UNIVERSITATEA “GEORGE BACOVIA” BACĂU

BAZELE TEHNOLOGIEI INFORMAŢIEI

SUPORT DE CURS

BACĂU2006

1

CuprinsCapitolul 1. Concepte de bază privind tehnologia informaţională şi de comunicaţii.....................................................4

1.1. Informaţia, resursă strategică a societăţii.....................................................................................................41.1.1. Evaluarea informaţiei....................................................................................................................................81.1.2. Informaţia şi întreprinderea...........................................................................................................................91.1.3. Clasificarea informaţiilor............................................................................................................................13

1.2. Tehnologia informaţională şi impactul acesteia asupra organizaţiilor......................................................141.3. Aspecte privind organizarea şi structurarea datelor................................................................................20

1.3.1. Date elementare şi date structurate.............................................................................................................211.3.2. Categorii de operaţiuni definite asupra datelor...........................................................................................241.3.3. Modele de structuri de date.........................................................................................................................25

1.4. Informatica şi informatica utilizatorului final............................................................................................331.5. Sisteme informaţionale şi sisteme informatice..........................................................................................34

1.5.1. Sistemul informaţional şi rolul său în cadrul organismelor economice......................................................351.5.2. Clasificarea sistemelor informaţionale.......................................................................................................381.5.3. Sistemul informatic.....................................................................................................................................44

Capitolul 2. Calculatorul electronic –elemente fundamentale de structură şi principii de funcţionare....................462.1. Structura unui calculator electronic şi modul de funcţionare a acestuia...................................................46

2.1.1. Componenta hardware a sistemului electronic de calcul............................................................................472.1.2. Componenta software a sistemului elctronic de calcul...............................................................................492.1.3. Unitatea centrală - structură şi funcţionare.................................................................................................512.1.4. Principii de funcţionare a calculatoarelor electronice...........................................................................56

2.2. Echipamente periferice şi suporturi de date...............................................................................................592.2.1. Echipamente periferice de intrare.........................................................................................................602.2.2. Echipamente periferice de ieşire.................................................................................................................632.2.3. Echipamente pentru citirea directă a documentelor....................................................................................692.2.4. Echipamente periferice pentru redarea sunetelor..................................................................................702.2.5. Echipamente şi suporturi pentru stocarea datelor................................................................................722.2.6. Echipamente de comunicaţie: modem-ul....................................................................................................84

2.3. Clasificarea sistemelor electronice de calcul.............................................................................................85Capitolul 3. Sisteme de operare....................................................................................................................................90

3.1. Prezentare generală, caracteristici, structură, clasificare, funcţii.......................................................................903.1.1. Prezentarea generală a sistemelor de operare.............................................................................................903.1.2. Caracteristicile sistemelor de operare...................................................................................................903.1.3. Clasificarea sistemelor de operare........................................................................................................913.1.4. Structura unui sistem de operare...........................................................................................................943.1.5. Obiectivele şi funcţiile sistemelor de operare.......................................................................................96

3.2. Tehnici de exploatare a calculatoarelor...........................................................................................................1003.2.1. Monoprogramarea...............................................................................................................................1003.2.2. Multiprogramarea...............................................................................................................................1013.2.3. Multiprelucrarea..................................................................................................................................1013.2.4. Prelucrări SPOOLING........................................................................................................................1023.2.5. Prelucrări în timp real.........................................................................................................................1023.2.6. Sisteme de lucru multiutilizator..........................................................................................................103

Capitolul 4. Reţele de calculatoare.............................................................................................................................1044.1. Conceptul de reţea de calculatoare..................................................................................................................1044.2. Clasificarea reţelelor de calculatoare...............................................................................................................108

4.2.1. Clasificarea reţelelor de calculatoare în funcţie de răspândirea geografică a sistemelor de calcul..........1084.2.2. Clasificarea reţelelor de calculatoare în funcţie de arhitectură.................................................................1104.2.3. Clasificarea reţelelor de calculatoare în funcţie de topologie...................................................................1124.2.4. Clasificarea reţelelor de calculatoare în funcţie de modelul de comunicare (standardul de comunicare)115

4.3. Administrarea şi securitatea reţelelor de calculatoare.....................................................................................1194.4. Interconectarea reţelelor de calculatoare.........................................................................................................120

Capitolul 5. Produse-program utilizate în economie..................................................................................................1255.1. Caracteristici generale......................................................................................................................................1255.2. Principii de utilizare specifice produselor program generalizabile..................................................................1255.3. Caracteristici de calitate ale produselor program.............................................................................................127

1.4. Selecţia produselor program generalizabile şi evaluarea performanţelor acestora.................................129Capitolul 6. Logica programării..............................................................................................................................131

6.1. Etapele rezolvării problemelor economice......................................................................................................1316.2 Algoritmi: Definiţie, proprietăţi, operaţiuni de bază....................................................................................133

6.2.1. Noţiuni generale privind algoritmii....................................................................................................1336.2.2. Proprietăţile algoritmilor.....................................................................................................................1346.2.3. Operaţiuni de bază în algoritmi...........................................................................................................135

6.3. Tehnici de reprezentare a algoritmilor.............................................................................................................1366.3.1. Scheme logice.....................................................................................................................................1366.3.2. Pseudocoduri.......................................................................................................................................144

3

Capitolul 1. Concepte de bază privind tehnologia informaţională şi de comunicaţii

1.1. Informaţia, resursă strategică a societăţii

Orice societate nu poate exista fără informaţie şi comunicarea ei. Cantitatea de informaţie este în continuă creştere şi aceasta este caracteristica evoluţiei societăţii umane care se află în faza societăţii informaţionale. “Alimentarea” oamenilor cu informaţia de care au nevoie are darul de a duce la generarea unor noi şi noi fapte, adică tot informaţie. Nouă.

Lumea în care trăim se află într-o continuă schimbare, asistăm astăzi la un proces de tranziţie de la societatea industrială la societatea informaţională. Dar ce înseamnă o societate informaţională? În privinţa acestui termen există numeroase dispute, mai ales la noi în ţară, datorită limbii din care a fost tradus (information society, société de l`information). Astfel, de exemplu, mai apar termenii de societate a informaţiei, societate informatizată, economie informatizată, societate postindustrială1.

Societatea informaţională este societatea „în care majoritatea forţei de muncă se compune din cei care operează cu informaţii şi pentru care informaţia este elementul cel mai important” 2. Ea pune accent nu numai pe informaţie, ci şi pe apariţia a noi moduri de viaţă ca urmare a modificării viziunii asupra lumii.

Termenul de societate informaţională reflectă concepţia cu privire la modificările sociale şi organizaţionale care au loc ca urmare a evoluţiei din domeniul tehnologiilor informaţionale şi de comunicaţii.

Odată cu trecerea la societatea informaţională s-a făcut trecerea de la teoria valorii bazate pe muncă la teoria valorii bazată pe cunoaştere. Alvin Toffler spunea în lucrarea sa Powershift. Puterea în mişcare că, dacă în timpul societăţii industriale capitalul era unul da natură materială, cuprinzând maşinile şi materialele, în societatea post-industrială principala formă a capitalului este cunoştinţa. Ea este inepuizabilă, se poate aplica de către utilizatori diferiţi în acelaşi timp şi, dacă aceştia o folosesc inteligent, poate genera şi mai multe cunoştinţe.

Societatea informaţională este acea societate în care economia se dezvoltă datorită progreselor tehnologice, în care informaţia joacă un rol pe care altădată (în societatea industrială) îl aveau bunurile materiale. Ea posedă trei caracteristici principale: informaţia este cea mai importantă resursă economică, consumul de informaţii este intens şi dezvoltarea infrastructurii informaţionale globale este primordială.

În primul rând, informaţia este o resursă economică pe care întreprinderile trebuie să o deţină şi să o utilizeze pentru a ocupa o poziţie cât mai bună în mediul concurenţial actual.

În al doilea rând, informaţia este utilizată de oameni din întreaga lume în activitatea lor de consumatori informaţionali.

Cercetătorii japonezi consideră că în societatea informaţională sunt îndeplinite următoarele patru condiţii3:

Venitul pe cap de locuitor este mai mare de 4000 $; Numărul angajaţilor din sectorul de servicii depăşeşte 50% din totalul producţiei

active;

1 Drăgănescu, M., Societatea informaţiei sau societate informaţională, cotidianul Dimineaţa nr.97 /29.04.19982 Rogers, E.M., Communication Technology; the new media in society, 1986, p.10, citat în Van Cuilenburg, J.J., Scholten, O., Noomen, G.W., Ştiinţa comunicării, Versiune românească de Tudor Olteanu, Editura Humanitas, Bucureşti, 1998, p.543 Cuilenburg, J., J., Scholten, O., Noomen G.W., Ştiinţa comunicării, Editura Humanitas, Bucureşti, 1998, p.53

Numărul studenţilor depăşeşte 50% din totalul populaţiei de aceeaşi vârstă; Ponderea cheltuielilor legate de informaţie depăşeşte 35% din bugetul unei familii.Având în vedere aceste patru criterii, România mai are multe de realizat până va intra în

societatea informaţională.În al treilea rând în societatea informaţională se pune accentul pe infrastructuri

informaţionale globale.Dezvoltarea infrastructurii informaţionale presupune realizarea a cât mai multe linii de

comunicaţii prin care se fac legăturile între reţelele de calculatoare, între noile reţele create prin intermediul telefoniei mobile, a televiziunii prin cablu, a sistemelor personale de comunicaţii prin satelit.

Deoarece şi în cazul societăţii informaţionale au apărut diferenţe în ceea ce priveşte modul de participare la dezvoltarea ei, la nivelul diferitelor ţări sau organizaţii, marile forţe ale lumii, Uniunea Europeană, S.U.A. şi Japonia, care alcătuiesc aşa numita Triadă a Societăţii Informaţionale fac eforturi pentru realizarea unei zone informaţionale comune bazată pe convergenţa tehnologiilor informaţionale şi de telecomunicaţii. Fiecare din componentele triadei, prin politicile organizaţiilor guvernamentale, doresc să asigure coerenţa strategiilor de realizare a societăţii informaţionale globale din punct de vedere al legislaţiei, competiţiei, tehnologiei informaţionale şi a comunicaţiilor, al aplicaţiilor şi serviciilor.

Zona informaţională comună este constituită din mai multe niveluri indivizibile, şi anume4:1. informaţia ca atare, în format electronic (baze de date, baze de documente, baze de imagini ş.a.);2. componentele hardware şi software disponibile utilizatorilor pentru a prelucra aceste informaţii;3. infrastructura fizică (cablu, reţele de comunicaţii radio şi prin satelit);4. serviciile de bază ale telecomunicaţiilor, în special e-mail, transfer electronic de date, acces interactiv la baze de date şi transmiterea interactivă a imaginii digitale;5. aplicaţiile care oferă utilizatorilor serviciile specifice de care au nevoie pentru a utiliza nivelurile anterior menţionate. În general, utilizatorii văd numai aplicaţia la care sunt conectaţi. Dar, în acelaşi timp, este necesar ca şi modul în care are loc „transportul” datelor să fie transparent pentru utilizatori. Ca urmare, aplicaţiile sunt cele pentru care trebuie depuse cele mai mari eforturi din punct de vedere al realizării unei structuri informaţionale şi a unei interfeţe prietenoase;6. utilizatorii care nu au fost instruiţi în vederea folosirii aplicaţiilor, dar care sunt conştienţi de potenţialul utilizării tehnologiei informaţionale şi de comunicaţii şi de condiţiile pe care trebuie să le îndeplinească pentru a beneficia de avantajele ei.

Din dorinţa de aliniere din punct de vedere legislativ la zona informaţională comună, în România a fost elaborată Strategia naţională de informatizare şi implementare în ritm accelerat a societăţii informaţionale, în care sunt prevăzute obiectivele pe termen scurt şi pe termen mediu – lung. Politica Guvernului României faţă de problema societăţii informaţionale este binevenită, dar insuficientă, de o importanţă deosebită fiind măsurile luate pentru pregătirea specialiştilor şi utilizatorilor potenţiali, dezvoltarea sectorului privat (factor primordial al viitoarei societăţi), dezvoltarea activităţii de cercetare – dezvoltare în domeniul informatic şi cel al telecomunicaţiilor.

Societatea informaţională globală nu prezintă numai avantaje, criticile aduse revoluţiei informaţionale fiind sintetizate în literatura de specialitate astfel:

4 *** The Changing Society, The New Technologies, http://www.ispo.cec.beintbsoc/whitpaper

5

Păstrarea, în continuare, a celor două straturi ale societăţii: bogaţi şi săraci, adică cei care au acces la noile tehnologii şi se pot bucura de avantajele lor, respectiv cei care se „minunează” de ceea ce se întâmplă pe glob5;

Şomajul cronic datorat automatizării producţiei, deşi se urmăreşte prin noile proiecte privind societatea informaţională elaborate de Uniunea Europeană să se elimine acest efect prin crearea de noi locuri de muncă în domeniul serviciilor informaţionale6;

Ruinarea vieţii de familie sau a afinităţilor de grup prin izolare şi continuă căutare de mai bine, pentru dobândirea de noi şi cât mai multe cunoştinţe, inclusiv ameninţarea vieţii private7;

Stres crescut care se datorează faptului că oamenii doresc să-şi îmbunătăţească permanent stilul de viaţă lăsând pe ultimul loc fericirea şi bunăstarea culturală. Oamenii, pentru a-şi menţine nivelul de trai au mai multe locuri de muncă, chiar dacă în rapoartele diferitelor comisii internaţionale acesta ar fi crescut în ultimele decenii8;

Elite desprinse de interesele predominante ale societăţii, bucurându-se de efectele globalizării în sferă restrânsă.Însă, ceea ce este esenţial sunt efectele într-adevăr benefice ale societăţii informaţionale

globale, cu avantajele directe sau indirecte pe care le aduce fiecărui individ.În acest context, informaţia devine de o importanţă vitală. Se face însă diferenţa între

informaţie ca produs (apare astfel categoria de „intermediatori de informaţii” care se ocupă de ordonarea şi distribuţia informaţiilor prin cărţi, reviste, radio şi televiziune) şi informaţie ca mijloc de producţie (numărul celor care se ocupă de informaţii ca mijloc de producţie a crescut mult în ultimii ani, ei participând „la alcătuirea stocurilor interne de informaţii, necesare în activitatea continuă şi eficientă a oricărei întreprinderi sau instituţii”9).

Dacă în anii ‘50 informaţia era văzută ca un rău necesar (paper dragon), o cerinţă birocratică, viziunea asupra informaţiei s-a schimbat de-a lungul timpului, ea trecând progresiv de la suport al scopurilor generale (perioada 1960-1970), la suport în controlul managerial (perioada 1970-1980), devenind în prezent o importantă resursă strategică cu rol în asigurarea supravieţuirii firmei10, un agent hotărâtor al dezvoltării, fiind numită şi „petrolul secolului XXI”11.

Datorită importanţei ei, informaţia a devenit o resursă la fel de valoroasă ca resursele umane, cele materiale sau financiare. Pregătirea şi organizarea unui sistem de informaţii necesare unei acţiuni coerente şi de succes au devenit pentru întreprinderea modernă la fel de însemnate ca producţia şi vânzarea. Stăpânirea informaţiilor necesare şi utile deciziei înseamnă de fapt selectarea şi utilizarea datelor obţinute din gestiunea internă şi în al doilea rând capacitatea de a le compara cu cele provenite din mediul concurenţial pentru a evidenţia ceea ce are un caracter de durată şi strategic de ceea ce este neesenţial. Gestionarea acestei resurse, numită informaţie, reprezintă o preocupare primordială în întreprinderile moderne. Astfel, au apărut în structura organizatorică a întreprinderii compartimentele specializate de culegere,

5 Bangemann, M., Europe and the Global information Society. Recommendations to the European Council, Bruxelles, 1994, pp .3-46 Korten, D.C, Corporaţiile conduc lumea, Editura Antet, Bucureşti, 1997, pp.27-287 Naisbitt, J., Megatendinţe. Zece noi direcţii care ne transformă viaţa,.Editura Politică, 1989, p.558 Malita, M., Zece mii de culturi. O singură civilizaţie. Spre geomodernitatea secolului XXI, Editura Nemira, Bucureşti, 1998, p.185. 9 Van Cuilenburg, J.J., Scholten, O., Noomen, G.W., Op. cit., p. 5510 Laudon, K.C., Laudon, J.P., Management Information System. A Contemporary Perspective, Second Edition, Macmillan Publishing Company, New York, 199111 Stoica, I., Informaţie şi cultură, Editura Tehnică, Bucureşti, 1997, p. 12

prelucrare şi distribuire a informaţiilor, responsabilii acestor compartimente fiind de multe ori manageri de nivel înalt.

