sau discuri logice, numite partitii, care pot contine fisiere ale aceluiasi sistem de operare sau ale unor sisteme de operare diferite.

Parametrii principali ai unei unitati de hard disc sunt: capacitatea de memorare, timpul mediu de acces, rata de transfer si viteza de rotatie.

Capacitatea de memorare este in functie de diametrul discurilor, numarul de discuri, numarul de cilindri, densitatea de inregistrare. Capacitatea maxima de memorare a crescut de la 20 MB pana la sute de Go.

Timpul mediu de acces, exprimat de obicei in milisecunde, este durata necesara pentru deplasarea capetelor de citire-scriere intre doi cilindri oarecare. In general se considera ca un disc cu timp de acces sub 20 de milisecunde este rapid. Timpul de acces (mediu) a scazut de la 85 ms la mai putin de 3,6 ms

Rata de transfer reprezinta viteza cu care unitatea si controllerul pot sa trimita datele catre sistem. Viteza cu care sunt transferate informatiile a crescut de la 102 Kb/s la aproape 400 Mb/s la unitatile moderne cele mai rapide

Viteza de rotatie. In functionare discurile se rotesc permanent cu o viteza constanta. Vitezele de rotatie uzuale la diferite tipuri de hard-discuri sunt de 5400 rotatii/minut, 7200 rotatii/minut, 10000 rotatii/minut, ajungand chiar la 15000 rotatii/minut. Cresterea vitezei de rotatie determina marirea ratei de transfer.

Dimensiunea discului poate fi de 14", 8", 5.25", 3.5", 2,5", 1.8", 1.3". Cea mai folosita este de 3.5".

Unitatile de disc se leaga la magistrala calculatorului prin intermediul unei interfete care poate fi ATA (AT Attachment), SATA (Serial ATA), SCSI (Small Computer System Interface), FireWare, Fibre Channel.

Interfata ATA, denumita si IDE (Integrated Drive Electronics) prevede includerea controlerului in unitatea de disc. La o interfata ATA pot fi conectate cel mult doua unitati periferice si se recomanda pentru calculatoare desktop, de folosinta individuala. Exista mai multe standarde ATA: ATA-1, ATA-2 (EIDE), ATA-3 (1997), ATA/ATAPI-4, ATA/ATAPI-5, ATA/ATAPI-6, ATA/ATAPI-7 (2004), ATA seriala (SATA).

Interfata SCSI poate fi: SCSI-1 (1986) deja depasita, SCSI-2 (Fast SCSI, Wide SCSI, Fast&Wide SCSI), SCSI-3 (Ultra SCSI, Wide Ultra SCSI, Ultra 160, ULTRA 320). Ea asigura viteze de transfer a datelor de la 10 Mops la SCSI-1 la 320 Mops la Ultra 320 SCSI, permitand conectarea mai multor unitati periferice (8, 16 sau chiar 32).

Performantele unui HDD sunt dictate de mult mai multi factori, nu numai tip de interfata, magistrala sau viteza de transfer. In criteriile de performanta se regasesc masuri ca timpul mediu de cautare, densitatea pe suprafata, rotatii pe minut, dimensiunea memoriei cache a HDD etc. Alegerea unui HDD trebuie sa tina cont de mai multi factori, cum ar fi: volum de date, viteza de lucru, disponibilitate, numar de unitati etc. De exemplu, pentru servere se folosesc unitati SCSI ULTRA WIDE sau ULTRA 160, cu viteze de rotatie de 10.000 rpm sau 15.000 rpm, cu o memorie cache mai mare de 2 MB (de exemplu 8 MB).

Unitatile de discuri amovibile

Discurile amovibile (detasabile) sunt discuri care pot fi separate de echipamentul de citire/scriere si transportate de la un calculator la altul. Se utilizeaza sub forma unor pachete sau cartuse de discuri magnetice.

Tot mai multe companii si-au intors privirile spre produsele de stocare amovibile pentru a-si acoperi propriile necesitati de stocare, securitate a datelor si transport . Aceste unitati sunt mai putin utilizate la ora actuala decat unitatile de discuri Winchester; ele ofera posibilitatea de a stoca date sau programe mai putin utilizate, pentru a le putea transporta de la un calculator la altul (ca si in cazul unitatilor de disc flexibil). Tehnologia folosita de unitatile de discuri amovibile fiind foarte asemanatoare cu cea a hard-discurilor, nu sunt deloc surprinzatoare performantele de capacitate si viteza de rotatie atinse de discurile amovibile, ceea ce le ofera o pozitie solida pe piata suporturilor magnetice. Un lucru pare a fi cert: lupta dintre noile dispozitive de stocare amovibile si venerabilele unitati floppy va avea implicatii atat in randul utilizatorilor, cat si in cel al dezvoltatorilor de software.

Firma Iomega s-a impus pe piata prin discurile Zip, Jaz si Click!. Unitatile de discuri Zip au o capacitate de stocare de 100 Mo, 250 Mo sau 750 Mo si o viteza de transfer de pana la 1,5 Mbps. Unitatile de discuri Jaz au un timp de acces de 10-12 ms, capacitate de stocare de 2GB, 1,07 GB sau 540 MB. Discurile Click! ofera o capacitate de stocare de 40 MB.

Benzi magnetice si unitati de banda magnetica

Benzile magnetice, sub forma de role si casete sunt suporturi neadresabile si reprezinta cele mai ieftine suporturi pentru memorarea unor volume mari de date. Banda magnetica este suportul ideal pentru arhivarea datelor, respectiv pentru pastrarea copiilor de siguranta a fisierelor si a bazelor de date. Principalele dezavantaje ale benzii magnetice sunt neadresabilitatea si viteza scazuta de lucru.

Unitatile clasice de banda magnetica aveau in structura doua role, banda derulandu-se de pe o rola pe cealalta in timpul exploatarii. Dispunerea datelor pe suport se face in blocuri de date separate de spatii libere (gap-uri) cu rol in antrenarea si citirea benzii. La microcalculatoare, benzile magnetice sunt utilizate sub forma casetelor sau cartuselor cu banda care ajung la capacitati de stocare de ordinul sutelor de gigaocteti . Unitatea de banda magnetica asociata se numeste streamer.