Informaţia ca noţiune este foarte veche. Ea este utilizată cu diferite semnificaţii: suport al cunoştinţelor umane, unitate de măsură în informatică (biţi), ştire, noutate etc. Sensurile noţiunii de informaţie sunt mult discutate şi interpretate de către o disciplină sau alta.

Noţiunea de informaţie este complexă şi de mare generalitate, toate ştiinţele operând cu informaţii ca elemente ale cunoaşterii senzoriale sau raţionale. Cunoaşterea umană, transmiterea cunoştinţelor vehiculează informaţii.

În sens larg, informaţia este noţiunea prin care se defineşte fiecare din elementele noi conţinute în semnificaţia unui simbol sau grup de simboluri, într-o comunicare, ştire, semnal, imagine etc. prin care se exprimă o situaţie, o stare, o acţiune.

Pentru a fi percepută, informaţia trebuie exprimată într-o formă concretă. Această formă concretă se numeşte dată. Prin dată se înţelege un număr, o mărime, o relaţie care serveşte la rezolvarea unei probleme sau care este obţinută în urma unei cercetări urmând a fi supusă unor prelucrări. Data poate fi considerată materia primă pentru informaţie. Data are o existenţă obiectivă, tangibilă. Ea este o informaţie potenţială întrucât prin prelucrare conduce la obţinerea informaţiilor. Nu orice prelucrare de date generează informaţii. Informaţia este produsul prelucrării datelor, care sunt aduse într-o formă inteligibilă şi care pot fi utilizate într-un scop anume. Deci o procesare de date poate genera informaţie numai dacă există un receptor care să considere acest rezultat inteligibil şi folositor. Dacă data este receptată de un utilizator capabil de înţelegere, persoana poate spune că a primit o informaţie.

Un exemplu îl poate reprezenta o ecuaţie matematică. Pentru cineva familiarizat cu limbajul matematicii, această ecuaţie sau dată, când este primită, receptată şi prelucrată, comunică o informaţie semnificativă. Cineva, însă, neobişnuit cu limbajul matematic, cu toate încercările pe care le-ar face, nu reuşeşte să obţină un plus de informaţii prin citirea acestei date.

În informatică prin dată se înţelege un “model de reprezentare a informaţiei, accesibil unui anumit procesor (om, unitate centrală, program), model cu care se poate opera, pentru a obţine noi informaţii despre fenomenele, procesele şi obiectele lumii reale”. Sistemele de calcul prelucrează date, iar datele furnizate la ieşire pot reprezenta informaţii diferite pentru utilizatori diferiţi.

Schematic relaţia dintre date şi informaţii poate fi reprezentată astfel:

unde d1¸dn date

i1¸ininformaţii

Fig. nr. 1.1. Relaţia date-informaţii

O trăsătură fundamentală a informaţiei este subiectivitatea. Ceea ce poate fi o informaţie pentru o persoană, poate să nu însemne nimic pentru altele. Pe de altă parte, pornind de la acelaşi set de date, persoane diferite, prin prelucrări diferite, pot obţine informaţii diferite. Dacă data are o existenţă fizică, tangibilă, informaţia există numai în receptor, fiind intangibilă.

Corespondenţa dată-informaţie este considerată ca fiind un prim nivel în informatica economică. Acestui nivel i se adaugă un al doilea, acela al informaţiilor derivate din alte informaţii pe bază de raţionament, nivel considerat a fi nivelul cunoştinţelor.

7

Progresele înregistrate în domeniul tehnologiilor informaţionale, materializate în cea de-a cincea generaţie de calculatoare electronice au generat trecerea de la calculatoare care calculează şi memorează date la calculatoare care raţionează şi informează. Astfel, denumirea de calculator devine improprie întrucât se prelucrează cunoştinţe, termenul adecvat fiind cel de sisteme de prelucrare a cunoştinţelor.

În Dicţionarul Explicativ al Limbii Române se precizează că “cunoştinţele cuprind totalitatea noţiunilor, ideilor, informaţiilor pe care le are cineva într-un domeniu oarecare”.

Nu orice dată sau informaţie creează cunoştinţe. Astfel, unele informaţii sunt deja între cunoştinţele receptorului şi deci nu generează informaţii noi. Pe de altă parte, unele informaţii s-ar putea să nu aibă semnificaţie pentru receptor, în sensul că nu se integrează între cunoştinţele lui. Cunoştinţele reprezintă, deci, totalitatea informaţiilor debândite anterior cu privire la obiectul considerat.

În toate modelele decizionale, locul informaţiei în procesul luării deciziilor este esenţial. Decidentul utilizează pentru fiecare decizie informaţii specifice, precum şi o cunoaştere generală (experienţă acumulată, formaţie, strategie globală aleasă). Procesul decizional produce, la rândul său, o informaţie; fără această informaţie şi fără comunicarea ei, decizia nu va fi însă urmată de efecte. Rolul comunicării informaţiei revine sistemului informaţional.

1.1.1. Evaluarea informaţieiPentru evaluarea calitativă a informaţiei pot fi luate în considerare trei aspecte:

dimensiunea temporală, conţinutul şi forma informaţiei.Dimensiunea temporală. O bună informaţie trebuie să fie obţinută la momentul potrivit

(adică să fie oportună) şi la anumite intervale stabilite (adică să aibă o anumită frecvenţă). În plus, informaţia trebuie să reflecte realitatea din momentul (sau cât mai aproape de momentul) utilizării sale, ceea ce defineşte actualitatea sa. Perioada la care se raportează informaţia constituie un atribut temporal de mare importanţă. Din acest punct de vedere, în diverse situaţii sunt necesare informaţii despre trecut, despre o situaţie prezentă sau o prognoză a evoluţiei anumitor mărimi.

Conţinutul este, de obicei, considerat a fi cea mai importantă dimensiune a informaţiei. Exactitatea este un atribut vital al acesteia. Cu toate acestea, o informaţie exactă nu este de mare folos dacă nu răspunde unei nevoi specifice a utilizatorului, altfel spus dacă nu este pertinentă. Însă, chiar pertinentă, informaţia poate fi inadecvată dacă nu este şi completă. De asemenea, exhaustivitatea este, la fel de importantă ca şi conciziunea informaţiei, în sensul furnizării utilizatorului exact a informaţiei de care are nevoie, fără a-l sufoca cu un şuvoi informaţional din care să fie incapabil să selecteze ceea ce îi este necesar.

Forma defineşte modalitatea de prezentare a informaţiei, fiind cea care face informaţia atrăgătoare, uşoar de utilizat şi înţeles. De multe ori, informaţii actuale, oportune, exacte, pertinente, exhaustive şi concise nu au fost valorificate deplin datorită unei prezentări necorespunzătoare. În ultimul timp, însă, efortul a fost canalizat în direcţia ameliorării modului de prezentare pentru a face informaţiile mai atractive, comprehensibile şi mai uşor de folosit. Din punctul de vedere al formei, informaţiile trebuie să fie clare, precise, ordonate, prezentate într-o modalitate adecvată (text, grafice, scheme etc) şi pe un suport accesibil (hârtie, transparente, ecranul unui calculator etc.).

Pentru a opera cu noţiunea de informaţie, pe lângă evaluarea ei calitativă se folosesc şi forme de evaluare cantitativă. Astfel, s-a pus problema găsirii unui etalon pentru cantitatea de informaţie, adică a unei unităţi de măsură, obiectiv determinată, unitate cu ajutorul căreia să se

măsoare informaţiile şi să se compare, independent de conţinutul lor sau de modul în care sunt emise, transmise şi recepţionate.

Preocupările de măsurare a cantităţii de informaţie provin din teoria statistică a comunicaţiei şi se bazează pe ideea că informaţia exprimă incertitudinea înlăturată prin realizarea unui eveniment dintr-un set de evenimente posibile.

În 1928, R.V. Hartley a introdus noţiunea de cantitate de informaţie. În 1948, Claude Shannon12 numeşte măsura informaţiei entropie informaţională, prin analogie cu entropia din termodinamică ce măsoară, de asemenea, gradul de nedeterminare a unui fenomen. Astfel, informaţia este acea cantitate care înlătură total sau parţial starea de nedeterminare, numită entropie, pe baza unui mesaj adresat unui receptor.

unde H reprezintă entropia informaţională, iar p reprezintă probabilitatea de realizare sau existenţă a unui element sau eveniment k în cadrul sistemului.

C. Shannon a propus ca unitatea de măsură a cantităţii de informaţie să fie informaţia generată de realizarea unui experiment cu două evenimente având probabilităţi egale de realizare. Această unitate de măsură poartă denumirea de BIT (BInary DigiT = cifră binară) deoarece precizarea uneia dintre cifrele 0 sau 1 ale sistemului binar, presupuse egal probabile, constituie o informaţie unitate. Cantitatea de informaţie de un bit este, de exemplu, informaţia obţinută când se alege un răspund “da” sau “nu” la o întrebare sau informaţia obţinută la aruncarea unei monede.

1.1.2. Informaţia şi întreprinderea

Într-un mediu supra-abundent în informaţii, o întreprindere performantă trebuie să-şi dezvolte capacitatea de a identifica sursele importante, de a selecta, stoca, gestiona, prelucra şi folosi inteligent informaţia, de a-şi dezvolta fluxurile de informaţii (interne şi externe) în calitate de generator de informaţie şi de a-şi alege cele mai favorabile strategii şi suporturi de comunicare.

Întreprinderea nu poate exista fără informaţie şi comunicarea ei, informaţia devenind un bun al acesteia. Informaţia prezintă într-o întreprindere patru roluri principale13:

Măsură a succesului: de exemplu, informaţia cu privire la profitabilitatea întreprinderii poate fi folosită pentru evaluarea succesului acelei firme pe o anumită perioadă de timp;

Semnal de alarmă: Unele informaţii reflectă schimbări însemnate în volumul vânzărilor, nivelul costurilor, nivelul profitului, constituind astfel semnale de alarmă pentru manageri, determinandu-i să ia decizii şi să declanşeze acţiuni pentru remedierea neajunsurilor. Sistemul informaţional al întreprinderii are rolul de a dirija informaţiile spre locul unde acestea sunt necesare, evitându-se aglomerarea managerilor cu informaţii inutile;

Bază pentru aprofundarea analizei activităţii: Investigarea şi analiza operaţiunilor curente ale unei întreprinderi, în urma cărora sunt evidenţiate punctele ei forte şi

12 Shannon, C.E., The mathematical theory of communication urban, University of Illinois Press, 194813 Simon, H., The new Science of Management Decision, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1977, citat în Nica, Panaite ş.a, Managementul firmei, Editura Condor, Chişinău, 1994, pp. 378-379

n

kkk ppH

1

log2

9

aspectele vulnerabile ale activităţii, au la bază informaţii pertinente, atât din mediul intern cât şi din cel extern;

Bază pentru planificare: Pentru a fi realiste şi eficace, obiectivele şi acţiunile viitoare ale organizaţiei trebuie proiectate pe baza unor informaţii adecvate. De exemplu, informaţiile cu privire la structura personalului unei companii (după vârstă, sex, categorii de calificare etc.) pot arăta că este necesar un program de recrutare activă şi perfecţionare a personalului. Planurile pentru realizarea acestui program trebuie coordonate cu planurile de producţie ale firmei şi cu bugetele proiectate.

Informaţia este indispensabilă funcţionării întreprinderii. Utilizarea informaţiilor are în vedere următoarele trei tipuri de obiective:

Satisfacerea unor obligaţii legale: Orice întreprindere trebuie să-şi organizeze contabilitatea respectând Legea Contabilităţii, Planul general de conturi şi Regulamentul de aplicare. Bilanţul şi contul de profit şi pierderi sunt situaţii de sinteză publicabile. Dreptul comercial, legislaţia fiscală impun întocmirea anumitor documente periodice (declaraţii fiscale, declaraţii privind veniturile etc.);

Pregătirea deciziilor pe diferite nivele ierarhice. Informaţia este baza luării deciziilor. Elaborarea deciziilor necesită informaţii de complexităţi diferite;

Asigurarea comunicării. Este vorba atât de o comunicare internă realizată prin schimburi orizontale şi verticale de informaţii, cât şi de o comunicare externă, materializată în schimbul de informaţii cu exteriorul (primirea şi difuzarea de informaţii din/către exterior, schimburi regulate de informaţii cu partenerii, furnizorii, clienţii, creditorii).

Asigurarea comunicării în organizaţii prin intermediul schimburilor de informaţii generează fluxuri informaţionale. Drumul pe care îl parcurge informaţia, din momentul apariţiei unui eveniment şi până când, pe baza cunoaşterii lui, se declanşează acţiunea de reglare a unui nou eveniment de acelaşi tip, se numeşte circuit informaţional. O secţiune din circuitul informaţional formează un flux informaţional.

Fluxul informaţional cuprinde ansamblul datelor, informaţiilor şi deciziilor, necesare desfăşurării unei anumite operaţii, acţiuni sau activităţi. Fluxul informaţional este caracterizat prin conţinut, volum, frecvenţă, calitate, formă, suport, mod de obţinere şi cost.

Din punct de vedere al circulaţiei informaţiei, se disting fluxuri informaţionale interne şi fluxuri informaţionale externe. Fiecare din aceste fluxuri pot fi orizontale şi verticale. Fluxurile verticale pot fi ascendente sau descendente.

Fluxurile informaţionale interne asigură circulaţia informaţiei între diferitele compartimente ale structurii organizatorice din interiorul unui organism economic şi între diferite persoane din cadrul compartimentelor funcţionale, în vederea fundamentării deciziilor. Pot fi orizontale şi verticale.

Fluxul informaţional orizontal (fig. nr. 1.2.) este reprezentat de schimbul reciproc de informaţii între diferite compartimente:

ProductiePlan

PreviziunePrognoza

FinanciarContabil

Resurse umane Marketing

Fig. nr. 1.2. Fluxul informaţional intern orizontal

Fluxul informaţional vertical (fig. nr. 1.3) poate fi, la rândul său, ascendent şi descendent. În fluxul informaţional ascendent, informaţia circulă de la sistemul operaţional către conducere (etapa de informare), iar în cel descendent, de la conducere spre cel operativ (etapa de transmitere a deciziilor).

Fluxul informaţional extern asigură circulaţia informaţiei între un organism economic şi organele ierarhic-superioare, precum şi între diferite unităţi economice.

Ca şi fluxurile informaţionale interne, cele externe pot fi: orizontale şi verticale.

Fig. nr. 1.3. Fluxul informaţional intern vertical

Fluxurile informaţionale externe orizontale (fig. nr. 1.4) asigură circulaţia între diferite unităţi economice, determinată de circulaţia valorilor materiale şi băneşti în procesele de aprovizionare şi desfacere:

Informaţiiprivind stocurile

Decizii

Serviciu contabilitate

Director economic

Bancă

Furnizor Unitate economică Clienţi

11

Fig. nr. 1.4. Fluxul informaţional extern orizontal

Fluxurile informaţionale externe verticale (fig. nr. 1.5) asigură circulaţia informaţiilor între unitatea economică şi organele ierarhic superioare şi pot fi: ascendente, prin care se transmit informaţii organului ierarhic superior şi descendente prin care se transmit decizii către unitatea economică.

Necesitatea informatizării societăţilor comerciale s-a manifestat pe fondul creşterii continue a volumului de informaţii vehiculate într-o firmă. Cererea de informaţii necesare procesului decizional pe cele trei niveluri ale sale şi fiecărui compartiment în parte a sporit vertiginos în ultimele decenii. Excesul de informaţii a determinat nevoia de informaţii sintetizate, mai uşor de urmărit şi analizat. Această sintetizare o realizează, de exemplu, contabilitatea, dar volumul imens de informaţii pe care trebuie să le gestioneze a impus căutarea de noi posibilităţi de eficientizare a respectivelor activităţi.

Procesul de informatizare se referă la activitatea de introducere a informaticii în întreprindere, oricare ar fi partea din sistemul informaţional pe care o vizează14. Procesul în ansamblul său a influenţat benefic dezvoltarea societăţii. Este adevărat că o parte din posturile de muncă au dispărut, dar noile dezvoltări tehnologice au cerut apariţia pe piaţa forţei de muncă a unor noi specializări, ce au presupus ocuparea unui număr însemnat de persoane.