Banda magnetica ca suport de arhivare a datelor este disponibila si sub forma bibliotecilor de benzi. Acestea permit automatizarea procesului de salvare/arhivare prin care se diminueaza considerabil timpul afectat acestei activitati. Tehnologiile benzilor magnetice pot fi clasificate astfel : biblioteci DLT (Digital Linear Type), biblioteci de 4 mm si 8 mm.

Biblioteca DLT reprezinta una din cele mai noi tehnologii in industria de salvare/arhivare si ofera urmatoarele avantaje:

ofera cea mai mare capacitate de memorare/cartus, respectiv 40-80 GB/cartus;

utilizeaza tehnica de memorare in serpentina, in contrast cu tehnologia de scanare elicoidala cu capete rotative, ce permite citirea si scrierea simultana a datelor pe mai multe canale si cu viteze mai mari;

timpul de viata de 30 de ani egaleaza stocarea de tip magneto-optica ceea ce le face ideale pentru arhivarea datelor.

Bibliotecile de 4 mm reprezinta o tehnologie mai veche, cu scanare elicoidala, in care banda este pozitionata oblic, dar care ofera numeroase avantaje:

bibliliotecile se bazeaza pe formatul DDS (Digital Data Standard), DDS2, DDS3 sau DDS4 asigurand stocarea a 2, 4, 12 sau 20 GB (respectiv 4, 8, 24, 40 GB cu comprimare);

asigura un cost foarte scazut/megaoctet arhivat.

Banda magnetica de 8 mm are cea mai mare utilizare in domeniul camarelor video miniaturizate. Pe piata calculatoarelor a fost introdusa in 1987 de catre Exabyte Corporation. In prezent capacitatea lor de stocare este de 5 MB fara comprimare si 10 MB cu comprimare.

Stocarea datelor pe banda magnetica este una dintre primele metode folosite in lumea calculatoarelor. Desi ea pare oarecum perimata, tehnologiile ce folosesc banda magnetica se dezvolta continuu, datorita avantajelor oferite de catre aceasta:

cel mai ieftin (cost/MB) suport cu citire-scriere;

dimensiuni mici;

capacitati de memorare mari;

metodologia si software-ul de backup evoluate si robuste;

gradul de standardizare a formatelor ridicat

Copia de siguranta a datelor (backup) este o componenta strategica a unui sistem informatic, asigurandu-i capacitatea de reintrare in functionare in timp util, in urma aparitiei unor incidente sau catastrofe. Avantajele prezentate mai sus determina utilizarea casetelor magnetice sa fie in majoritatea cazurilor, solutia optima de backup.

In momentul de fata sunt mai multe tehnologii de stocare a datelor pe casete magnetice: Data Cartridge (DC), Digital Data Storage (derivata din DAT),Travan, Advanced Intelligent Tape (AIT). Tehnologiile Data Cartridge si Digital Data Storage deriva din tehnologiile utilizate de caseta audio obisnuita. Tehnologia Data Cartridge este orientata spre imbunatatirea performantelor casetei, pastrand miscarea liniara a benzii in raport cu ansamblul de citire-scriere. Tehnologia DDS foloseste miscarea elicoidala a benzii fata de capetele de citire-scriere in doua variante ale casetei: cu latimea benzii de 4mm (dimensiunea casetei audio) si latimea benzii 8mm (dimensiunea casetei video VHS) . Tehnologia Travan a fost introdusa in anul 1995 pentru a mari capacitatea minicartuselor prin marirea dimensiunii lor astfel incat acestea sa poata contine o cantitate mai mare de banda. Capacitatea de stocaj a crescut astfel la 8 GB. Tehnologia AIT foloseste scanarea elicoidala si o latime de banda de 8 mm pentru cresterea densitatii de stocare si un mecanism de citire/scriere mult mai eficient. Ea permite inregistrarea in conditii de siguranta, pe baza tehnicilor de compresie, de la nivelul zecilor de GB pana la 160 GB la unitatile din a treia generatie, cu un factor de compresie de 6:1. Bibliotecile AIT (cu 8 cartuse) pot stoca pana la 2,08 TB comprimat.

Echipamente periferice si suporturi optice

Nevoilor tot mai mari de memorii externe pentru stocarea si arhivarea informatiilor multimedia le raspund discurile optice si memoriile magneto-optice. Discul optic dispune de o mare capacitate de stocare, fiind adecvat arhivarii sigure a informatiilor pe o mare perioada de timp deoarece nu poate fi sters. Memoriile magneto-optice dispun, pe langa capacitatea de memorare remarcabila, si de posibilitatea de a fi inscrise si sterse de utilizator.

Suportul fizic pentru discurile optice este realizat din material plastic acoperit cu o pelicula metalica, de obicei oxid de aluminiu. Stocarea informatiei sub forma numerica este facuta prin amprente minuscule care pot fi citite prin intermediul unui fascicol de raze laser.

In 1982 au aparut primele CD-uri audio, iar in 1985 CD-ROM-ul cucereste piata. Daca initial la microcalculatoare au fost utilizate doar discuri optice de tip CD-ROM, in prezent sunt folosite si discuri optice ce pot fi scrise sau discuri optice reinscriptibile. Cei mai importanti producatori sunt Sony, Philips, Maxell, Verbatim, TDK, HP.

Unitati de disc CD-ROM

Intrucat majoritatea aplicatiilor care sunt comercializate sunt livrate pe discuri CD-ROM, unitatile de CD-ROM au devenit o componenta de baza a calculatorului. Elementele din multimedia, cum ar fi filmele video si sunetul, necesita mult spatiu pentru stocare. Deoarece discurile CD-ROM il au din belsug, ele au devenit cea mai cunoscuta metoda de stocare de date pentru aplicatiile multimedia. In mod natural, micul disc argintiu constituie factorul care a permis explozia tehnologiei multimedia in lumea calculatoarelor personale

CD-ROM-ul tinde sa devina cel mai popular mediu de distributie al produselor software, atat pentru pretul scazut, cat si pentru fiabilitatea ridicata si capacitatea de stocare relativ ridicata.