Fig. nr.1.5. Fluxul informaţional extern vertical

Paul Harmon şi Curtis Hall15 cercetează evoluţia lanţului valoric dată-informaţie–cunoaştere prin prisma procesului de informatizare, încadrând întreprinderea modernă în patru categorii:

14 Grama, A., Informatizarea întreprinderilor mici şi mijlocii, Editura Ankarom, Iaşi, 1998, p.2115 citaţi de Fotache, M., Sisteme integrate financiar-contabile, teză de doctorat, Iaşi, 1998

Informaţii(rapoarte)

Decizii(instrucţiuni)

Unitate economică

Organisme guvernamentaleMinisterul FinanţelorDirectia Naţ de Statistică

întreprinderea neinformatizată, un model de întreprindere pe cale de dispariţie în perspectiva secolului XXI;

întreprinderea bazată pe date specifică anilor `70 - `80. Obiectivul principal al procesului de informatizare este legat de înregistrarea tranzacţiilor firmei: stocuri, încasări, plăţi, etc. Informatica reprezenta un simplu serviciu şi constituia exclusiv sarcina profesioniştilor, utilizatorii finali neavând cunoştinţe de specialitate şi nici acces la calculator. Suporţii informaţionali erau neinformatizaţi, în cea mai mare parte a lor, iar utilizarea hârtiei era preponderentă.

întreprinderea bazată pe informaţie. În contextul evoluţiilor informaţionale, sistemele informatice devin mai inteligente, deoarece nu se mai ocupă numai de prelucrarea şi stocarea datelor, ci şi de manipularea cunoştinţelor într-o manieră apropiată de logica umană. Utilizarea eficientă a informaţiilor poate deveni o armă strategică pentru firma în cadrul căreia calculatorul este liantul comun al tuturor utilizatorilor (indiferent de nivelul ierarhic pe care se situează), oferind noi posibilităţi pentru lucrul în echipă şi pentru luarea în comun a deciziilor. Întreprinderile se transformă, devenind adevărate reţele dinamice, flexibile şi adaptate schimbărilor.

întreprinderea bazată pe cunoaştere – este un model generat de tehnologia sistemelor expert care au misiunea de a aplica cunoaşterea asupra modului în care se derulează operaţiunile economice, de a crea interfeţe logice asupra relaţiilor dintre parametrii şi mărimile analizate şi apoi de a determina cel mai bun parcurs de urmat. Provocarea majoră a sistemelor expert în economie o constituie posibilitatea ca firma să-şi poată stoca, analiza, interpreta nu numai datele, ci şi cunoştinţele.Succesul informatizării întreprinderilor depinde de mai mulţi factori. În primul rând, este

necesar ca managerii să aibă cunoştinţe corespunzătoare de informatică pentru a susţine acest proces, iar în al doilea rând este necesar să se asigure o foarte bună comunicare între informaticieni şi utilizatori (trebuie să se găsească un limbaj „de mijloc” prin care cererile utilizatorilor să fie înţelese de informaticieni, iar ceea ce concep informaticienii să fie înţeles de utilizatori). Multe proiecte informatice eşuează tocmai datorită neluării în calcul a acestor factori.

Firmele care doresc să-şi automatizeze sistemul informaţional dispun de o multitudine de soluţii, mai mult sau mai puţin cuprinzătoare, mai complexe sau mai simple, dar şi mai scumpe sau mai ieftine. Astfel, din punct de vedere hardware, pot fi utilizate calculatoare mari, minicalculatoare sau microcalculatoare, eventual interconectate în reţele locale sau la distanţă, pentru a exploata baze de date şi programe comune. Din punct de vedere software, pot fi proiectate pachete de programe originale, pentru a satisface nevoi informaţionale specifice sau pot fi achiziţionate pachete de programe standard, gata scrise, pentru rezolvarea problemelor informaţionale cu un grad mai mare de generalitate. Cea de-a doua metodă este mult mai ieftină şi eficace, deoarece programele scrise de firme specializate au fost deja testate în funcţionare la alţi utilizatori (deşi slăbiciuni ale softului pot fi găsite oricând). În plus, piaţa softului de aplicaţii este în creştere rapidă, ceea ce facilitează alegerea soluţiilor convenabile pentru firmele interesate.

1.1.3. Clasificarea informaţiilorDiversitatea informaţiilor, volumul lor în continuă creştere, formele diferite de

exprimare şi alte considerente practice sunt argumentele care conduc la necesitatea clasificării informaţiilor. Cele mai utilizate criterii de clasificare întâlnite în literatura de specialitate sunt:

13

forma de exprimare; situarea în timp faţă de fenomenele reprezentate; conţinutul; domeniul de activitate la care se referă.

1. După forma de exprimare a fenomenelor pe care le reflectă, informaţiile sunt: Informaţii cantitative; Informaţii calitative.

Informaţiile cantitative pot fi analogice şi numerice (digitale).Informaţia analogică este exprimată prin parametri cu variaţie continuă din cadrul

proceselor tehnologice, aşa cum sunt ei percepuţi de dispozitivele tehnice de măsură şi control (presiunea, temperatura, viteza, tensiunea electrică etc.).

Informaţia numerică (digitală) exprimă aspectul cantitativ al fenomenelor şi se prezintă sub formă de cifre, care se obţin prin măsurare, numărare, cântărire sau calcul. Pe suportul tehnic, informaţia se prezintă ca o succesiune de valori binare (0,1).

Informaţia nenumerică (calitativă) este cea mai răspândită şi se prezintă printr-o mare varietate de forme: concepte, liste bibliografice, texte, rapoarte etc.

În funcţie de suportul informaţional utilizat pentru redarea, transmiterea sau păstrarea acesteia, informaţia calitativă poate fi: sonoră, inclusiv verbală, scrisă, grafică (imagini fixe), video (imagini în mişcare), sub forma undelor radio sau magnetice, sub formă codificată înregistrată pe benzi sau discuri magnetice, pe discuri optice sau magneto-optice.

2. După situarea în timp faţă de fenomenele reprezentate, distingem: Informaţii active (dinamice, operative); Informaţii pasive; Informaţii previzionale.

Informaţiile active (dinamice, operative) reprezintă procese sau fenomene în curs de desfăşurare.

Informaţiile pasive se referă la procese sau fenomene care au avut loc şi care s-au terminat. Ele sunt utile pentru conducerea proceselor şi fenomenelor cu caracter repetitiv..

Informaţiile previzionale sunt cele cuprinse în planuri şi programe şi comensurează procese şi fenomene ce se vor desfăşura în viitor.

3. După conţinut, pot fi: Informaţii elementare; Informaţii complexe; Informaţii sintetice.

Informaţiile elementare sunt specifice sistemului operaţional în care se desfăşoară nemijlocit activităţile economice şi definesc operaţii şi fenomene indivizibile (datele din documentele primare).

Informaţiile complexe sunt informaţiile rezultate din agregarea informaţiilor elementare pentru a caracteriza un proces sau un fenomen (nivelul productivităţii muncii, valoarea producţiei marfă, costul producţiei etc.).

Informaţiile sintetice se obţin, de regulă, prin adiţionarea informaţiilor elementare de acelaşi tip (balanţe de verificare, bilanţ contabil etc.).

4. După domeniul de activitate la care se referă, distingem: Informaţii tehnologice; Informaţii tehnico-ştiinţifice; Informaţii economice.

Informaţiile tehnologice sunt utilizate pentru conducerea şi dirijarea proceselor tehnologice industriale.

Informaţiile tehnico-ştiinţifice sunt utilizate în domeniul cercetării ştiinţifice şi al proiectării tehnologice.

Informaţiile economice sunt instrumente de conducere nemijlocită a proceselor social-economice. Ele devin utile şi eficiente numai în cadrul schimbului permanent de cunoştinţe între oameni, situaţi pe diverse trepte ierarhice ale economiei. Informaţiile economice prezintă câteva particularităţi: volum şi diversitate tipologică mare, prelucrări specifice relativ simple şi cu mare frecvenţă (calcule aritmetice, sortări, grupări, comparări etc.), timp de valabilitate relativ redus.

5. După sursele de provenienţă distingem: informaţii interne, externe, primare etc.6. După principiile de prelucrare în sistemele informatice pot fi: date aritmetico-

logice, texte, documente grafice, secvenţe audio şi secvenţe (clipuri) video.

1.2. Tehnologia informaţională şi impactul acesteia asupra organizaţiilor

Unul dintre factorii care influenţează evoluţia societăţii informaţionale este reprezentat de tehnologiile informaţionale.

Prin fuziunea informaticii cu telecomunicaţiile, birotica, robotica s-a realizat un conglomerat de industrii şi servicii cunoscute sub numele de tehnologie informaţională (Information Technology) sau după alţi autori tehnologie informaţională şi de comunicaţii (Information and Communication Technology - ICT) sau noile tehnologii informaţionale (New Information Technology - NTI).

Astăzi este recunoscută de toată lumea importanţa deosebită pe care o are informaţia în dezvoltarea economică şi socială. Pentru a deveni utilă în orice domeniu de activitate, informaţia trebuie colectată, stocată, prelucrată şi transmisă celor care au nevoie. Aici intervin tehnologiile informaţionale care au înregistrat în ultimele decenii progrese remarcabile, greu de controlat şi care au provocat profunde transformări la nivelul societăţii, al organizaţiilor şi al indivizilor. Utilizarea tehnologiei informaţionale ameliorează oportunităţile în valorificarea informaţiei şi determină apariţia a noi abordări cu privire la ce este o organizaţie şi cum se comportă aceasta.

O definiţie uzuală a tehnologiei informaţionale a fost dată de Departamentul de Comerţ şi Industrie al Marii Britanii care precizează că tehnologiile informaţionale permit "colectarea, prelucrarea, stocarea şi transmiterea informaţiilor sub formă de voce, imagine, text şi numerică pe baza microelectronicii, prin intermediul combinării informaticii cu telecomunicaţiile"16.

O definiţie mai cuprinzătoare consideră tehnologia informaţională o paradigmă a dezvoltării tehnico-economice ce include comunicaţiile, fotonica, informatica, sistemele de fabricaţie, reţelele, softul, echipamentele de stocare a informaţiei şi memoriile.

Tehnologiile informaţionale cuprind procesele, metodele, tehnicile şi operaţiile necesare prelucrării automate a datelor. Ele întrunesc un bogat set de funcţii, aspecte, activităţi care pot fi grupate în următoarele categorii:

colectarea, reprezentarea, înregistrarea (scrierea) şi identificarea (citirea) informaţiilor; organizarea în memorie şi păstrarea informaţiilor; prelucrarea informaţiilor; căutarea şi extragerea informaţiilor; transmiterea informaţiilor; securitatea informaţiilor;

16 Lucey, T., Management Information Systems, DP Publications Ltd. London, 1993, p.212, citat în Dumitriu, F., Sitemul informaţional contabil în întreprindera modernă, Editura Junimea, Iaşi, 2001, p.28

15

redarea informaţiilor.Tehnologiile informaţionale prezintă anumite particularităţi17:

Sunt tehnologii multiforme care se pot adapta majorităţii activităţilor umane. Tehnologia informatică s-a pulverizat într-o multitudine de activităţi, ramuri industriale şi servicii, mărindu-şi considerabil portofoliul de aplicaţii;

Sunt tehnologii complexe în care serviciile ocupă o parte considerabilă. Prin utilizarea acestora în cadrul unei organizaţii, specialiştii interni sau externi recurg foarte des la serviciile de asistenţă. Acest lucru se întâmplă mai ales în faza de implementare, decât în faza operaţională. Nevoile întreprinderilor şi ale indivizilor se schimbă, tehnologia progresează şi câmpul de aplicare a tehnologiilor informaţionale se lărgeşte continuu. În cazul achiziţionării unui produs complex, orice cumpărător sau utilizator IT trebuie să se informeze pentru a înţelege tendinţele şi presiunile la care trebuie să facă faţă;

Sistemele informaţionale nu pot transforma singure maniera de funcţionare a unei organizaţii, ele reprezintă doar un mecanism catalizator. Indivizii lucrează cu tehnologiile informaţionale la toate nivelurile ierarhice pentru a-şi realiza obiectivele propuse. Dar deseori aceştia consideră sistemele informatice ca fiind “cutia neagră” a organizaţiei, neînţelegând de fapt în totalitate rolul şi avantajele utilizării noilor tehnologii. De aceea, se impune o colaborare permanentă între informaticieni şi utilizatori la nivelul unei firme.

Schimbările intervenite în tehnologiile informaţionale sunt rapide şi au numeroase implicaţii. Pentru a cunoaşte mai bine aceste implicaţii trebuie identificate caracteristicile globale ale noilor tehnologii informaţionale. În acest sens, Herbert Simon defineşte următoarele caracteristici ale NTI18: asigură accesibilitatea oricărei informaţii sub formă verbală, simbolică, prin intermediul calculatorului; pun la dispoziţie capacităţi mari de memorare pentru sistemele de prelucrare a informaţiilor; fac posibilă utilizarea limbajului uman pentru interogarea sistemelor de prelucrare a informaţiilor; orice informaţie care se dovedeşte utilă va putea fi transmisă în alt punct din acelaşi sistem cu costuri scăzute; sistemele de prelucrare a informaţiilor sunt din ce în ce mai capabile de a informa, de a sprijini procesul decizional şi, mai mult, de a învăţa.

În prezent, două schimbări esenţiale se datorează utilizării NTI19: descentralizarea puterii informatice şi a stocării datelor şi deplasarea către utilizator; utilizarea pe scară largă a telecomunicaţiilor care face legătura electronică între diferitele componente ale sistemelor informaţionale.

Un important rezultat al amplorii şi dezvoltării tehnologiei informaţionale îl constituie generalizarea sistemelor informatice. Sistemele informatice constituie cadrul de pătrundere şi de aplicare a tehnologiei informaţionale în organizaţii, dar nu numai, aceasta influentând evoluţia şi dezvoltarea sistemelor informatice. În acest sens, tehnologia informaţională ar cuprinde, pe lângă elementele care asigură colectarea, prelucrarea, stocarea şi transmiterea informaţiilor, şi elementele teoretice şi metodologice privind dezvoltarea sistemelor informatice.

În prezent se constată, ca urmare a dezvoltării explozive a tehnologiei informaţionale, o incapacitate a firmelor de a beneficia pe deplin de facilităţile oferite de noile tehnologii. De

17 Gunton, T., Technologies des systemes d`information, Masson, Paris,1993, p.718 Pateyron, E.-A., Salmon, R., Les nouvelles technologies de l'information et l'entreprise, Ed. Economica, Paris, 1996, p.2919 O'Brien, Les systèmes d'information de gestion, De Boeck Université, Montreal, 1995, p. 488

asemenea, trebuie avut în vedere că nu este suficientă simpla introducere a unor noi tehnologii, ci şi formarea unei noi atitudini faţă de utilizarea lor prin crearea unei arhitecturi informaţionale adecvate.

Progresul şi ritmul de evoluţie al tehnologiei este greu de anticipat astăzi. Mulţi specialişti nu mai cred că tehnologia informaţională poate oferi un avantaj de durată, ea transformându-se adesea într-o necesitate strategică. Experienţa multor întreprinderi a demonstrat că ceea ce astăzi reprezintă un avantaj faţă de concurenţă, mâine poate fi o obligaţie, o necesitate pentru a rămâne în competiţie. Din punct de vedere al activităţilor şi proceselor economice, prima întrebare care trebuie pusă este dacă tehnologia informaţională poate să sprijine procesele economice şi dacă da, în ce măsură.

Tehnologiile informaţionale s-au dezvoltat ca răspuns la necesităţile de prelucrare a informaţiilor, fenomen cauzat de industrializarea societăţii. Astăzi, puţine aspecte ale vieţii cotidiene au rămas în afara sferei de influenţă a tehnologiei informaţionale, iar pentru organizaţii ele reprezintă cu adevărat o miză strategică din care pot decurge numeroase avantaje concurenţiale. Cadrul general de analiză a impactului tehnologiilor informaţionale asupra organizaţiei economice este prezentat în fig. nr. 1.6

Fig. nr.1.6. Cadrul general de analiză a impactului organizaţional al tehnologiilor informaţionale

Unii specialişti atribuie un rol primordial tehnologiei informaţionale în schimbarea organizaţională, neglijând aportul altor factori de mediu, adică factorii sociali, politici, economici. Într-adevăr, tehnologia informaţională reprezintă cea mai importantă pârghie în realizarea schimbării, ea însă este completată de factorii organizaţionali, cum ar fi cultura organizaţională (este necesară o cultură care să fie dinamică şi să încurajeze iniţiativa şi inovarea) şi structura organizatorică (structura trebuie să permită coordonarea şi colaborarea interfuncţională), precum şi de resursele umane (aceasta implică instruirea, motivarea, evaluarea şi compensarea personalului).

Structura organizaţiei

şi culturaorganizaţională

Strategia organizaţiei

Management şiprocese economice

Tehnologia informaţională

Resurse umane şi roluri

Mediul extern, social, economic, politic etc.

17

Tehnologiile informaţionale oferă noi soluţii în domeniul comunicaţiilor, hardware, software, precum şi în reproiectarea proceselor economice în întreprinderi.

Tendinţa majoră a comunicaţiilor contemporane o constituie dezvoltarea comunicaţiilor celulare şi potenţiala integrare a acestora cu reţele digitale de servicii integrate, ceea ce duce la posibilitatea conectării diferitelor echipamente: fax, video, PC-uri, staţii de lucru ale reţelelor locale (LAN).

Integrarea telecomunicaţiilor cu tehnologia informatică a fost facilitată de dezvoltarea circuitelor integrate de tip ISDN – Integrated Digital Network (Reţele integrate de servicii digitale), împreună cu răspândirea reţelelor de comunicaţii locale, metropolitane şi globale, a reţelelor locale optice, reţelelor locale fără fir (cablu).

În ceea ce priveşte tendinţele din domeniul hardware, acestea sunt prezentate în tabelul nr.1.1.

Tabel nr.1.1. Tendinţele tehnologiilor hardwareTendinţe în tehnologia hardware

PC –uri Calculatoare neuronale

Calculatoare şi periferice optice

Supercalculatoare

Devin integratoarele sistemelor(videotext, prelucrarea vocii, fax

etc…) PC-uri pe un singur cip

(transputer) 3D, CAD, UNIX, staţii de lucru

inteligente laptopuri, notebook-uri, palm-

topuri, etc calculatoare de tip „pen-based”,

fără cablu.

Sisteme de recunoaştere a scrisului de mână; Sisteme pe baza logicii neuronale şi a logicii fuzzi; Sisteme de recunoaştere a caracterului şi propoziţiei; Reţele

neuronale inteligente

Sisteme de prelucrare paralelă a unui volum masiv de date, utilizând reţele neuronale;

Tehnologii optice de interconectare;

Procesoare optice;

Circuite integrate optoelectronice;

Reţele neuronale optice;

Discuri optice WORM; sisteme DVD

Tehnologia floppy-optică

Supercalculatoare pe bază

de simulatoare în timp real; Supercalculatoare

grafice cu facilităţi 3D ; . Supercalculatoare

pe bază de Galiu-Arseniu Supercalculatoare

cu componente de conectare optice

Maşini 3T (Trilion Instruction/sec)

Schimbările în tehnologia informatică au fost generate de facilităţi importante în ceea ce priveşte depozitarea şi accesarea datelor. Evoluţia sistemelor de depozitare masivă a datelor, sistemele optice şi magneto-optice facilitează constituirea şi actualizarea unui volum imens de date, oferindu-le unor largi categorii de utilizatori la preţuri foarte reduse, respectând totodată criteriile de securitate şi confidenţialitate pentru unele tipuri de informaţii.

Prelucrarea neuronală20, care ocupă poziţia de mijloc între forma convenţională de lucru a calculatoarelor şi cea de funcţionare a gândirii umane, are un uriaş potenţial de utilizare. Calculatoarele neuronale au extins aria de aplicare a calculatoarelor în domenii ca: recunoaşterea caracterelor (propoziţii şi fraze scrise de mână), recunoaşterea vocii umane, identificarea automată a componentelor de fabricaţie şi sunt în curs de extindere la activităţi de tipul: automatizarea prelucrării, traducerea automată dintr-o limbă în alta, automatizarea asamblării în procesul de manufacturare, verificarea documentelor.

Dacă echipamentele şi reţelele reprezintă suportul fizic al oricărui sistem informatic, software-ul este suportul logic, prin intermediul căruia se organizează şi se gestionează informaţiile vehiculate. Din multitudinea coordonatelor pe care se derulează evoluţia pe termen

20 Enăchescu, C., Reţele neuronale, în PC Report nr.12/1993, p.8

scurt şi mediu a programării calculatoarelor electronice, cele mai importante vizează următoarele domenii:

CAD (Computer Aided Design – proiectare asistată de calculator) /CAM (Computer Aided Manufacturing – fabricaţie asistată de calculator) /CAE (Computer Aided Engineering) /CIM (Computer Integrated Manufacturing)

proiectarea asistată de calculator a sistemelor informatice (CASE) arhitectura aplicaţiilor sistem sisteme de operare programare orientată pe obiecte sisteme de gestiune a bazelor de date programare distribuită prelucrări paralele sisteme cu toleranţă la erori inteligenţa artificială: logica fuzzy, reţele neuronale, sisteme expert, agenţi inteligenţi.

Schimbările principale care influenţează sensibil ciclul de dezvoltare al software-ului sunt legate de: programarea orientată pe obiect, baze de date obiectuale, medii de programare distribuită, inclusiv SGBD distribuite, sisteme expert. Aceste elemente coroborate cu evoluţia către sistemele cu arhitectură deschisă trebuie să satisfacă toate cerinţele utilizatorilor legate de securitatea şi confidenţialitatea datelor, legare în reţele, acces distribuit, grafică, timp partajat, multiprogramare şi multiprocesare.

Principalele tehnologii informaţionale care conduc întreprinderile spre modernitate, iar societatea spre globalizare sunt21:

a. Internetul-ul Secolul nostru este teatrul unei evoluţii tehnologice foarte rapide. Lumea a devenit din ce

în ce mai “interconectată”: puteţi contacta o persoană dintr-o altă parte a globului de la telefonul aflat în maşina d-voastră; datorită televiziunii puteţi asista în direct la performanţele atleţilor din toată lumea; bursele de la Tokio, Paris şi New York sunt legate printr-o reţea telematică ceea ce permite efectuarea de investiţii 24 de ore din 24 practic în lumea întreagă. Internetul, definit ca o reţea a tuturor reţelelor, este una din cele mai pasionante manifestări a acestui fenomen al societăţii. El a revoluţionat şi a dinamizat toate activităţile economice dintr-o întreprindere, a stat şi stă la baza altor tehnologii informatice. Într-adevăr, Internetul pune în relaţie pe o scară largă oameni şi calculatoare ce vorbesc un limbaj comun şi care sunt racordaţi între ei prin kilometri de cablu şi de linii telefonice.

Internetul, loc de comunicaţie, de schimb de idei şi informaţii se va dezvolta continuu şi viitorul său va depinde de utilizatorii săi. Ca urmare a globalizării schimburilor şi a creşterii importanţei informării, întreprinderea devine din ce în ce mai mult o utilizatoare a Internetului. În esenţă, acesta are la bază reţele de calculatoare dispersate la nivel mondial în toate colţurile lumii, reţele care comunică între ele prin intermediul unui protocol (Internet Protocol - IP), uşor de recunoscut indiferent de tipul echipamentelor (calculatoare) şi de sistemul de operare utilizat.

Pe baza Internet-ului s-au dezvoltat o serie de aplicaţii, precum: Intranet-ul, Extranet-ul, groupware-ul, EDI Internet, poşta electronică, e-marketing, e-learning, discuţii pe Internet (forumuri, grupuri de întâlniri, grupuri de ştiri), chat (discuţii în timp real), comerţ electronic (e-commerce cu următoarele modele de afaceri: magazin electronic (e-Shop), aprovizionare electronică (e-procurement), licitaţie electronică (e-auction), supermagazinul electronic (e-mall), piaţa unui terţ (Third Party Marketplace), comunităţi virtuale (Virtual Communities), conectări la distanţă, telefonie, videoconferinţe, universuri virtuale, captare de programe radio-tv, biblioteci digitale etc.

21 Ţugui, Al., Fătu, T., Managementul resurselor informatice, Editura Sedcom Libris, Iaşi, 2004, pp.17-19

19

b. Recunoaşterea optică a caracterelor (Optical Character Recognition) este utilizată în operaţiile de digitizare a datelor de tip text. În scop comercial ea se foloseşte pe scară largă în magazine la citirea codurilor de bare de pe diferite produse. Astfel, se obţin informaţii cu privire la denumire, preţ, raion de vânzare, taxele aferente (TVA, accize etc.), termen de valabilitate, producător etc. Dacă la aceste informaţii se adaugă data vânzării, casa şi vânzătorul, precum şi cumpărătorul, atunci se obţine o imagine completă privind actul de vânzare-cumpărare. Toate aceste informaţii se transferă serverului central pentru înregistrare contabilă, pentru luarea unor decizii etc.

c. Bancomatele (Automat Teller Machine - ATM) reprezintă tehnologia informatică şi de comunicaţii prin care cardul bancar este identificat şi poate fi folosit pentru retragerea unei sume de bani sau efectuarea unor plăţi în conturi predefinite (telefonie, utilităţi, magazine).

d. Sistemele electronice de realizare a întâlnirilor facilitează întâlnirea virtuală a membrilor unei comunităţi sau unei echipe cu diferite prilejuri: conferinţe, luarea unei decizii, simple discuţii video etc. Această tehnologie constă în digitizarea secvenţelor audio şi video, compresia, criptarea, transmiterea, decriptarea, decompresia şi vizualizarea acestora cu o viteză foarte mare folosind infrastructura de bază – Internet-ul.

e. Tehnologia groupware şi gestiunea electronică a documentelor Groupware reprezintă un model organizaţional apărut în anii ‘90 care are în vedere trei

dimensiuni ale întreprinderii: managementul sau dimensiunea umană, organizarea sau dimensiunea organizaţională, informatica sau dimensiunea tehnologică. Instrumentele groupware sunt aplicaţii în reţea care permit grupurilor de lucru să colaboreze într-o manieră facilă22. Lucrul în medii colaboraţioniste presupune lucrul cu documente în format electronic (creat sau digitizat prin scanare), folosind un software special care conţine absolut toate componentele pentru lucrul de birou, la care se adaugă şi componenta de transmitere co-echipierilor (poşta electronică, gestionar de documente).

f. Inteligenţa artificială şi aplicaţiile ei Această tehnologie informatică reuneşte aplicaţii ce vor cunoaşte o extindere deosebit de

mare în viitorul apropiat. În categoria aplicaţiilor specifice inteligenţei artificiale sunt incluse: sistemele inteligente, recunoaşterea formelor, recunoaşterea şi înţelegerea vorbirii, robotica, rezolvatoarele generale de probleme, învăţământul asistat de calculator şi prelucrarea limbajului natural.

g. Tehnologia multimedia prevede reprezentarea în ansamblu a diferitelor tipuri de date23. Multimedia înseamnă utilizarea calculatorului electronic pentru prezentarea informaţiilor prin combinarea de texte, grafice, sunete, imagini statice, animate sau video, folosind instrumente care permit utilizatorului să navigheze, să interacţioneze, să creeze şi să comunice. Această definiţie cuprinde cele patru componente importante ale multimediei: calculatorul electronic, legăturile între documente, numite link-uri, instrumente de navigare şi metode de colectare, prelucrare şi comunicare a datelor şi ideilor.

Cele două aspecte, fundamentale şi concomitente, ale multimediei sunt integrarea diverselor documente şi interactivitatea.

În literatura de specialitate, multimedia este considerat un concept aflat la intersecţia mai multor domenii, ea combinând cele trei mari inovaţii ale secolului: calculatorul electronic, telecomunicaţiile şi tehnica audiovizualului. În anii '70 multimedia era doar un cuvânt care însemna audiovizual, în prezent ea devenind o tehnologie care a revoluţionat domeniul calculatoarelor.

22 Fotache, D., Groupware. Metode, tehnici şi terhnologii pentru grupuri de lucru, Editura Polirom, Iaşi, 2002, p. 2823 Tudose, A., Sisteme multimedia, Editura Moldavia, Bacău, 1999

Calculatorul a trecut progresiv, de la rolul său de mijloc de prelucrare a textelor, la cel de prelucrare a diverselor şi complexelor date, precum imagini video, fotografii sau sunete. Calculatorul dirijează afişarea diferitelor documente, tratează priorităţile, după cererile utilizatorilor şi permite, deci, un parcurs interactiv în aplicaţie. Folosirea tehnologiilor multimedia necesită dotarea calculatorului cu CD-ROM, difuzoare şi plăci audio, Video-CD, cameră de luat vederi şi placă video, în funcţie de aplicaţiile utilizate.

Informatica stă la baza multimediei. Totuşi multimedia nu constituie un domeniu particular al informaticii, ea nu este decât o prelungire logică şi un rezultat al evoluţiei tehnologice, atât a echipamentelor, cât şi a programelor. Dezvoltarea acestei tehnologii a fost determinată de răspândirea, pe scară largă, a calculatoarelor personale, de dezvoltarea capacităţilor şi performanţelor componentelor şi perifericelor calculatorului ce permit tratarea, depozitarea şi distribuţia datelor multimedia, de realizarea de afişaje video de înaltă calitate şi generalizarea interfeţelor grafice utilizator ce permit realizarea unor prelucrări altă dată complexe şi mai dificil de obţinut, de răspândirea şi standardizarea plăcilor de sunet, de dezvoltarea tehnologiilor de stocare care au permis creşterea volumului de date (apariţia CD-ROM-ului şi a altor suporţi de stocare de mare capacitate). Multimedia s-a consolidat odată cu apariţia standardelor importante în materie de comunicaţii şi de comprimare/decomprimare a datelor, cu integrarea funcţiilor video şi audio în componente electronice sau procesoare şi servicii avansate de telecomunicaţii prin satelit sau cablu, cu faimoasele "autostrăzi informaţionale".

În acelaşi timp, multimedia a devenit o adevărată industrie. Producţia de documente multimedia este economică. Un CD-ROM este un suport cu mult mai ieftin pentru a conţine o enciclopedie decât kilograme de hârtie imprimată. În numeroase domenii, multimedia este deosebit de eficace. De exemplu, prezentarea unei întreprinderi este mult mai atrăgătoare dacă îi integrăm comentarii sonore sau secvenţe video care prezintă un aspect particular legat de acea întreprindere. În plus, această prezentare se poate face fără prezentator, cu ajutorul unui nod interactiv.

Dacă multimedia se răspândeşte, încet cu încet, asupra tuturor sectoarelor de activitate, marele public este şi el vizat. Multimedia devine din ce în ce mai mult un serviciu pentru un public avid de a descoperi cât mai multă informaţie, de diferite tipuri, prin intermediul televizorului sau monitorului, a sintetizatorului muzical sau a televiziunii interactive. Trecerea de la profesional către marele public este facilitată şi de generalizarea unor interfeţe utilizator prietenoase, asigurate în general prin simboluri recunoscute de întreaga lume: pictograme, opţiuni de meniu, zone de dialog, butoane de control etc., mijloace prin care utilizatorului i se asigură un acces rapid la aplicaţii informatice şi la informaţii inedite.

h. Alte tehnologii informaţionaleSe pot încadra aici toate tehnologiile moderne de proiectare asistată de calculator,

semnătura digitală pentru care şi în România s-a adoptat legislaţia în domeniu, aşa-zisele tehnologii calme, teleprezenţa la locul de muncă, calculatoarele Web, microsistemele etc.

1.3. Aspecte privind organizarea şi structurarea datelor

Dezvoltarea rapidă şi complexă a societăţii a dus în mod inevitabil la o sporire însemnată a volumului de date, care tind să aglomereze şi să blocheze canalele informaţionale, în aceeaşi măsură în care creşte continuu nevoia de informaţie. Orice organism economic se confruntă cu un volum mare de date, supus unor prelucrări relativ simple, dar cu un caracter repetitiv şi cu o

21

frecvenţă mare. În acelaşi timp datele se caracterizează printr-o structură uniformă rezultată din structura documentelor primare specifice operaţiilor economice. Toate acestea reprezintă, de fapt, restricţii în activitatea de structurare şi organizare a datelor economice în sistemele informatice.