Discul CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) reprezinta un mediu de stocare asemanator dischetelor, dar cu o capacitate de stocare mult mai mare. Avantajele utilizarii CD-ROM sunt numeroase: capacitatea mare de stocare (de aproximativ 700 MB), stabilitatea datelor (CD-ROM nu poate fi modificat, garantandu-se astfel stabilitatea datelor pe disc). Dezavantajul lor consta in imposibilitatea scrierii ulterioare pe disc si in viteza redusa de transfer: CD-ROM este de 10 de ori mai lent decat hard-discul, ceea ce explica de ce multi utilizatori nu au renuntat la suportul magnetic pentru date. Aceasta se datoreaza faptului ca la CD-ROM capul de citire optic are o masa substantial mai mare decat mecanismul foarte usor al hard-discurilor. Este adevarat ca viteza unitatilor CD-ROM a fost marita permanent. Standardul MPC-1 prescria o viteza de transfer de 150 KB pe secunda, dar astazi exista unitati care transfera informatiile cu 7800 KB pe secunda.

Astazi, orice calculator este dotat cu o unitate CD-ROM care permite instalarea driverelor, rasfoirea enciclopediilor electronice, vizionarea de filme si prezentari multimedia etc. Unitatile CD-ROM sunt mereu imbunatatite, goana dupa viteze de transfer din ce in ce mai ridicate si timpi de acces mai mici fiind remarcabila.

Diferenta dintre modul de inregistrare pe discul magnetic si cel de pe CD-ROM este ca, in timp ce la primele, datele se inregistreaza pe piste concentrice, la CD-ROM, sectoarele se inregistreaza continuu (in forma de spirala).

Cele doua caracteristici de baza care definesc o unitate CD-ROM sunt timpul de acces si rata de transfer a datelor. Timpul de acces reprezinta numarul de milisecunde de care are nevoie unitatea pentru a gasi si citi o cantitate de informatie. Cu cat acest numar este mai mic, cu atat unitatea este mai rapida. La versiunile moderne acest timp este sub 100 ms, ceea ce inseamna totusi cam de zece ori mai mult decat in cazul hard-discurilor obisnuite. Rata de transfer a datelor reprezinta viteza cu care o unitate CD-ROM preia datele de pe disc si le transmite calculatorului. Cu cat numarul este mai mare, cu atat unitatea este mai buna. Vitezele sunt exprimate, de obicei, ca un multiplu al vitezei unitatii CD-DA originale: 1X, 2X, 4X, 6X52x. Cele mai intalnite rate de transfer sunt in prezent 40, 48 sa 52x. Totusi se pare ca s-au cam atins, chiar depasit, limitele actualei tehnologii. Deja a aparut o noua generatie de unitati CD-ROM care a urcat rata maxima de transfer la 72x datorita noii tehnologii pe care o aplica si anume: citirea se face cu mai multe capete si nu cu unul singur cum este solutia tehnica la unitatile CD-ROM obisnuite.

Ca urmare a maririi colectiilor de CD-uri a aparut ideea schimbatoarelor de discuri. Astfel, in unitatea de CD-ROM pot fi incarcate mai multe discuri la care puteti avea acces direct printr-o simpla apasare de buton. Primele schimbatoare de discuri CD-ROM erau derivate din cele folosite pentru sistemele stereo (firma Pioneer a fost cea care a creat primul schimbator de discuri, adaptand cartusul propriu de sase CD-uri pentru a fi utilizat de calculatoare). In prezent exista schimbatoare de discuri cu si fara cartuse.

Una din cele mai frecvente utilizari a CD-ROM este distribuirea de documentatii, manuale sau alte texte de dimensiuni foarte mari. Forma obisnuita de prezentare este cea de hypertext. Aceasta inseamna posibilitatea de deplasare rapida, in cadrul textului, de la o problema la altele cu care se afla in legatura. In felul acesta se usureaza regasirea informatiilor necesare. In programele multimedia, hypertextul este un cuvant subliniat sau scris cu alta culoare. Daca se executa un clic sau un dublu clic pe cuvantul respectiv, programul ofera informatii suplimentare in legatura cu acesta. Exista mai multe metode de a realiza conversia unui text obisnuit in hypertext, utilizand programe adecvate. Cele mai multe dintre ele se bazeaza pe SGML (Standardized General Markup Language) care permite marcarea unor zone de text pentru a indica salturile posibile

In mod evident acest tip de disc este utilizat in domenii in care este necesar sa se transporte cantitati mari de date ce nu sunt supuse modificarilor. Printre aceste domenii se numara bibliotecile (pentru cataloage si referinte), finantele (pentru baze de date), industriile constructoare de masini (pentru manuale de service), informatica (pentru distribuirea software-ului si a documentatiilor), precum si piata bunurilor de larg consum (pentru jocuri video sau computer)

Spre deosebire de CD-Player-ul audio care reda fara probleme orice CD audio, unitatii CD-ROM nu ii este indiferent ce disc citeste, cu toate ca in exterior toate discurile arata la fel, cu exceptia Photo-CD-ului, usor de recunoscut dupa culoarea sa aurie. Daca driver-ul nu este compatibil cu standardul unui compact disc, atunci el va fi imposibil de citit. Pentru asigurarea compatibilitatii intre CD-urile comercializate de diferite firme s-a recurs la standardizare. Sunt deja cateva standarde comerciale pentru CD-uri respectate de majoritatea producatorilor.

Primul standard, Red Book (Cartea Rosie) este stabilit pentru CD-urile audio. In Cartea Rosie se specifica formatul datelor existente, tipul procesului de citire, cat si viteza cu care este citit discul. Transmisia de date a fost standardizata la 150 KB/sec, aceasta valoare fiind folosita si astazi.

Standardul Yellow Book (Cartea Galbena), lansat in 1984 cuprinde datele tehnice pentru CD-ROM. Pentru o mai mare siguranta a datelor, s-a introdus pe langa metoda de corectie a erorilor, folosita in tehnica audio CIRC (Cross Interleaved Reed - Solomon Code), un nou nivel de corectura, denumit LEC (Layered Error Correction). Astfel, posibilitatea de aparitie a unei erori se reducea la raportul de unu la un milion. Cartea Galbena are ca standard de viteza de transfer a datelor tot 150 KB/sec, o valoare care s-a dovedit in scurt timp insuficienta, citirea discurilor facandu-se foarte incet. Ca urmare, au fost lansate pe piata drivere cu viteza dubla, tripla, cvadrupla sau sexdrupla. Pentru pastrarea compatibilitatii cu Cartea Rosie, producatorii au trebuit sa adapteze cititoarele pentru recunoasterea CD-urilor audio si reducerea ratei de transfer, la valoarea standard.