Organizarea datelor reprezintă procesul de identificare, definire, structurare şi memorare a datelor24. O bună organizare a datelor impune folosirea unor structuri care să permită o prelucrare cu un cost cât mai redus. Pentru specificul activităţilor economice, fiecare nivel de abstractizare implică date elementare şi date structurate.

1.3.1. Date elementare şi date structurateData este un model de reprezentare a informaţiei, accesibil unui anumit procesor (om,

calculator, program), model cu care se va putea opera pentru a obţine noi informaţii.O dată care apare ca o entitate indivizibilă, atât în raport cu informaţia pe care o

reprezintă, cât şi în raport cu procesorul care o prelucrează se numeşte dată elementară. Data elementară poate fi privită ca model de reprezentare a informaţiei la nivelul unui procesor uman (nivel logic) sau la nivelul reprezentării interne, respectiv pe suport (nivel fizic).

Din punct de vedere logic, data poate fi reprezentată printr-un triplet de forma:

Identificatorul datei (numele) este un simbol asociat datei pentru a o putea distinge de alte date şi pentru a se putea face referiri la ea în timpul procesului de prelucrare (de exemplu, codprod, denprod, um)

Atributele precizează proprietăţile datei şi determină modul în care poate fi ea tratată în procesul de prelucrare. Iată câteva exemple de atribute:

tipul datei care defineşte apartenenţa acesteia la o anumită clasă de date, în funcţie de natura şi de domeniul valorilor luate. Se disting astfel date de tip numeric (întreg, real, complex), logic, şir de caractere.

precizia reprezentării interne care defineşte cât mai fidel reproduce modelul intern de reprezentare obiectul pe care îl reprezintă. Precizia depinde de zona de memorie afectată datei. Ea poate fi simplă precizie sau dublă precizie.

valoarea iniţială modul de alocare a memoriei pe parcursul prelucrării (static, dinamic).

Valorile datei pot fi precizate prin enumerare sau printr-o proprietate comună şi pot fi numere, valori logice, şiruri de caractere. În funcţie de valoare, datele se clasifică în :

date variabile (variabile) - date care pe tot parcursul procesului de prelucrare pot lua orice valori din domeniul de definiţie a datei;

date constante (constante) - date care pe parcursul procesului de prelucrare îşi păstrează aceeaşi valoare din domeniul de definiţie al datei.

Din punct de vedere fizic, o dată elementară apare ca o zonă de memorie sau de suport de o anumită mărime, situată la o anumită adresă, în care se sochează într-o formă specifică valorile datei.

Principalele tipuri de date elementare sunt: Tipul numeric care include numerele întregi, reale şi complexe şi asupra cărora

se pot realiza operaţii de adunare, scădere, etc.;

24 Cristea , V. , Dicţionar de informatică, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti , 1981, p. 240

Tipul logic (boolean) utilizat pentru precizarea stărilor de adevăr (TRUE, YES) sau neadevăr (FALSE, NO) ale unui enunţ. Asupra acestor date se pot efectua operaţii logice: NOT, AND, OR;

Tipul caracter care reprezintă o succesiune de caractere alfanumerice asupra căreia se pot defini operaţii de concatenare, ordonare etc.;

Tipul pointer, adică date elementare ale căror valori sunt adrese, referinţe pentru alte date.

În majoritatea aplicaţiilor, datele se prezintă sub forma unor mulţimi sau colecţii, a căror prelucrare nu poate fi concepută fără o organizare corespunzătoare. Între elementele unei colecţii de date pot fi identificate şi/sau introduse relaţii care să determine pe mulţimea respectivă o anumită structură. Natura relaţiei poate diferi la diferite nivele de abstractizare în mod considerabil, putând fi o relaţie de ordine în mulţimea elementelor colecţiei, o relaţie ce descrie mecanismul de acces la memorie. În acest mod se obţine tipul de dată structurată sau structura de date. Structurile de date sunt colecţii de date pe care s-a definit o structură şi căreia îi este specific un anumit mecanism de selecţie şi identificare a componentelor. O structură este o entitate de sine-stătătoare, indentificabilă prin nume, ale cărei componente îşi menţin proprietăţile. Componentele unei structuri de date pot fi individualizate şi selectate prin nume (identificatori) sau prin poziţia ce o ocupă în structură, conform cu relaţia de ordine specificată.

Structurile de date pot fi clasificate după mai multe criterii: a. după modul de selectare a componentelor:

structuri cu acces direct atunci când o componentă poate fi selectată fără a ţine seama de celelalte componente ale structurii

structuri cu acces secvenţial atunci când localizarea unui element se face printr-un proces de parcurgere a mai multor componente, conform cu ordinea acestora.

b. după suportul de memorie pe care se creează structura de date : structuri de date interne (şir, masiv, înregistrare, liste, arbori) structuri de date externe (fişiere, baze de date)

c. după variabilitatea structurii: structuri de date dinamice, care îşi modifică pe parcursul prelucrării structura structuri de date statice, care pe tot parcursul existenţei au acelaşi număr de

componente şi în aceeaşi ordine Structurile dinamice, la rândul lor, pot fi: cu cardinalitate finită, dacă au un număr limitat de componente cu cardinalitate infinită, dacă numărul de componente este nelimitat

Dacă se grupează împreună date structurate şi se înzestrează această mulţime cu anumite operaţii, atunci se obţine un tip de dată structurată sau un tip de structură de date. Un tip de dată structurată este deci o mulţime ordonată de date (elementare sau structuri de date) pe care s-a definit un grup de operatori de bază cu o anumită semantică.

Principalele tipuri de structuri de date pentru memoria internă sunt şirul, masivul, înregistrarea, listele liniare, arborii de date, iar pentru memoria externă sunt fişierele şi bazele de date.

La orice nivel de abstractizare rezolvarea unei probleme, utilizând calculatorul electronic, implică atât date elementare, cât şi date structurate. Componentele unei structuri de date pot fi date elementare sau la rândul lor structuri de date. Dacă toate componentele sunt de acelaşi tip atunci structura de date este omogenă. Definirea structurilor de date se bazează, în majoritatea aplicaţiilor, pe structurile liniare, arborescente şi de tip reţea. Acestea sunt considerate structuri de bază, deoarece, prin combinarea lor convenabilă, se pot construi structuri oricât de complexe.

23

Listele sunt structuri de date liniare, dinamice, recursive, cu componente omogene sau eterogene. Ca secvenţe finite de elemente, componentele pot fi date elementare sau date structurate. Listele pot fi de mai multe tipuri: liniare, circulare etc.

Prin listă liniară se înţelege un şir de elemente în care distingem un prim şi un ultim element, fiecare element în afară de acestea având unic determinate un element care îl precede şi unul care îi succede; primul element are un unic element care îi succede, iar ultimul element are un unic element care îl precede. Cele două capete ale listei se numesc bază, respectiv vârf.

Pentru definirea listelor liniare şi a relaţiilor de ordonare liniară sunt folosite variabile pointer, astfel încât elementele listei apar ca perechi sau triplete care, în afara elementului de dată conţin referinţe ce indică locul succesorului, respectiv locul succesorului şi predecesorului.

În practică se întâlnesc următoarele tipuri de liste liniare: Stiva sau lista LIFO este o listă asimetrică pentru care adăugarea, ştergerea şi

consultarea se fac la un singur capăt, respectiv la sfârşitul ei. Coada sau lista FIFO este o listă asimetrică la care operaţiile de consultare şi

ştergere se realizează la începutul listei, iar operaţia de adăugare la sfârşitul listei. Lista cu două capete este o listă simetrică pentru care operaţiile de adăugare,

consultare şi ştergere se fac atât la începutul, cât şi la sfârşitul listei. Lista circulară este o listă în care se modifică modul de înlănţuire, punând la partea de

legătură a ultimului element adresa primului element. Deoarece la aceste liste dispare distincţia dintre primul şi ultimul element, se introduce un element special, numit cap de listă, care nu conţine date. Capul de listă devine prim şi ultim element şi asigură posibilitatea de a parcurge lista în ambele sensuri.

Structura de tip arbore asigură ordonarea elementelor componente pe niveluri ierarhice. Există un singur nod rădăcină şi mai multe noduri cu un anumit număr de descendenţi. Se întâlneşte în articolele dintr-un fişier.

Cele mai utilizate date structurate sunt: articolul; fişierul; tabloul.

Articolul este o structură de tip arborescent ale cărui câmpuri sunt descendenţii rădăcinii (nivelul 1), subcâmpurile sunt descendenţii câmpurilor (nivelul 2) ş.a.m.d. Câmpurile unui articol pot fi date elementare sau grupuri de date de diverse tipuri. În principiu fiecare câmp sau subcâmp se defineşte prin următoarele atribute:

nume - un cod unic de identificare; tip - natura datei; lungime - numărul total de caractere; partea zecimală – se specifică numai pentru datele numerice.

De exemplu, articolul ARTSALAR poate avea următoarea structură:

Nume Tip Lungime Partea zecimală

MARCA Numeric 5 0NUMEPREN Caracter 20FUNCŢIE Caracter 10SALARBAZĂ Numeric 11 2

Fig. nr. 1.7. Descrierea articolului ARTSALAR

Fişierul reprezintă un ansamblu organizat de articole cu aceeaşi natură, dispuse pe un suport de înregistrare (de exemplu, fişierul FSAL cuprinde articolele ARTSALAR cu date privind salariaţii unei organizaţii).

Tabloul este o colecţie de date de acelaşi tip, aranjate într-o structură rectangulară, cu una sau mai multe dimensiuni. Tablourile cu o dimensiune se numesc vectori, iar cele cu mai multe dimensiuni se numesc matrici sau masive. Pentru fiecare dimensiune se asociază un indice ale cărui valori sunt folosite pentru referirea elementelor tabloului.

Exemplu: T (i1, i2...ik), unde k reprezintă numărul de dimensiuni, iar i1, i2....ik sunt elementele tabloului T. De exemplu, pentru introducerea notelor obţinute de studenţi în cele 2 sesiuni, fiecare sesiune având câte 5 examene, definim variabila Nota(2,5). Vom obţine un tablou de variabile astfel: Nota(1,1), Nota(1,2), Nota(1,3), Nota(1,4), Nota(1,5), Nota(2,1), etc.

Asupra structurilor de date se pot efectua atât operaţii generale, cât şi operaţii specifice tipului structurii. Cele mai întâlnite sunt:

1. Crearea se execută o singură dată la începutul ciclului de viaţă a structurii respective, presupunând memorarea structurii respective de date în forma iniţială, pe suportul de memorie internă sau externă.

2. Actualizarea reprezintă operaţia de aducere la zi a unei structuri de date create anterior şi presupune:

adăugarea şi/sau inserarea de noi elemente ale structurii; modificarea valorilor unor elemente ale structurii; ştergerea fizică şi/sau logică a unor elemente ale structurii.3. Consultarea (exploatarea) asigură accesarea

elementelor componente ale unei structuri în scopul prelucrării sau vizualizării acesteia.4. Sortarea permite ordonarea crescătoare sau

descrescătoare a elementelor unor structuri, după anumite criterii stabilite de utilizator, fiind o rearanjare fizică a acestora.

5. Separarea este desfacerea unei structuri în două sau mai multe structuri.

6. Fuzionarea sau interclasarea este combinarea a două sau mai multor structuri într-o singură structură conform unor criterii.

7. Copierea presupune obţinerea unei dubluri, integrale sau parţiale aleasă de utilizator.

1.3.2. Categorii de operaţiuni definite asupra datelorPrelucrarea datelor presupune parcurgerea unei succesiuni ordonate de operaţii care

acţionează asupra valorilor acestora. Ele se pot grupa în următoarele categorii: operaţiuni de atribuire; operaţiuni de calcul; operaţiuni de decizie; operaţiuni de intrare /ieşire; operaţiuni de transfer a controlului.

Operaţiunile de atribuire sunt acelea prin care unei variabile i se atribuie o anumită valoare predefinită sau rezultatul evaluării unei expresii.

Exemplu:NOTA = 8MEDIA=(NOTA1+NOTA2)/2

25

Operaţiunile de calcul se definesc pe mulţimea numerelor reale. Dintre acestea fac parte operaţia de adunare, scădere, înmulţire, împărţire, ridicare la putere, calculul unor expresii numerice etc. Ca operatori se utilizează:

+ pentru adunare; - pentru scădere; * pentru înmulţire; / pentru împărţire; ** pentru ridicare la putere.

De asemenea, în cadrul expresiilor se pot utiliza şi parantezele, evaluarea acestora făcându-se după regulile din algebră.

Exemplu:SALARIU NET = ((NRORLUCR * TARIFO) + SPORVECH) – IMPOZa = (b * c)**2 + 1650

Operaţiunile de decizie sunt utilizate pentru a determina valoarea logică a unei propoziţii (adevărat sau fals). Ele condiţionează executarea unor operaţiuni sau grupuri de operaţiuni. Operatorii utilizaţi pentru scrierea condiţiilor pot fi operatori relaţionali (=, >, <, ≠) şi/sau operatori logici (NOT, AND, OR).

Exemplu:IF STOCSIGURANTA < 5000 THEN

PRINT “Este necesară reaprovizionarea”ENDIF

Operaţiunile de intrare/ieşire vizează realizarea transferului de date între memoria externă şi cea internă şi invers. Pentru optimizarea operaţiei de intrare/ieşire se interpun zone tampon (buffere) atât pentru intrare cât şi pentru ieşire. Cele mai utilizate operaţii de intrare/ieşire sunt cele de deschidere şi închidere a fişierelor şi de citire şi scriere date.

Operaţiunile de transfer a controlului sunt operaţii de salt şi de apelare. Cele de salt au rolul de a preda controlul unei alte operaţiuni decât cea imediat următoare, iar cele de apel, determină lansarea în execuţie a unor proceduri (grupuri de operaţiuni), evitându-se astfel descrierea lor de mai multe ori în cadrul algoritmului de rezolvare a problemei.

1.3.3. Modele de structuri de date

În timp, organizarea datelor în sistemele de prelucrare automată a evoluat în funcţie de mai mulţi factori, dintre care cei mai importanţi sunt:

performanţele şi puterea de prelucrare a calculatoarelor; suporturile care stau la baza preluării, stocării, prelucrării informaţiilor; evoluţia componentei logice a sistemelor informatice şi, în special, a limbajelor

de programare de care depinde realizarea software-ului; modul de prelucrare a datelor: pe loturi, on-line, în timp real; nevoia crescândă şi diversificată de informaţii a utilizatorilor.

De modul cum sunt organizate datele depinde obţinerea informaţiilor. De aceea, în orice sistem informaţional, datele trebuie organizate şi structurate în mod logic asfel încât să poată fi eficient prelucrate şi gestionate.

Indiferent de modul în care va fi abordată societatea în viitor, datele-informaţiile vor exista şi, în consecinţă, este necesar să se apeleze la diferite metode de organizare a lor. La baza organizării datelor se regăsesc în principal două modalităţi: organizarea în fişiere şi organizarea

în baze de date. Ele se referă la modul în care datele sunt reprezentate pe suporturile de memorare, cu posibilităţi de regăsire automată.

Organizarea datelor în fişiere

Pentru primele generaţii de suporturi tehnice metoda tradiţională de organizare a datelor o constituie cea bazată pe fişiere.

Fişierul este un ansamblu organizat de date, omogen din punct de vedere al naturii şi criteriilor de prelucrare, memorate pe suporturi tehnice de date de unde pot fi utilizate în procesul de prelucrare.

Asupra fişierelor se pot realiza următoarele operaţii de bază: crearea, adică operaţia prin care înregistrările logice sunt transpuse pe suportul

tehnic de date; actualizarea care este constituită din operaţii de adăugare, modificare şi stergere; consultarea care este operaţia de regăsire a înregistrărilor; sortarea, adică ordonarea crescătoare sau descrescătoare a articolelor după

anumite criterii stabilite de utilizator; separarea, adică desfacerea unui fişier în două sau mai multe fişiere; fuzionarea, adică combinarea a două sau mai multor fişiere într-unul singur

conform unor criterii; copierea care presupune obţinerea unei dubluri a fişierului

Orice fişier poate fi privit sub dublu aspect: logic sau funcţional, care priveşte latura semantică, deci informaţională a datelor

ce compun fişierul; fizic, care este strict legat de reprezentarea datelor pe suportul fizic şi de modul

de organizare a acestuia.Din punct de vedere logic, un fişier este alcătuit dintr-o mulţime de articole (înregistrări

logice), din câmpuri de date (grupate sau negrupate) şi din caractere.Articolul este o grupare de date asociate ce formează o entitate referită printr-un

identificator. De regulă, acest identificator trebuie să sugereze conţinutul informaţional al înregistrării logice (de exemplu, articolul ARTSALAR conţine date privind salariaţii unei întreprinderi). Caracteristicile înregistrărilor logice sunt: lungimea (numărul caracterelor conţinute) care poate fi variabilă sau fixă şi formatul (fix: toate înregistrările au aceeaşi lungime; variabil: înregistrările au lungimi diferite).