Standardul CD-ROM/XA (EXtended Architecture) este o dezvoltare a standardului Yellow Book si a fost elaborat de firmele Sony, Philips si Microsoft. El a aparut ca o necesitate impusa de noile tehnologii multimedia care au nevoie concomitent de date numerice, si de tip text, de programe si date audio-video. Aceasta tehnica foloseste metode speciale de scriere ce permit o sincronizare aproape perfecta a imaginii cu sunetul. La secvente AVI (Audio-Video Interleaved) se combina, inainte de memorare, informatiile de imagine si sunet, reusind astfel sincronizarea celor doua componente. In plus, standardul in cauza sprijina formatul de comprimare audio ADPCM (Adaptive Delta Pulse Code Modulation) care extinde capacitatea unui CD la mai multe ore de informatie muzicala.

Standardul Green Book (Cartea Verde) reuneste standardele care asigura rularea CD-ROM-urilor pe dispozitive CD-I. CD-I (CD-Interactive) se refera la utilizarea datelor multimedia intr-un proces interactiv. CD-I este unul din cele mai puternice sisteme multimedia, prin posibilitatile efectuarii unei multitudini de operatii interactive, cum ar fi crearea, prin optiuni, a unui propriu scenariu de film. Sunt eliminate problemele de sincronizare prin intercalarea semnalelor audio si video pe o singura pista. CD-I face apel la tehnici foarte sofisticate de comprimare a imaginilor pentru a putea stoca imagini animate, foarte consumatoare de spatiu. Algoritmul de comprimare este denumit Full Motion Video (FMV). Acest algoritm permite CD-I sa afiseze pana la 72 minute de imagini animate pe intreg ecranul.

Orange Book (Cartea Portocalie), dezvoltat printr-o colaborare intre firmele Philips si Sony, defineste standardele care reglementeaza realizarea de discuri optice care pot fi sterse sau reinregistrate. Lansat in 1992, standardul Orange Book introduce tehnologia multisesiune. Un disc multisesiune poate contine mai multe blocuri de date scrise in sesiuni diferite (momente diferite de timp). Fiecare sesiune are propria pista de introducere si propriul cuprins.

Blue Book (Cartea Albastra), publicat in decembrie 1995, introduce discurile CD multisesiune stantate (stamped multi-session) care rezolva problemele de compatibilitate legate de pista 1. Standardul Blue Book cere ca prima pista a unui CD multisesiune sa respecte standardul Red Book. A doua sesiune care este invizibila pentru sistemele de redare CD obisnuite contine date pentru calculator. Sistemele de redare care respecta standardul Blue Book utilizeaza drivere multisesiune corespunzatoare pentru a citi atat portiunile audio, cat si portiunile de date ale discului. Tehnologia care sta la baza standardului Blue Book a fost cunoscuta anterior sub numele CD-Extra. Microsoft promoveaza acest format sub numele CD-Plus.

White Book (Cartea Alba) reprezinta standardul pentru Video CD. Formatul discurilor se bazeaza pe standardul CD-I. Fiecare disc trebuie sa contina o aplicatie CD-I, astfel incat sa poata fi redata pe orice player CD-I standard. Discurile care respecta acest standard se numesc CD-I Bridge.

Pe langa aceste standarde, unii producatori au creat propriile standarde pentru CD-uri, asa numitele standarde de proprietar, ei sperand ca industria sa le adopte intr-o zi. Aceste standarde definesc metodele de formatare si de stocare a datelor pe CD, insa nu specifica si modul in care sistemul de operare si aplicatiile folosesc sistemul de stocare. Este vorba de Video Interactive System, dezvoltat de Microsoft si Tandy Corporation, CD-TV, dezvoltat de Commodore International pentru stocarea video, MMCD, un standard multimedia pentru sistemele de redare compact-disc portabile, dezvoltat de Sony Corporation, Photo CD, un standard pentru imagini de inalta calitate dezvoltat de Eastman Kodak Company.

Unitati de discuri WORM

Discurile WORM (Write One Read Many) sunt asemanatoare CD-ROM-urilor, caracteristicile pentru acest tip de discuri fiind definite in Orange Book. Informatiile sunt scrise o singura data si pot fi ulterior citite ori de cate ori, cu deosebirea ca inregistrarea o face utilizatorul pe calculatorul sau. Ele sunt ideale pentru arhive de date in intreprinderi sau institutii financiare, constituind o alternativa la microfilme.

Prin tehnologia CD-R (Compact Disk Recordable), CD-urile pot fi inregistrate de utilizator, daca sistemul dispune de o unitate CD care permite scrierea (gravarea) CD-urilor. Operatiunea de inregistrare este mult mai delicata decat scrierea unei dischete si se poate derula intr-o singura sesiune de lucru (monosesiune) sau in mai multe sesiuni (multisesiune).

Unitatile ce permit scrierea se caracterizeaza prin doua 'viteze': prima semnifica rata maxima de transfer la citire, iar cea de-a doua rata maxima de transfer la scriere. La ora actuala viteza maxima de scriere este de 52x.

CD-R constituie pentru orice intreprindere o solutie de ales pentru stocarea documentara sau pentru prezentarea multimedia a produselor intreprinderii. Durata de viata estimata pentru un CD produs industrial, prin presaj, este de 25 de ani, in timp ce cea a unui CD produs dupa tehnologia CD-R, de 100 de ani. Avantajul sau consta in faptul ca informatia stocata pe el poate fi stabilita de catre beneficiar. In acelesi timp, citirea informatiei facandu-se tot prin detectarea modificarilor in fasciculul de laser reflectat, unitatile CD-R pot sa utilizeze si discuri CD-ROM.

CD-urile inregistrabile tind sa devina cel mai confortabil si mai ieftin supot pentru salvarea si transportul fisierelor. Datorita posibilitatilor de stocare a unui volum mare de date si a costurilor reduse, acest tip de suport tinde sa inlocuiasca dischetele, benzile magnetice si cartusele magnetice in multe aplicatii de transport si arhiare a fisierelor.

Unitati de discuri optice reinscriptibile

Discurile WORM nu pot fi inregistrate decat o singura data, astfel ca nu pot fi utilizate in aplicatiile care vehiculeaza volume mari de date sau al caror continut este dinamic. Tehnologia discurilor optice a gasit o solutie pentru depasirea acestui dezavantaj: discurile reinscriptibile. Acestea pot fi scrise, citite si rescrise asemanator discurilor magnetice.