Câmpul de date este o entitate de date constând dintr-un număr de caractere, cuvinte sau coduri, tratate împreună ca un tot unitar. Câmpurile care se referă la aceeaşi entitate (de exemplu, NRMARCA, NUMESAL, SALBAZA etc) formează un articol. În funcţie de natura datelor pe care le înmagazinează, câmpurile pot fi numerice, alfanumerice, logice, dată calendaristică etc.

Caracterul este elementul de bază, indivizibil al datelor dintr-un fişier (o cifră, o literă, un caracter special).

Exemplu:CodProd

Denumire produs

Data intrării U/M Cantit PUDocument Data

27

Fel Nr Z L AN,4 C,20 C,5 N,5 N,2 N,2 N,2 C,3 N,8,3 N,9,2

Fig. nr. 1.8. Descrierea articolului ARTPRODSub aspect fizic, fişierul se defineşte în funcţie de suporturile tehnice de date utilizate.

Necesitatea organizării datelor pe suporturi tehnice (discuri magnetice, benzi magnetice, discuri optice etc) derivă din caracterul limitat al memoriei interne a unui calculator. Este greu de păstrat în memoria internă atât programele de aplicaţii, datele de prelucrat, cât şi rezultatele prelucrărilor. Soluţia o reprezintă organizarea de fişiere pe suporturi externe, de unde prin proceduri speciale de intrare/ieşire şi în funcţie de cerinţele utilizatorului, sunt transferate în memoria internă.

1.3.3.1.1. Accesul şi organizarea fişierelor

Organizarea fişierelor înseamnă definirea regulilor de dispunere fizică a articolelor pe suport. Metodele de organizare a fişierelor sunt de două tipuri: clasice (elementare) şi mixte (derivate). Metodele clasice de organizare sunt organizarea secvenţială, organizarea directă, organizarea secvenţial-indexată, organizarea relativă.

Organizarea secvenţială presupune dispunerea articolelor pe suport unele după altele, în ordinea obţinerii lor, după criterii stabilite de utilizator.

Consultarea fişierelor secvenţiale se poate face prin citirea articolelor în ordinea în care apar pe suport, accesul fiind secvenţial. Ca urmare, timpul de acces este destul de ridicat, actualizarea fiind greoaie şi lentă.

Aceste fişiere sunt recomandate atunci când prin program se prelucrează toate articolele conţinute sau un număr mare al acestora. Fişierele secvenţiale se utilizează şi ca fişiere de salvare/arhivare. Avantajul lor constă în faptul că pot fi organizate pe orice tip de suport (adresabil sau nu, reutilizabil sau nu).

O operaţie tipică pentru fişierele secvenţiale este sortarea. Sortarea reprezintă rearanjarea unui fişier secvenţial la nivel fizic într-un alt fişier secvenţial, după un anumit criteriu aplicat unei părţi a articolelor (de obicei un câmp), parte numită cheie de sortare. Sortarea poate fi efectuată după mai multe chei. În acest caz, prima cheie este cea care hotăreşte ordinea şi numai dacă două articole au aceeaşi valoare pentru aceasta, se ia în considerare a doua cheie, pe urmă a treia cheie, etc. Din această cauză cheile se numesc chei primare, secundare, terţiare etc.

Fişierele secvenţiale se pot concatena, adică din două fişiere se poate obţine un al treilea fişier, sortat în aceeaşi ordine.

Organizarea directă (selectivă) stochează şi gestionează înregistrările pe suport pe baza unor procedee de repartizare (randomizare). Plecând de la un element al înregistrării, numit cheie de repartizare, se calculează adresa de dispunere pe suport pe baza unei formule. Aceeaşi formulă este aplicată atât la dispunerea pe suport, cât şi la căutările ulterioare. Adresa de pe suport se determină astfel pe baza algoritmului de randomizare, folosind o funcţie A=F(k), unde k reprezintă un element al înregistrării.

Organizarea directă este specifică suporturilor adresabile şi asigură consultarea şi actualizarea rapidă a fişierelor.

O formă deosebită a organizării directe este organizarea relativă. Un fişier de organizare relativă are următoarele caracteristici:

se poate organiza numai pe suporturi adresabile; suprafaţa de memorare este împărţită în unităţi adresabile, numite casete, de dimensiuni fixe

şi numerotate crescător, de la 0 la n. Fiecare zonă (casetă) poate conţine sau nu un articol. Orice articol poate fi identificat prin numărul de ordine al casetei corespunzătoare, număr ce se numeşte cheie relativă.

accesarea articolelor se poate face secvenţial, direct (aleator) sau dinamic.Spre deosebire de fişierele secvenţiale, care au articolele aranjate compact, cele relative

pot avea zone neutilizate între articole. Corespondenţa dintre articole şi numerele de casetă se realizează prin formule matematice, numite formule de randomizare sau repartizare.

Organizarea secvenţial-indexată are o largă utilizare în practică deoarece permite atât accesul secvenţial, cât şi accesul direct. Suporturile utilizate trebuie să fie adresabile. Fişierele indexate sunt ansambluri de articole logice aşezate unul după altul în ordinea crescătoare sau descrescătoare a valorii cheii de articol. Cheia de articol este un câmp sau rezultatul evaluării unei expresii de câmpuri din structura articolului fişierului indexat. Fişierele index înlătură limitele fişierelor prezentate anterior:

la fişierele secvenţiale accesarea greoaie datorită timpului de răspuns mare; la fişierele relative folosirea ineficientă a suprafeţei de memorare.

Prin operaţia de indexare, fişierului i se ataşează un tabel în care sunt păstraţi indecşii - informaţii auxiliare pe baza cărora sunt reperate rapid articolele fişierului. Astfel, un fişier index este alcătuit de fapt din două fişiere:

fişierul propriu-zis de date în care înregistrările sunt ordonate crescător sau descrescător, după cheia de articol (cheia de indexare);

fişierul index care are un număr de înregistrări egal cu numărul înregistrărilor din fişierul de date. Fiecare înregistrare conţine valoarea câmpului cheie a articolului din fişierul de date, plus adresa fizică de pe suport (număr cilindru, număr pistă, număr sector) a acelei înregistrări.

La consultarea fişierului se parcurge mai întâi secvenţial tabela de indecşi. Când valoarea cheii de căutare devine egală cu valoarea cheii din index se preia adresa din index şi astfel se ajunge la înregistrarea de pe suport.

Consultarea articolelor din fişierele index poate fi realizată secvenţial sau direct.

Prin mod de acces se înţelege tehnica de regăsire a înregistrărilor conţinute într-un fişier. Accesul poate fi: secvenţial, direct (selectiv, aleator) şi dinamic.

Accesul secvenţial presupune regăsirea înregistrărilor în ordinea în care acestea au fost dispuse pe suportul tehnic. Pentru a localiza înregistrarea n este necesară parcurgerea tuturor celor n-1 înregistrări precedente. Orice tip de fişier poate fi accesat secvenţial. Astfel, fişierele secvenţiale sunt accesate articol cu articol, cele relative sunt accesate în ordinea casetelor, cele goale fiind sărite, cele indexate sunt accesate în ordinea indexului activ (un fişier poate avea asociate mai multe fişiere index, din care numai unul este activ la un moment dat).

Accesul direct (aleator) permite identificarea directă a înregistrărilor prin intermediul unei adrese indicate prin cheia stabilită de utilizator. Se aplică suporturilor adresabile.

Accesul dinamic îmbină metodele anterioare, operaţiunea realizându-se în două etape: poziţionarea directă pe o anumită înregistrare a fişierului; consultarea secvenţială a următoarei înregistrări.

În funcţie de modul de organizare se pot utiliza unul sau mai multe moduri de acces. Relaţia dintre modul de organizare şi cel de acces este prezentată în tabelul nr. 1.2.

Tabelul nr.1.2. Corespondenţa mod de organizare a fişierelor - mod de accesAcces

Organizare Secvenţial Direct DinamicSecvenţială XRelativă X X XIndexată X X

29

1.2.3.3. Baze de date, bănci de date şi depozite de date

Pe măsura evoluţiei sistemelor de prelucrare automată a datelor şi, în mod special, a componentei hardware şi software, dar şi ca urmare a creşterii volumului datelor de prelucrat s-a dezvoltat un nou concept, cel al bazelor de date. El îşi face apariţia în a doua parte a anilor ’60, aducând un element de noutate, respectiv existenţa unui fişier de descriere globală a datelor, ceea ce asigură independenţa datelor de programe şi invers, fişier denumit dicţionar de date (vezi figura nr. 1.9). La momentul respectiv, în cadrul sistemelor informatice implementate în întreprinderi, informaţiile erau organizate în fişiere de date (secvenţiale, indexate etc.) create cu ajutorul unor programe scrise în limbaje din generaţia a III-a: COBOL, FORTRAN etc.

Principiul fundamental al bazelor de date îl constituie unicitatea informaţiilor, adică orice informaţie este înregistrată o singură dată şi poate fi utilizată ori de câte ori este nevoie de către diferiţi utilizatori şi în diferite momente.

O bază de date este un ansamblu de date ce poate fi întrebuinţat de mai mulţi utilizatori având viziuni diferite asupra acestora. Ea reprezintă un ansamblu structurat de fişiere care grupează datele prelucrate în aplicaţiile informatice ale unei persoane, grup de persoane, întreprinderi, instituţii etc., ansamblu partajat între mai mulţi utilizatori în mod concurent şi competitiv.

Fig. nr. 1.9. Structura unei baze de date

Formal, baza de date poate fi definită ca o colecţie de date aflate în interdependenţă, împreună cu descrierea structurii şi a relaţiilor dintre ele. Într-o abordare mai analitică, o bază de date este un ansamblu de date structurate, coerente, neredundante, independente de orice program specific de aplicaţii, direct accesibile după criterii multiple.

În funcţie de tipurile de structură abordate şi concepţia de definire a relaţiilor dintre colecţiile de date, putem avea:

baze de date ierarhice (modelul ierarhic) care operează cu mulţimi de date structurate arborescent;

baze de date tip reţea (modelul reţea) care operează cu mulţimi de date structurate în reţea;

baze de date relaţionale (modelul relaţional) care operează cu mulţimi de date structurate pe baza teoriei matematice a relaţiilor dintre ansambluri.

baze de date obiectuale în proiectarea cărora sunt avute în vedere conceptele abordării obiectuale care ţine seama de aspectele statice şi dinamice ale obiectelor.

Abordarea datelor în contextul bazelor de date se face pe trei niveluri, considerate niveluri de abstractizare:

Nivelul fizic sau intern este nivelul elementar la care pot fi considerate datele şi se referă la modul în care sunt stocate datele pe suporturi - disc magnetic, bandă magnetică, disc optic etc. La acest nivel structura datelor este foarte detaliată şi se concretizează în schema internă.

Nivelul conceptual sau logic este nivelul imediat superior celui fizic, corespunde administratorului bazei de date care proiectează structura bazei de date. Asigură o viziune globală. La acest nivel structura bazei de date se concretizează în schema conceptuală.

Nivelul extern este ultimul nivel de abstractizare la care poate fi descrisă o bază de date. Recurgerea la acest nivel de abstractizare se face pentru simplificarea interacţiunii utilizator-bază de date. Acest nivel corespunde utilizatorilor care pot avea viziuni diferite asupra bazei de date pe baza unor subscheme proprii. Se urmăreşte satisfacarea cerinţelor tuturor utilizatorilor în condiţiile unei redundanţe minime şi controlate a datelor.

Văzută prin prisma celor trei niveluri, baza de date poate fi reprezentată ca în figura nr. 1.10.25

Fig. nr. 1.10. Nivele de abstractizare a datelor în bazele de date

Includerea în baza de date a descrierii structurii acesteia o deosebeşte calitativ de fişierele de date, deoarece prin aceasta se asigură independenţa datelor din bază faţă de programele de aplicaţii şi invers. Posibilitatea modificării structurii la un nivel, fără a afecta structura celorlalte niveluri este întâlnită sub numele de autonomia datelor stocate în baza de date, prezentă sub două forme:

autonomia fizică, adică posibilitatea modificării structurii bazei de date la nivel intern, fără a fi necesară schimbarea structurii conceptuale şi refacerea programelor de prelucrare a datelor. Asemenea modificări sunt necesare pentru ameliorarea performanţelor de lucru (viteză de acces, mărimea fişierelor etc.). Autonomia fizică este cea care asigură şi portabilitatea bazei de date de pe un sistem de calcul pe altul fără modificarea schemei conceptuale şi a programelor;

25 Fotache, M., Baze de date relaţionale. Organizare, interogare şi normalizare, Editura Junimea, Iaşi, 1997, p.32

31

autonomia logică se referă la faptul că modificarea schemei conceptuale a bazei de date nu necesită şi refacerea programelor de prelucrare, autonomie mai greu de realizat datorită dependenţei programelor de structura logică a datelor.

Practic, baza de date elimină sau reduce dezavantajele organizării în fişiere: un grad redus de redundanţă a datelor şi eliminarea, în mare măsură, a inconsistenţei

datelor; actualizarea facilă a datelor; instrumente pentru realizarea de interogări - obţinerea facilă a informaţiilor ad-hoc; reducerea costurilor; suport pentru standardizare; partajarea datelor între toţi utilizatorii cărora le sunt necesare, cu asigurarea securităţii

datelor prin mecanisme de securitate.Bazele de date sunt concepute pentru a prelucra un volum mare de date. Gestiunea

acestora impune nu numai o structurare riguroasă a datelor, dar şi o raţionalizare a procedurilor de acces şi prelucrare. Pentru a putea fi exploatată de către utilizatori o bază de date trebuie să aibă asociat un set de programe, numit generic sistem de gestiune a bazelor de date care să permită exploatarea raţională a datelor conţinute. Obiectivul esenţial al unui sistem de gestiune a bazelor de date este, deci, furnizarea unui mediu eficient, adaptat utilizatorilor care doresc să consulte sau să actualizeze informaţiile conţinute în baza de date.

Sistemul de gestiune a bazelor de date reprezintă un ansamblu coordonat de programe care permite descrierea, memorarea, manipularea, interogarea şi tratarea datelor conţinute într-o bază de date. El trebuie, de asemenea, să asigure securitatea şi confidenţialitatea datelor într-un mediu multi-utilizator.

În general, în arhitectura unui SGBD intră cel puţin 5 clase de module: programe de gestiune a bazei de date care realizează accesul fizic la date ca urmare a

unei comenzi primite printr-un program de aplicaţii sau interactiv prin intermediul ecranului.;

limbajul de definire/descriere a datelor (LDD) care permite traducerea (prin compilare sau interpretare, după caz) şi descrierea naturii datelor şi a legăturilor lor logice fie la nivelul global (sub forma schemei conceptuale), fie la nivelul specific fiecărei aplicaţii (sub forma schemei externe sau sub-schemei);

limbajul de manipulare a datelor (LMD) care permite gestionarea şi actualizarea datelor dintr-o bază de date;

utilitare de întreţinere a bazei de date care permit gestionarea de către un operator a bazei de date şi care pot efectua următoarele operaţii26: crearea versiunii iniţiale a bazei de date şi încărcarea acesteia folosindu-se fie o copie creată anterior, fie date neorganizate, crearea şi actualizarea jurnalelor tranzacţiilor realizate asupra bazelor de date, reorganizarea bazei de date pentru recuperarea spaţiului vid, restaurarea bazei de date după un incident logic sau fizic, cu refacerea stării existente anterior acestuia, realizarea diverselor statistici ce permit cunoaşterea activităţii şi utilizării bazei de date etc

componente de control a programelor de aplicaţii care constituie mijloace de prevenire şi corectare a anumitor erori ce pot să apară în condiţii “multi-utilizator”.

Modulele enumerate interacţionează cu o serie de componente fizice ale bazei de date: Fişierele de date care reprezintă suportul propriu-zis al bazei de date; Dicţionarul de date ce înregistrează informaţii relative la structura bazei, fiind

solicitat în toate operaţiunile de consultare şi actualizare;

26 Saleh, I., Les bases de donnees relationnelles, Edition Hermes, Paris, 1995, p. 13

Indecşii, într-un număr suficient de mare pentru creşterea vitezei de acces la date.Banca de date reprezintă un sistem de colecţii de date aflate în interdependenţă,

împreună cu descrierea datelor şi a relaţiilor dintre ele şi cu sistemul de programe pentru gestiunea datelor care asigură independenţa programelor aplicative faţă de modul de structurare a datelor, o redundanţă minimă şi controlată în memorarea lor, precum şi un timp minim de răspuns la solicitările utilizatorilor27. Ea reprezintă un ansamblu de informaţii organizate, înregistrate pe suporturi magnetice sau optice care pot fi consultate local sau la distanţă prin intermediul calculatoarelor şi a reţelelor de comunicaţie. Deoarece permit accesul unui mare număr de utilizatori la datele stocate băncile de date sunt considerate sisteme de documentare.

În unele lucrări, banca de date este redusă la două componente: baza de date şi SGBD-ul asociat. Alţi autori extind noţiunea de bancă de date, care ar îngloba: baza de date, sistemul de gestiune a bazei de date, sistemul electronic de calcul, echipamentele de teleprelucrare, programele de aplicaţii, sistemul de operare, utilizatorii.

Dacă în anii ‘70 şi la începutul anilor ’80, noţiunea cvasi-utilizată era cea de bancă de date, în lucrările din ultimii ani, termenul devine din ce în ce mai puţin invocat, majoritatea lucrărilor de profil, ca şi toţi marii furnizori de software fac trimitere, aproape exclusiv, la noţiunile de bază de date şi SGBD.

Depozitul de date reprezintă o altă direcţie de dezvoltare şi evoluţie a bazelor de date. El desemnează o bază de date special concepută pentru analiza datelor şi suportul deciziilor, prin consolidarea tuturor datelor întreprinderii.

Conceptul de depozit de date a apărut la sfârşitul deceniului 8, dar s-a conturat şi dezvoltat în anii ‘90. Conceptul datawarehouse (depozit de date) este definit de William Inmon (vicepreşedintele firmei Prism Solution) ca fiind o “colecţie de date destinate fundamentării deciziei manageriale, colecţie care este tematică, integrată, plasată într-un context temporal şi permanentă”.

Deosebirile faţă de o bază de date sunt următoarele: scopul pe care îl au datele stocate - acestea nu sunt utilizate în scop operaţional, ci pentru sarcini analitice, de la identificarea unui nou segment de piaţă până la brainstorming; dacă o bază de date este utilizată pentru prelucrarea tranzacţiilor on-line, depozitele de date se bazează pe prelucrarea analitică on-line, o nouă aplicaţie strategică; dacă o bază de date înregistrază şi raportează ce s-a întâmplat, un depozit de date arată şi de ce.

Patru elemente determinante caracterizează depozitul de date: datele stocate privesc o funcţiune sau un proces din întreprindere (sunt orientate pe subiect); datele sunt integrate şi redefinite penteu a putea fi exploatate; informaţiile sunt conservate mai mulţi ani, acesta reprezentând un atu al depozitelor de date (se asigură continuitatea şi comparabilitatea); datele nu pot fi modificate sau şterse.

Datele organizate în depozite provin din datele preluate din sistemul operaţional, din datele de arhivă (în perioada de constituire a depozitului), precum din surse externe (baze de date publice, date din recensăminte, date de prognoză economică etc.). Utilizarea depozitelor de date se concretizează în extragerea unor rapoarte (la cerere sau pe baza unui abonament cu o anumită periodicitate), extragerea unor date pentru a putea fi utilizate de aplicaţiile de birotică (programe de calcul tabelar, procesoare de texte, programe de prezentare etc.), dar mai ales pentru a putea fi utilizate în aplicaţii specializate de analiză. Pentru realizarea unor analize economice complexe sunt oferite instrumente de analiză ce pot fi clasificate în două categorii: mineritul în date „data mining” şi analiza multidimensională, referită prin OLAP (On Line

27 Pescaru, V., ş.a., Fişiere, baze de date şi bănci de date, Editura Tehnică, Bucureşti, 1976, p. 13

33

Analytical Processing). Data mining reprezintă o tehnică care vizează descoperirea unor şabloane semnificative în colecţiile de date. Instrumentele de analiză on-line (OLAP) permit aflarea răspunsurilor la întrebări ce au de obicei un caracter multidimensional (de exemplu: Care este contribuţia la vânzările săptămânale totale a produselor informatice vândute prin magazinele situate în regiunea Moldova între 10 şi 20 septembrie?).

Pentru realizarea unui depozit de date sunt necesare şapte categorii de instrumente:1. Instrumente pentru modelarea datelor ce permit persoanelor implicate în realizarea depozitelor de date să determine conţinutul fiecărei date, semnificaţia acesteia, care sunt celelalte date cu care interacţionează şi cine o utilizează.2. O enciclopedie a metadatelor (metadate = date despre date) ce păstrează informaţii relevante despre fiecare dată a depozitului: ce reprezintă, tipul ei, ce înseamnă, unde se găseşte, cum poate fi accesată, formatul său etc.;3. Baza de date - nucleu care constituie „inima” depozitului;4. Instrumente pentru transportul datelor utilizate pentru a muta copii ale datelor din sistemul operaţional (tranzacţional) în depozitul de date şi a le insera în locul potrivit;5. Instrumente pentru extragerea, rafinarea şi standardizarea (normalizarea datelor) menite să asigure „curăţarea” datelor la preluarea lor în depozit: identificarea şi contopirea multiplelor înregistrări care se referă la aceeaşi informaţie, ajustarea eventualelor lungimi diferite ale unei aceleiaşi date, uniformizarea prescurtărilor.6. Middleware - un set de resurse care asigură conectivitatea în cadrul reţelelor de calculatoare, necesare când datele sunt preluate din mai multe baze sau când baza de date este distribuită pe mai multe noduri ale reţelei de calculatoare a organizaţiei.7. Instrumente ce asigură accesul utilizatorilor la datele de care au nevoie.

Pentru a explora datele din depozit utilizatorii dispun de instrumente specializate. Cele mai simple sunt instrumentele pentru interogare şi raportare, cunoscute şi din SGBD-uri. Pe lângă acestea, mai sunt necesare o serie de instrumente pentru administrarea depozitului, asigurarea replicării şi sincronizării între mai multe baze de date, dezvoltarea aplicaţiilor ce utilizează depozitul de date etc.

Au fost prezentate doar câteva aspecte privind diferitele modalităţi de organizare a datelor la nivelul unui sistem informatic. Nu poate fi dată o soluţie ideală. Personalul implicat în realizarea unui sistem este cel care trebuie să stabilească modalitatea optimă de organizare a datelor în funcţie de specificul organizaţiei, mărimea sistemului şi, în primul rând, de cerinţele utilizatorilor.

1.4. Informatica şi informatica utilizatorului final

Una din caracteristicile fundamentale ale epocii actuale o reprezintă explozia informaţională determinată de creşterea ritmului de dezvoltare a societăţii şi de avântul fără precedent al ştiinţei şi tehnicii. Prelucrarea electronică a datelor a fost şi devine tot mai mult o necesitate stringentă pentru toate domeniile activităţii umane. Astfel, informatica - ştiinţa culegerii, transmiterii, stocării şi prelucrării automate a datelor - pătrunde, pe zi ce trece, în tot mai multe sfere de activitate, generalizându-se.

Se consideră că apariţia informaticii constituie cea de-a cincea descoperire venită în sprijinul omului pentru a lua decizii. Cele cinci momente care au marcat evoluţia civilizaţiei umane sunt următoarele:

1. apariţia limbajului articulat, ca principal mijloc de comunicare între oameni;2. inventarea scrisului prin care se compensează limitele memoriei biologice;

3. realizarea tiparului care a pus bazele memoriei sociale constituită din cărţi şi publicaţii;

4. utilizarea sistemelor de telecomunicaţii care înlătură limita determinată de distanţă;

5. apariţia calculatoarelor electronice care permit culegerea, prelucrarea şi transmiterea informaţiilor facilitând realizarea dezideratelor activităţii de informare.

Dacă primele calculatoare electronice apar în deceniul 5 al secolului XX, termenul de informatică apare abia în 1962 şi provine din literatura franceză. Noţiunea de informatică a fost creată prin asocierea cuvintelor informaţie şi automatică: INFORmation şi autoMATIQUE.

Prima definiţie a informaticii aparţine Academiei Franceze care în 1966 preciza că informatica este „ştiinţa prelucrării raţionale, îndeosebi prin maşini automate, a informaţiei considerată ca suport al cunoaşterii umane şi al comunicărilor în domeniile tehnice, economice şi sociale”28.

Din definiţia informaticii se desprind cel puţin trei caracteristici ale acesteia:- prelucrarea raţională bazată pe legi generale şi pe anumite tehnici proprii cercetării

operaţionale, programării liniare, teoriei algoritmilor etc.;- prelucrarea logică şi automată prin intermediul maşinilor electronice, acesta

reprezentând aspectul fundamental al informaticii;- universalitatea informaticii, adică posibilitatea de cuprindere a tuturor domeniilor de

activitate.În dicţionarul de informatică, definiţia dată este următoarea: informatica reprezintă o

activitate pluridisciplinară, având ca scop iniţial elaborarea de metode noi, inclusiv sisteme automate pentru distribuirea informaţiei tehnico-ştiinţifice, studiind procesele de comunicaţie în colectivităţile ştiinţifice şi industriale şi urmărind dezvoltarea unor tehnici şi sisteme pentru organizarea, memorarea şi distribuirea mai eficientă a informaţiei29.

Pe măsura dezvoltării ei, informatica a căpătat noi valenţe, iar domeniile sale de utilizare s-au extins continuu. Specialişti din toate sferele de activitate: tehnică, economică, socială etc., vorbesc de informatica lor specifică şi încearcă a lega tot mai mult informatica de domeniul lor de activitate, considerând-o ca o informatică particulară. Lucru posibil, deoarece informatica este o ştiinţă universală care se conduce după legi generale aplicabile în toate domeniile de activitate. Astfel, a ajuns să se vorbească de "informatică industrială", "informatică medicală", "informatică economică" etc.

Informatica economică reprezintă un ansamblu de mijloace tehnice (bazate pe calculator) şi umane destinate culegerii, stocării, prelucrării şi transmiterii informaţiilor în scopul eficientizării managementului, a altor activităţi economice din firme, precum şi a planificării afacerilor30.

La sfârşitul anilor ’70, odată cu proliferarea microinformaticii a apărut un nou concept: informatica utilizatorului final Prin noile instrumente de lucru disponibile pe microcalculatoare (programe de calcul tabelar, procesoare de texte, limbaje de interogare a bazelor de date), utilizatorul lucrează direct cu sistemele de calcul, fără a recurge la intermediari.

În informatica clasică, bazată pe o organizare centralizată, între utilizatori şi calculator se interpuneau alte categorii de personal (operatorii de date, analiştii de sistem, informaticienii). Astăzi, utilizând microcalculatoarele şi programe foarte uşor de utilizat, orice economist,

28 Arsac, J., Informatica, Editura Enciclopedică Română, Bucureşti, 1970, p. 7129 ***,Dicţionar de informatică, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti, 1981, p.17230 Lucy, T., Management Information Systems, DP. Publications Ltt, 1991

35

indiferent de compartimentul (finanţe, contabilitate, marketing etc) în care îşi desfăşoară activitatea şi nivelul ierarhic la care se află, vine în contact direct cu datele legate de operaţiunile pe care le gestionează. Cu actualul suport din partea tehnologiilor informaţionale, utilizatorii pot căuta şi extrage informaţiile necesare fundamentării deciziilor, pot procesa documente, transmite electronic documente, consulta bănci de date, ba chiar pot crea programe de aplicaţii de mai mare sau mai mică anvergură.

Informatica utilizatorului final reprezintă utilizarea directă şi efectivă a calculatorului de către utilizatorul final. Aceasta nu înseamnă dispariţia centrelor (oficiilor) de calcul din întreprinderi, ci reorientarea acestora, ieşirea din încăperile speciale şi difuzia în toate birourile şi compartimentele funcţionale. Transferul a avut loc deoarece oficiile de calcul ale întreprinderilor nu au posibilitatea de a dezvolta atâtea aplicaţii cât să satisfacă toate cerinţele informaţionale ale utilizatorilor. Actualmente, datorită metodologiilor şi instrumentelor utilizate în dezvoltarea de aplicaţii-program, între cerinţele utilizatorilor şi implementarea aplicaţiilor cerute există un decalaj ce variază, în general, de la doi la cinci ani. În al doilea rând, apariţia şi extinderea utilizării unor echipamente puternice, pe care se poate executa programe cu o interfaţă prietenoasă, generalizarea limbajelor de interogare a bazelor de date, a instrumentelor pentru analiza datelor au adus la îndemâna utilizatorilor instrumente care, în trecut, pentru a fi create şi puse în funcţiune, necesitau un imens volum de timp şi bani. Utilizatorii au acces nu numai la propriile echipamente, aplicaţii şi date, ci şi ale grupului de lucru, compartimentului funcţional sau ale întregii întreprinderi în care-şi desfăşoară activitatea.

1.5. Sisteme informaţionale şi sisteme informatice

Supravieţuirea societăţilor comerciale într-un mediu concurenţial atât de puternic (la care trebuie să se adapteze continuu) este condiţionată şi de obţinerea de informaţii vitale cu privire la piaţă (dinamică, dimensiuni, structură), la competiţie, surse de aprovizionare, pieţe de desfacere, public ţintă. Acest lucru este posibil doar prin intermediul unui sistem informaţional bine organizat care să permită obţinerea de informaţii reale în timp util.

1.5.1. Sistemul informaţional şi rolul său în cadrul organismelor economice

Sistemul informaţional al unei întreprinderi suferă modificări în timpul ciclului său de viaţă, modificări legate de schimbările ce se petrec în interiorul ei, cât şi în mediul extern. Sistemele tind să se extindă şi să se formalizeze pe măsură ce organizaţia devine tot mai complexă.

Sistemul informaţional reprezintă un cadru organizat format dintr-un ansamblu de resurse care asigură colectarea, controlul şi gestionarea datelor prin parcurgerea unor etape succesive în scopul furnizării informaţiilor, printr-o reţea de comunicaţii, diferiţilor utilizatori pentru ca aceştia să îşi realizeze obiectivele propuse31.

O altă definiţie prezintă sistemul informaţional ca fiind totalitatea metodelor, procedeelor şi mijloacelor utilizate în culegerea, stocarea, prelucrarea, analiza şi transmiterea datelor pentru fundamentarea şi urmărirea deciziilor la toate nivelurile unei entităţi economico-sociale32.

31 Wilkinson , J., Accounting and information systems , John Wiley & Sons , New York , 1986 , p. 832 Airinei, D., Sisteme expert în activitatea financiar-contabilă, Editura Junimea, Iaşi, 1997, p.62

Sistemul informaţional poate fi asemănat unei reţele de comunicaţii deoarece asigură căile prin care informaţia ajunge în orice punct al întreprinderii şi chiar din exteriorul ei. Sistemul ca reţea de comunicaţii are două aspecte :

unul informal (conversaţiile, discuţiile dintre salariaţi şi manageri), dând naştere la sistemul informaţional informal;

unul formal (activităţi ce se desfăşoară pe baza unor proceduri prestabilite), rezultând sistemul informaţional formal.

Deseori, sistemul informaţional al unei întreprinderi este denumit şi sistem de prelucrare a datelor33. În acest context, este necesară stabilirea diferenţei între noţiunea de dată şi cea de informaţie. Astfel, datele sunt concepute ca un set de caractere care sunt memorate şi prelucrate şi care constituie intrări în sistemul informaţional, iar informaţiile se referă la ieşirile proceselor de prelucrare a datelor, procese concepute să satisfacă din punct de vedere informaţional persoanele ce le vor folosi pentru luarea deciziilor.

Sistemul informaţional este cel care transformă intrările (input-uri) în ieşiri (output-uri), trei etape fiind implicate în procesul de transformare (figura nr. 1.11):

etapa intrării în sistem sau colectarea datelor; etapa prelucrării sau procesarea datelor; etapa ieşirilor din sistem sau generarea informaţiilor.