Unitatile care permit si rescrierea se caracterizeaza prin trei 'viteze' care semnifica ratele maxime de transfer la citire, scriere si rescriere. In prezent viteza maxima de rescriere este de 24x.

Sistemele DVD

Ca urmare a complexitatii documentelor si aplicatiilor, capacitatea de 680 Mo a unui CD-ROM nu mai este suficienta, principalul motiv fiind faptul ca animatiile tridimensionale si secventele video consuma mult spatiu pe disc. De aici, necesitatea unui nou format bazat pe tehnologia video digitala: DVD (Digital Versatile Disk

DVD-ul este un disc plat, de dimensiunea unui CD (4,7" diametru si 0,05" grosime) si poate stoca de 26 de ori mai multe date decat un CD-ROM. Ca si in cazul CD-urilor, datele sunt inregistrate pe o traiectorie spiralata formata din mici cavitati, discurile fiind apoi citite cu ajutorul unei raze laser. Inalta capacitate a DVD-urilor s-a obtinut prin crearea unor cavitati mai mici, indesarea spiralei, precum si prin inregistrarea datelor pe patru straturi, cate doua pe fiecare fata a discului. Exista atat discuri cu doua straturi, cat si cu patru straturi (cele cu doua fete) care ofera o capacitate de 17 GB (fiecare strat are 4.7 Go). Intr-un singur strat DVD incape un film de 135 minute.

Viteya de transfer date la DVD se indica in multipli ai 1350 Kops (si nu ai 150 kops ca la CD). Astfel, viteza DVD de 4x este egala cu 4x1350=5,4 Mops

Tehnologia DVD s-a dezvoltat tot mai mult in ultimul timp, aparand diferite formate pentru discurile DVD.

Tabelul nr. 1.3. Formate pentru discurile DVD

Autoritatea care se ocupa cu drepturile de autor asupra numelui DVD se cheama DVD Forum si reprezinta o organizatie internationala de producatori de echipamente si medii de stocare creata cu scopul de a schimba idei si informatii despre mediul de stocare DVD. O alta autoritate cu rol important in istoria DVD este DVD+RW Alliance ai caror membri (Dell, Hewlett-Packard, Mitsubishi Chemical/Verbatim, Philips, Ricoh, Sony, Thompson, Yamaha si Microsoft) au proiectat si sustinut standardul DVD+RW, ca mediu reinscriptibil multifunctional.

DVD-ROM reprezinta discul similar CD-ROM-ului folosit de calculatoare, DVD-RAM fiind varianta inscriptibila. DVD-Video este varianta utilizata pentru stocarea de filme, iar DVD-Audio pentru stocarea de muzica.

DVD utilizeaza informatia stocata pe discuri sub forma comprimata conform tehnologiei MPEG-2 sau 3 (cele mai uzuale astazi).

In anul 2003, Forul DVD a aprobat specificatiile pentru discul HD DVD-R bazate pe folosirea unor raze laser cu lungimea de unda de 405 nm, denumite si laser albastru (blue laser).

Sunt elaborate trei versiuni de discuri HD-DVD:

HD DVD-ROM ce poate stoca date in doua nivele a cate 15 Go pe fiecare din cele doua fete, deci capacitatea unui disc poate fi de 60 Go

HD DVD-RW ce poate stoca cate 20 Go pe o fata;

HD DVD-R ce poate stoca 15 Go pe o fata.

Un alt format laser albastru este Blu-ray. Un disc Blu-ray (BD) poate fi doar cu o singura fata si stoca in doua nivele a cate 25 Go. Astfel, capacitatea unui disc BD poate fi de 50 Go. Tehnologia Blu-ray, spre deosebire de cea HD DVD, necesita noi echipamente. Compania Sony a lansat pe piata deja o unitate specializata.

Specialistii considera DVD ca fiind tehnologia care va inlocui cat de curand pe cea utilizata de CD-ROM, mai ales ca un disc CD-ROM poate fi citit de o unitate DVD.

Echipamente periferice si suporturi magneto-optice

Echipamentele magneto-optice folosesc o combinatie a tehnicii de inregistrare magnetica si a laserului pentru a stoca date pe discuri de 5.25" si 3.5" continute in cartuse. Aspectul fizic al unui disc magneto-optic si modul in care acesta este realizat sunt asemanatoare cu cele ale unui disc CD-ROM.

La inregistrare, mecanismul de scriere pozitioneaza raza laser pe o pista ingusta, iar in locul unde raza laser incalzeste pista este aplicat un semnal magnetic. Doar suprafata incalzita de raza laser va receptiona semnalul magnetic. La citire unitatea functioneaza optic, raza laser citind datele memorate pe disc.

Tehnologia discurilor magneto-optice are o multime de avantaje in comparatie cu discurile de stocare magnetice. Ea ofera o siguranta temeinica a datelor la un pret pe megaoctet mai scazut. Fabricantii de discuri magneto-optice garanteaza stocarea datelor peste 30 ani. Prin rezistenta la socuri, aceste discuri sunt transportabile, fara sa fie necesara asigurarea unor conditii speciale. Discurile magneto-optice sunt mai robuste decat suporturile CD-ROM, fiind incapsulate intr-o carcasa solida pentru protejarea suportului de stocare. Mai mult, discurile magneto-optice pot fi rescrise in cazul in care apare o eroare, in timp ce suportul CD-ROM trebuie inlocuit si rescris in intregime. Timpul de acces este de sub 20 ms, iar rata de transfer este de 7 ori mai mare decat a unitatilor CD-ROM, fiind ideale pentru stocari de imagini si secvente video.

Tehnologia magneto-optica combina proprietatile optice, termice si magnetice si este utilizata impreuna cu un suport optic ce poate fi rescris. Suporturile de stocare magneto-optice ofera un mediu ideal de extindere a capacitatii de stocare a calculatoarelor personale, statiilor de lucru sau serverelor.

Se fabrica discuri magneto-optice de 2,5 si 5,25". Cel mai cunoscut producator de discuri magneto-optice de 3,5" este compania Fujitsu. Aceasta fabrica discuri cu capacitatea de la 128 Mo pana la 2,3 Go.

Tonomatele magneto-optice sunt utilizate pentru liniile de stocare automate cu un acces la cantitati imense de date. Acestea contin discuri si dispozitive de citire/scriere multiple, pot fi conectate la file server, dar pot fi gasite si la statiile de lucru client sau de sine-statatoare.

Alte echipamente periferice si suporturi de date

Memoria flash poate fi de tip NOR (propusa de Intel in 1988) sau de tip NAND (propusa de firmele Samsung si Toshiba in 1989). Memoria NOR este cu acces arbitrar (RAM), cea de tip NAND suporta doar accesul secvential, este mai rapida, de o mai mare densitate, suporta mai multe operatii de scriere/citire si e mai ieftina.

Memoria flash se fabrica in diferite formate: in forma de tub (flah tub, flash pen), pe plachete - cartele PCMCIA, cartele Compact Flash, Secure Digital.

Memoria flash este mai lenta decat cea ROM sau RAM. In prezent se livreaza module de memorie flash cu capacitatea de pana la 8 Go.

Memoria pe nanotub de carbon este considerata o tehnologie de perspectiva pentru memoria RAM remanenta. In anul 2004 a fost realizat un prototip de asemenea memorie cu capacitatea de 10 Go si viteza de operare mai mare decat la memoria SRAM.

6. Echipamente de comunicatie: modem-ul

Modemul (modulatorul/demodulatorul de faza) converteste semnalul numeric furnizat de calculator in semnal analogic care poate fi transmis pe linia telefonica, iar la receptor asigura demodularea semnalului. El permite transferul de fisiere multimedia, organizarea de videoconferinte, cuplarea a doua calculatoare si practicarea de jocuri (sah, de exemplu) cu o persoana aflata la distanta.

Modemurile sunt de doua tipuri: interne si externe. Modemul intern este o placa de calculator montata in interior si conectata la linia telefonica. Modemul extern se conecteaza in exteriorul calculatorului printr-un cablu ce face legatura cu portul serial al calculatorului.

Modemurile telefonice sunt cel mai comun si mai des utilizat mijloc de conectare la Internet. In prezent se fabrica modemuri cu rate de transfer 56 Kbps sau 128 Kbps.

Modemul are ca avantaj costurile reduse de achizitionare si instalare pe o linie existenta, dar intervine problema notei telefonice.

Pe langa modemul telefonic mai sunt utilizate si modemurile de cablu si modemurile radio.

Modemul de cablu utilizeaza cablul TV pentru realizarea conexiunii. Ratele de transfer atinse de o astfel de retea se situeaza in jurul valorii de 4 Mbps, existand insa si variante de 10-30 Mbps sau chiar mai mult. Aceasta rata de transfer este insa impartita cu vecinii, deoarece este un singur fir prin care circula semnalele. Legatura dintre modemul de cablu si calculator este asigurata in general de o placa de retea de 10 Mbps care limiteaza automat rata maxima de transfer. Modemul de cablu are avantajul unui cost de instalare destul de redus si al unei rate de transfer destul de bune, iar ca dezavantaj costul destul de mare al modemului.

Modemul radio Tehnologia necesita o statie de emisie/receptie la ISP, iar rata de transfer variaza intre 15000 Kbps si 35 Mbps, cu mentiunea ca modemurile ultra-rapide functioneaza doar pe distante de 3-4 km. Costul unui radio modem este destul de mare, insa nu necesita infrastructura in raza de actiune a ISP-ului.

Fax modemul reprezinta un dispozitiv care poate fi atasat unui calculator si care permite transmiterea documentelor electronice sub forma de faxuri. Comparativ cu faxul obisnuit, el are o serie de avantaje: ofera o calitate superioara a documentului transmis, pret mai scazut, rate ridicate de transmisie a datelor (de pana la 14 kbps), transmiterea directa a documentelor electronice etc. Principalele dezavantaje constau in imposibilitatea transmiterii directe de pe hartie, fara existenta unui scanner optic, necesitatea unui spatiu mare de stocare pe disc a datelor receptionate.

Producatori de fax modemuri sunt U.S. Robotics, Creative, Conexant, QuickLan.

Clasificarea sistemelor electronice de calcul

Calculatoarele se pot clasifica dupa felul in care se memoreaza datele, dupa structura lor arhitecturala sau dupa performanta (marime, posibilitati de prelucrare, pret si viteza de operare). Vom descrie in continuare grupele de calculatoare din aceste categorii.

Dupa felul in care se memoreaza datele in sistemele de calcul, se disting:

calculatoare analogice (analog computer) care creaza un model matematic pentru un sistem fizic real, marimile din sistemul fizic fiind reproduse prin alte marimi (cum ar fi tensiunea si intensitatea unui curent electric) ce pot fi manipulate cu ajutorul circuitelor electrice si electronice. Operatiile matematice sunt reproduse cu ajutorul caracteristicilor electrice ale diferitelor elemente de circuit: rezistente, surse de tensiune etc. Calculatorul este format din blocuri functionale care se conecteaza intre ele astfel incat sa rezolve problema reala din sistemul fizic. Datele de intrare sunt furnizate continuu prin intermediul unor echipamente care le preiau din sistemul fizic real. Calculatoarele analogice sunt folosite, in general, pentru conducerea unor procese sau instalatii.

calculatoare numerice (digital computer) efectueaza calculele asupra informatiei reprezentate printr-o codificare binara. Prelucrarea se face pe baza unui program memorat care furnizeaza calculatorului succesiunea de operatii aritmetice si logice pe care trebuie sa le execute. Ele sunt folosite in diferite domenii pentru a solutiona probleme care necesita calcule laborioase cu volume mari de date si analiza unui numar mare de variante intr-un timp scurt.

calculatoare hibride (hybrid computer) care reprezinta un ansamblu format dintr-un calculator analogic si unul numeric de capacitate medie sau, mai des intalnite micro sau minicalculatoare interconectate printr-o interfata hibrida. Conlucrarea celor doua tipuri de calculatoare se realizeaza la nivel de control, de date si de comanda, toate realizate prin trei sectiuni principale ale interfetei.

Din punct de vedere arhitectural, exista

sisteme de calcul monoprocesor;

sisteme de calcul multicalculator;

sisteme de calcul multiprocesor.

Un sistem de calcul monoprocesor are o singura unitate centrala de prelucrare (UCP).

Un sistem de calcul multicalculator include cel putin doua unitati centrale, fiecare dintre calculatoarele membre avand un grad ridicat de independenta. La multicalculatoare divizarea sarcinilor de prelucrare se face cu interactiune doar la nivelul datelor supuse prelucrarii.

Un sistem de calcul multiprocesor contine cel putin doua unitati de prelucrare cu acces comun la memoria interna unica. Procesele membre ale sistemului interactioneaza atat la nivel hardware, cat si la nivel software, dar soft-ul de baza este unic. Prin varianta arhitecturala multiprocesor se asigura o marire a capacitatii de prelucrare prin posibilitatea de executare in paralel a unor sarcini distincte.

Dupa marime, posibilitati de prelucrare, pret si viteza de operare, distingem:

hipercalculatoare

supercalculatoare;

mainframe-uri;

minicalculatoare;

microcalculatoare.

Supercalculatoarele sunt cele mai puternice, mai rapide si mai scumpe calculatoare. Ele sunt, de obicei, utilizate pentru aplicatii specifice, care necesita calcule matematice complexe, mari consumatoare de timp si memorie, cum ar fi, de exemplu, grafica animata, prognozele geologice sau meteorologice, probleme complexe de fizica pentru care se doreste aplicarea unor algoritmi matematici rigurosi.

Supercalculatoarele au arhitectura non von Neumann, bazata pe structuri multiprocesor - de la 8 pana la zeci de mii de procesoare (de exemplu, IBM BlueGene/L beta-System realizat in anul 2004 are 32768 procesoare). Primul supercalculator ILLIAK-IV, construit in SUA in 1971, continea 64 procesoare. Pentru arhitectura calculatoarelor multiprocesor se foloseste conceptul de arhitectura paralela: mai multe procesoare sunt interconectate pentru realizarea acelorasi sarcini. Procesoarele pot sa realizeze in acelasi timp secvente de operatii independente, pentru ca apoi rezultatele intermediare obtinute sa fie combinate corespunzator. In mod obisnuit exista un procesor principal, numit master, care le coordoneaza pe celelalte, dandu-le spre executie sarcini independente din programul utilizatorului sau punandu-le in asteptare.

Viteza de operare a supercalculatoarelor este de ordinul a sute de Gflops sau chiar zeci de Tflops (flops - operatii in virgula mobila pe secunda). Spre exemplu, la IBM BlueGene/L beta-System, viteza de procesare este de 70,7 Tflops, la Nec Earth-Simulator cu 5120 procesoare de 36 Tflops, la SGI Columbia cu 10160 procesoare de 51,8 Tplops, Hewlett-Packard ASCI Q cu 8192 procesoare, de 13,8 Tflops

Firme producatoare de supercalculatoare sunt: IBM, Cray, Nec, Hewlett-Packard, Fujitsu, Dell .

Hipercalculatoarele sunt in curs de elaborare, vor avea viteze de operare de ordinul a Pflops (10¹⁵ flops), folosind superconductoarele de niobiu bazate pe logica monocuantala rapida sau circuitele moleculare.

Mainframe-urile, numite in ultimul timp de producatori si calculatoare de intreprindere, contin mai multe UCP, alaturi de unitati principale de intrare/iesire care opereaza cu viteza inalta. Astfel, aceste calculatoare sunt apreciate in aplicatiile care solicita viteza de operare foarte ridicata. Ele se evidentiaza prin memorii cache de mare viteza. Sarcina prelucrarii intrarilor si iesirilor revine unor canale periferice care pot fi considerate calculatoare - mai precis procesoare specializate. Un mainframe imbraca diferite forme si configuratii, putand suporta de la cateva zeci la mii de terminale on-line. Pe baza multiprelucrarii simetrice, un mainframe poate fi up-gradat prin adaugarea uneia sau mai multor UCP. Pentru folosirea acestor calculatoare se solicita instalatii si proceduri de mentinere in functionare permanenta.

Pe piata mainframe-urilor se regasesc firme precum: IBM (S/390, familiile de calculatoare mainframe z800, z900, z890, z900, z990), Unisys (Clear Path), Honeywell.

Minicalculatoarele sunt calculatoare care executa operatii specializate. Ele sunt folosite in aplicatii multiutilizator, in prelucrari de texte sau ca si componente ale masinilor de control numeric. Datorita facilitatilor oferite in cadrul proceselor de comunicatii, minicalculatoarele sunt frecvent folosite in transmisii de date intre sisteme dispersate geografic.

Numele lor provine din formularea 'configuratie minima de calcul'. Sunt sisteme interactive (utilizatorii aflati in fata unor terminale se afla in dialog cu calculatorul) si multiutilizator, la un moment dat mai multi utilizatori (cateva zeci sau chiar cateva sute) pot folosi calculatorul prin intermediul terminalelor. Aceasta caracteristica impune un sistem de operare performant care sa poata gestiona la un moment dat programele mai multor utilizatori si sa ofere mecanisme de protectie a memoriei (sa nu se suprapuna mai multe programe in aceeasi zona de memorie).

In prezent folosirea minicalculatoarelor este in scadere datorita utilizarii microcalculatoarelor.

Romania a fost una dintre cele mai mari producatoare de minicalculatoare de 16 biti. Astfel, au existat minicalculatoarele INDEPENDENT, proiectate de ITC si realizate de Fabrica de calculatoare Electronice (FCE) Bucuresti, dintre care amintim: I-100, I-102F, I-106, precum si cele proiectate si realizate de FCE, din familia CORAL, cum ar fi: CORAL-4011, 4021, 4030, etc.

Exemple de minicalculatoare moderne: pSeries (IBM), iSeries (IBM), Sun Fire V490, V890, V40z (Sun Microsystems), ES80, AlphaServer GS1280 (Hewlett Packard), PowerEddge 1800, 1850, 2800, 2850 (Dell).

Microcalculatoarele sunt sisteme de calcul la care unitatea centrala de prelucrare este reprezentata de microprocesor . Microprocesorul realizeaza functiunile unitatii de comanda si control si unitatii aritmetico-logice. Daca la microprocesor se adauga dispozitive de alimentare cu energie electrica, circuite de memorie si circuite de interfata pentru echipamentele periferice obtinem ceea ce numim un microcalculator.

Un microprocesor este un circuit integrat complex ale carui functii sunt comandate prin program. Circuitul integrat reprezinta o pastila semiconductoare pe care sunt realizate prin diferite tehnologii de fabricatie diode, tranzistori, condensatori si rezistente. Pastila semiconductoare este introdusa intr-o capsula de ceramica sau din material plastic si este prevazuta cu un set de terminale (pini) metalice conectate la bornele de intrare, iesire si de alimentare ale circuitului existent.

Dupa numarul de componente dispuse pe o placuta, distingem urmatoarele clase de circuite integrate

Tabelul nr.1. Tipuri de circuite integrate

Microcalculatoarele sunt sisteme interactive, monoutilizator. Ele s-au raspandit ca urmare a evolutiei tehnologiei care a redus foarte mult costurile lor de fabricatie. De alftel, aceste costuri sunt in continua scadere, iar performantele evolueaza tot mai mult.

Primele microcalculatoare au fost calculatoare personale familiale: Sinclair Spectrum, Commodore sau cele romanesti Prae, aMIC, HC, TIMS, Cobra. Aceste calculatoare puteau lucra direct in limbajul Basic fiindca memoria lor interna cuprindea o parte care nu se stergea in absenta curentului electric si in care utilizatorul nu putea scrie (ROM), unde era inregistrat din fabricatie un interpretor Basic (un program care traduce in limbaj masina si executa fiecare instructiune, o data ce aceasta a fost scrisa). Cel mai uzual periferic al acestor calculatoare era casetofonul, a carui fiabilitate lasa uneori de dorit.

Ulterior au aparut calculatoarele personale (PC) profesionale. Dintre primele microcalculatoare profesionale romanesti amintim: M18, M118, CUBZ, M216 (care lucra atat sub sistemul de operare CP/M, cat si sub DOS). Ulterior a aparut familia Felix PC. Pe plan mondial amintim calculatoarele Apple MacIntosh, cu o interfata foarte prietenoasa cu utilizatorul, create mai ales pentru neprofesionisti si calculatoarele de tip IBM PC, care au inregistrat o evolutie tehnologica de-a dreptul spectaculoasa, bazata in principal pe evolutia microprocesoarelor (cele mai cunoscute sunt realizate de firma Intel). Cresterea performantelor tehnice a fost indeaproape urmata de evolutia software-ului, intr-o spirala din ce in ce mai dinamica.

Calculatoarele personale au cunoscut o dezvoltare rapida si o diversificare continua datorita avantajelor fata de celelalte categorii, dintre care amintim:

cunostintele de informatica necesare unui utilizator de PC sunt minimale;

folosirea unui astfel de calculator pentru activitati zilnice se poate realiza chiar fara o pregatire de specialitate; aceasta si datorita interfetelor grafice ale sistemelor de operare si aplicatiilor care realizeaza legatura intre utilizator si sistemul de calcul;

au gabarit redus, putand fi si portabile;

au aplicabilitate in orice domeniu de activitate.

Pentru calculatoarele personale cu performante ridicate care sunt dotate cu cate un microprocesor mai puternic si un monitor de calitate inalta, cu facilitati grafice deosebite se foloseste uzual denumirea de statii de lucru (workstations). Cele mai cunoscute statii de lucru au fost create de firmele SUN, Hewlett-Packard si DEC. Statiile de lucru se folosesc uzual pentru aplicatii profesionale, dezvoltare de soft, probleme care necesita facilitati grafice performante, cum ar fi proiectarea inginereasca si pot fi conectate in retele de calculatoare. Treptat insa, calculatoarele personale de tip MacIntosh si PC au ajuns la performante similare cu cele ale statiilor de lucru, astfel incat diferentele dintre cei doi termeni care desemneaza microcalculatoarele s-au estompat.

Aproape toate PC-urile si calculatoarele compatibile cu acestea au o trasatura comuna: au ca fundatie o singura placa cu circuite, de dimensiuni mari. In multe cazuri, aceasta placa, numita de obicei placa de baza (motherboard sau mainboard), este, in esenta, intregul calculator. Ea contine componentele electronice vitale ale calculatorului: microprocesorul, circuitele de suport, memoria si, de multe ori, circuitele care asigura functiile video si audio. Toate componentele pe care vreti sa le adaugati la calculator se conecteaza la sloturile de extensie de pe placa de baza.

Datorita mediilor de programare, calculatoarele personale au devenit instrumente de lucru mai convenabile pentru informaticieni. In plus, produsele software au evoluat foarte mult, dezvoltandu-si o interfata din ce in ce mai accesibila care a atras tot mai mult si utilizatorii neprofesionisti. Astfel, calculatoarele personale au devenit un instrument de prelucrare a informatiei larg utilizat atat pentru prelucrari de birotica , cat si pentru aplicatii profesionale. Adesea, pentru crearea de sisteme de calcul cu performante mai ridicate si un cost relativ redus, se opteaza pentru conectarea calculatoarelor personale in retele de calculatoare

In continuare este prezentata evolutia calculatoarelor pe generatii, asa cum au aparut ele cronologic.

Tabelul nr. Generatii de calculatoare

Primul calculator electronic a fost construit in 1946 in Statele Unite (Universitatea din Pennsylvania) si s-a numit ENIAC (Electronic Numeric Integrator and Computer). Acesta folosea procedeele de calcul aplicate la calculatoarele mecanice dar, datorita pieselor electronice, avea o viteza mai mare: 3000 de operatii aritmetice pe secunda. Era de dimensiuni mari, componentele sale principale fiind o memorie pentru date, una pentru instructiuni si o unitate de comanda pentru executia instructiunilor.

In 1947, John von Neumann stabileste principiile de baza pentru calculatoarele clasice (arhitectura von Neumann), valabile pana astazi: la un moment dat, unitatea centrala a calculatorului executa o singura instructiune, instructiunile programului fiind retinute in memoria interna calculatorului.

Din evolutia cronologica a calculatoarelor electronice, descrisa sub forma generatiilor de calculatoare, se poate remarca faptul ca dezvoltarea caracteristicilor fizice si performantelor calculatoarelor a fost foarte dinamica; de fapt domeniul calculatoarelor, privit atat din punct de vedere hardware, cat si software, a avut cea mai rapida evolutie dintre industriile si tehnologiile secolului trecut. Primele sisteme electronice de calcul, de dimensiuni considerabile, erau departe de performantele calculatoarelor moderne, insa exista toate motivele pentru a crede ca aceasta evolutie va continua.