Fig. nr. 1.11. Componentele generale ale unui sistem informaţional

Finalitatea sistemului informaţional este furnizarea de informaţii sub o formă direct utilizabilă, la momentul oportun, în scopul asigurării unei bune funcţionări a sistemului operaţional, precum şi a luării deciziilor la diferite niveluri.

Utilizatorii informaţiilor generate de sistemul informaţional se împart în două categorii : utilizatori interni – managerii şi salariaţii; utilizatorii externi – creditori, furnizori, clienţi, acţionari, organisme ale statului.

Un sistem informaţional are nevoie de resurse ca să funcţioneze. Resursele pot fi materiale, financiare, umane. Sistemele informaţionale sunt descrise în funcţie de resursa predominantă pe care o posedă. Astfel, dacă domină :

resursa umană atunci sistemul se numeşte sistem informaţional manual; resursa materială (echipamente) acesta se numeşte sistem informaţional automat; calculatoarele şi echipamentele se numeşte sistem informaţional computerizat sau sistem

informatic. Sistemele informaţionale realizează cinci funcţiuni sau sarcini :

1. Colectarea datelor care presupune parcurgerea mai multor paşi : „atragerea” (culegerea) datelor, precum şi măsurarea lor; înregistrarea datelor prin scrierea lor în documentele sursă; validarea datelor pentru asigurarea acurateţii lor; clasificarea datelor; transmiterea datelor spre locurile de prelucrare.

33 Oprea, D., Premisele şi consecinţele informatizării contabilităţii, Editura Graphix, Iaşi, 1994, p. 23

Intrări de resurse (date)

Ieşiri în produse informaţionale

Prelucrarea datelor pentrua le transformaîn informaţii

37

2. Prelucrarea datelor ce are ca scop transformarea acestora în informaţii : transcrierea datelor pe alte documente; gruparea datelor pe tranzacţii similare; sortarea datelor după una sau mai multe caracteristici; calcularea şi compararea datelor cantitative.

3. Gestionarea datelor: memorarea datelor în baze de date şi fişiere; actualizarea datelor pentru reflectarea ultimelor evenimente; restaurarea datelor prin accesare şi sortare.

4. Controlul şi securitatea datelor care presupune validarea datelor (amintită anterior), autorizarea, verificarea şi revizia lor

5. Generarea (producerea) informaţiilor în scopul folosirii de către utilizatori care presupune:

raportarea prin pregătirea rapoartelor cu ajutorul datelor prelucrate şi/sau stocate; deseori este necesară analiza şi interpretarea lor comunicarea, adică transmiterea efectivă către utilizatori.

Misiunea sistemului informaţional este de a sprijini procesele decizionale şi operaţionale cu informaţii corecte în timp real, asigurând o bună comunicare între diferite niveluri ierarhice de supervizare, atât pe orizontală, cât şi pe verticală, contribuind astfel la îmbunătăţirea activităţii firmei, a calităţii şi performanţei produselor realizate .

Orice organism economic se compune din trei sisteme : sistemul de conducere (decizional); sistemul condus (operaţional); sistemul informaţional.Sistemul informaţional deţine un rol esenţial în funcţionarea unui organism economic,

constituind elementul de legătură între sistemul de conducere şi sistemul condus34. Schematic, legăturile şi funcţiile acestor sisteme sunt prezentate în figura nr.1.12 :

Subsistem de conducere- analizează- decide- controlează

Subsistem de conducere- analizează- decide- controlează

Subsistem informaţional- memorează - prelucrează- transmite

Subsistem operaţional- transformă- produce

Mediu

Întreprindere

fluxuri primare:materiale, financiare,de personal, informaţii

Informaţii

Informaţii

produse, servicii

obiective, sarcini rapoarte, dări de seamă,instrucţiuni, ordine, decizii

Fig. nr.1.12. Modelul sistemic al întreprinderiiSistemul operaţional reprezintă sediul activităţii productive a întreprinderii. Această

activitate constă în transformarea resurselor sau fluxurilor primare, fluxuri care pot fi financiare, de materiale, de personal, de active şi, în fine, fluxuri informaţionale. Privitor la cele informaţionale, acestea cuprind, din categoria informaţiilor, numai pe acelea care sunt

34 Popescu – Bogdăneşti , C., Sistemul informaţional al firmei în mediul concurenţial, Editor Tribuna Economica , Bucureşti , 1999 , p. 40

„informaţii-materii prime”, în sensul că nu sunt legate direct de conducerea întreprinderii. Foartea adesea, în sectorul terţiar, transformarea acestui tip de fluxuri reprezintă principala activitate a întreprinderii (firme de tele-marketing, brokeraj etc.). Prin urmare, în aceste cazuri, sistemul operaţional poate fi asimilat unui sistem ce transformă informaţii, altfel spus, sistemelor informaţionale de producţie.

Sistemul de conducere este sediul activităţii decizionale a întreprinderii. Activitatea decizională este, de fapt, asigurată de către toţi „actorii” din întreprindere, la diferite nivele, de la cei ce-şi desfăşoară activitatea în sistemul operaţional, până la conducerea de vârf. Prin activitatea decizională, întreprinderea este reglată, condusă şi adaptată mediului concurenţial. Acest sistem primeşte informaţii despre sistemul operaţional şi acţionează prin decizii asupra acestuia.

Sistemul informaţional este cel care asigură funcţionarea sistemului de conducere, prin realizarea cuplajului sistem de conducere - sistem operaţional. El cuprinde ansamblul informaţiilor, fluxurilor şi circuitelor informaţionale, precum şi totalitatea mijloacelor, metodelor şi tehnicilor prin care se asigură prelucrarea informaţiilor necesare sistemului de conducere35. Toate informaţiile obţinute de sistemul informaţional provin din analiza sistemului operaţional şi a mediului, cu luarea în calcul a elementelor trecute, a situaţiei actuale sau a situaţiei probabile.

Odată cu sporirea complexităţii activităţilor informaţionale s-a apelat la mijloace tehnice perfecţionate, ultimele şi cele mai performante fiind calculatoarele electronice. Astfel, sistemele informaţionale devin sisteme informatice.

Sistemul informatic apare ca o componentă a sistemului informaţional în care mijloacele tehnice de prelucrare sunt reprezentate de calculatoarele electronice.

Sub impactul noilor tehnologii informaţionale, sistemele informaţionale „ au o nouă faţă ”. Cuvintele cheie sunt :

Reţele integrate de servicii digitale ( ISDN = Integrated Service Digital Network ) care asigură transmiterea vocii, a datelor şi a imaginilor în mişcare prin intermediul liniilor telefonice;

Poşta electronică ( e- mail ), prin care se realizează comunicarea între două sau mai multe persoane, prin intermediul mesajelor scrise;

Voice-mail-ul, care presupune transmiterea mesajelor vocale prin intermediul reţelelor de calculatoare;

Serviciile multimedia, care integrează comunicaţiile în bandă largă, prin intermediul tehnologiei de transfer asincron (Asynchronous Transfer Mode);

Telefonia mobilă, prin care se poate comunica la distanţă fără a mai fi necesară existenţa cablurilor telefonice;

Comunicaţiile prin satelit, ce permit captarea de emisiuni TV, schimbul de informaţii fără a mai fi necesară cablarea;

Schimbul electronic de informaţii, transferul electronic de fonduri, comerţul electronic , afacerile electronice.

1.5.2. Clasificarea sistemelor informaţionale

Se disting două obiective esenţiale ale sistemelor informaţionale: sprijinirea procesului decizional şi coordonarea într-un sistem cu mai multe niveluri. Din acest punct de vedere majoritatea autorilor sunt de acord cu următoarea clasificare a sistemelor informaţionale:

35 Fătu T. , Grama A. , Georgescu M. , Filip M. , Fotache D. , Tudose A. , Bazele informaticii economice , Editura Vrantop , Focşani , 1997 , p. 8

39

sisteme informaţionale pentru prelucrarea tranzacţiilor (Transaction Processing Systems - TPS);

sisteme informaţionale pentru conducere (Management Information Systems - MIS); sisteme de sprijinire a deciziilor (Decision Support Systems – DSS); sisteme informaţionale pentru conducerea executivă (Executive Information Systems - EIS).

Sistemele informaţionale pentru prelucrarea tranzacţiilor preiau datele generate de activitatea entităţii economico-sociale în bazele de date interne şi constituie infrastructura următoarelor niveluri ale sistemelor informaţionale. În faza de început a dezvoltării activităţilor de informatizare apare (la mijlocul anilor ‘50) noţiunea de sisteme de prelucrare a tranzacţiilor destinate nivelului operaţional, având ca principal obiectiv culegerea datelor despre tranzacţiile economice, validarea datelor şi înregistrarea lor. Ele se adresau în primul rând domeniului contabilităţii care opera cu un volum mare de date, dar dispunea şi de un sistem propriu de verificare a corectitudinii rezultatelor obţinute. În timp aceste sisteme şi-au lărgit aria de activitate şi asupra altor domenii, respectiv marketing, personal, producţie, creanţe, datorii etc. Astfel, TPS urmăreşte activităţile şi operaţiile curente ale unei activităţi, cum ar fi: recepţia materialelor, stabilirea stocurilor de materiale, fluxul lor, obţinerea şi desfacerea produselor, salarii, trezorerie etc., traversând graniţa dintre întreprindere şi mediul său pentru obţinerea informaţiilor necesare celorlalte sisteme. Sarcinile şi scopurile acestor sisteme sunt puternic definite şi structurate.

Sistemele informaţionale pentru conducere (MIS) pleacă de la TPS şi sintetizează informaţiile sub formă de rapoarte periodice într-un format predefinit şi greu de modificat. De obicei, aceste rapoarte sunt destinate frecvent, dar nu exclusiv, nivelurilor intermediare de conducere şi au ca finalitate controlul. Sistemele informaţionale pentru conducere au apărut la începutul anilor ’60 pentru a servi activităţilor de luare a deciziilor administrative dintr-o întreprindere, de supraveghere şi control. Informaţiile necesare pot fi din trecut, prezent şi viitor, din mediul intern şi extern al unităţii. Sistemul pune la dispoziţia conducerii rapoarte privind activitatea curentă a unităţii, bazându-se pe informaţiile obţinute de la sistemul de prelucrare a tranzacţiilor şi din mediul în care unitatea îşi desfăşoară activitatea (sub aspectul concurenţei, legislaţiei etc.). Aceste rapoarte pot avea caracter planificat, obţinute periodic, rapoarte obţinute la cerere, rapoarte cu caracter excepţional, răspunzând cerinţelor “conducerii prin excepţie” şi rapoarte previzionale, asistând conducerea la aflarea răspunsului la întrebări de genul “What.. If..?” (Ce se întâmplă… dacă…?), fiind orientate spre activitatea internă a întreprinderii şi mai puţin spre mediul său extern. În legătură cu modul de abordare a acestui sistem au apărut o serie de divergenţe ce privesc tratarea lui sau nu ca pe un concept larg care include toate sistemele informaţionale ce sprijină diferitele domenii funcţionale sau ca acel sistem specific realizării funcţiei conducerii tactice a întreprindeii, componentă a întregului sistem informaţional.

Dar nu întotdeauna rapoartele oferite de MIS sunt suficient de relevante pentru luarea deciziilor, mai ales la nivelurile superioare. De aceea, s-au dezvoltat sistemele de sprijinie a deciziilor (DSS). Extinderea lor s-a datorat atât progreselor înregistrate de tehnologiile informatice, cât şi de tehnicile de modelare din anii ‘70 şi ’80. În general există mai multe DSS într-o întreprindere. Sistemele de sprijinire a deciziilor la nivelurile superioare de conducere sunt denumite sisteme informaţionale pentru conducerea executivă (EIS). Acestea integrează informaţii ce provin din surse interne şi externe şi permit managerilor de a controla şi dispune de informaţii importante pentru luarea deciziilor, informaţii prezentate într-un mod personalizat.

Sistemele de sprijinire a procesului decizional au apărut la începutul anilor ’70 pentru a uşura procesul decizional prin preluarea unei părţi din efortul organelor decizionale. Ele sunt concepute pentru a permite decidenţilor să-şi utilizeze judecata şi intuiţia pe parcursul unui

proces ad-hoc şi interactiv de modelare analitică referitor la o decizie particulară (decizie nestructurată sau semistructurată36).

Sistemele de informare a top managerilor (EIS) s-au dezvoltat la mijlocul anilor ’80 şi servesc executivului în adoptarea deciziilor cu caracter nestructurat. Sistemul presupune o mare comunicare cu mediul exterior, fiind orientat mai mult spre fenomenele din exterior, dar face apel şi la informaţiile furnizate de celelalte sisteme. El oferă informaţii în momentul în care sunt solicitate (ad-hoc) şi se bazează pe o interactivitate ridicată. Problemele la care trebuie să răspundă sunt de genul: Care sunt concurenţii cei mai puternici? Care este impactul inflaţiei asupra strategiei întreprinderii? Care este cifra de afaceri necesară pentru obţinerea rsurselor de finanţare a investiţiilor? Care este activitatea cea mai rentabilă?

La mijlocul anilor 1980 apar şi sistemele expert – Expert Support Systems (ESS), prin care se valorifică şi se prelucrează cunoştinţele umane, ceea ce a determinat ca aceste sisteme să mai fie numite şi Knowledge Work Systems. Aceste sisteme pot fi regăsite pe orice nivel al conducerii – operativ, tactic, strategic – insuflând astfel opinia că sistemele expert ar fi doar o extensie a sistemelor de sprijinire a deciziilor.

Tot în această perioadă apar sistemele de automatizare a muncii la birou – Office Automation Systems (OAS) care se preocupă de tratarea comunicaţiei umane.

În general, sistemul informaţional al întreprinderii nu este o construcţie uniformă, ci este format din diferite subsisteme între care există anumite relaţii. Corespunzător domeniului funcţional din structura organismului economic în care se utilizează, sistemele informaţionale pot fi grupate conform fig. nr. 1.13.

Principala dificultate a abordarii sistemului informaţional în funcţie de compartimentele funcţionale ale întreprinderii ţine de imposibilitatea trasării unei graniţe, fie şi aproximative, între informaţiile aferente fiecărui compartiment. Un exemplu clasic este cel al gestiunii vânzărilor, în care aceleaşi date interesează compartimentele vânzare-marketing, financiar, contabilitate, personal-salarizare, producţie şi chiar proiectare. Cea mai mare parte a informaţiilor acoperă două sau mai multe compartimente ale întreprinderii.

36 Deciziile structurate (numite şi programabile) se iau în raport cu procese sau activităţi de rutină, repetitive. De exemplu, decizia de reaprovizionare a stocurilor reprezintă o decizie structurată tipică. Deciziile semistructurate presupun atât proceduri de rutină, cât şi intervenţii şi judecăţi subiective. Deciziile nestructurate (numite şi neprogramabile) se bazează în primul rând pe intuiţie şi experienţă, nu cer rutină şi nu există un model anume de rezolvare a lor. Ele intervin în situaţii în care este imposibil sau mai puţin de dorit precizarea în avans a tuturor procedurilor de urmat pentru luarea unei decizii. La adoptarea acestor decizii pot fi utilizate pe lângă tehnicile tradiţionale (judecată, raţionamente formale, creativitate, reguli empirice) şi tehnicile moderne (tehnici euristice).

41

Fig. nr.1.13. Structurarea funcţională a sistemelor informaţionale37

Contabilitatea constituie exemplul celui mai vechi şi mai răspândit subsistem informaţional al întreprinderii. În această linie de gândire se încadrează şi un raport al Asociaţiei Americane de Contabilitate (American Accounting Association) care precizează că “...în mod esenţial, contabilitatea este un sistem informaţional. Mai mult, ea este o aplicare a teoriei generale a informaţiei la problema eficienţei gestiunii economice” şi o defineşte ca fiind “procesul de identificare, măsurare şi comunicare a informaţiei economice pentru a permite judecăţi şi decizii documentate din partea utilizatorilor informaţiei”38.

După mijloacele utilizate, sistemele informaţionale sunt clasificate conform tabelului nr. 1.3.

Sarcinile mai puţin structurate, gen pregătire şi preluare date, revin componentelor manuale sau sistemelor expert. Sistemele informatice clasice au avut în vedere mai ales operaţiile repetitive, bine structurate, respectiv prelucrarea datelor, stocarea şi gestionarea acestora pentru a furniza informaţii pertinente. Ulterior, prin sisteme suport pentru decizii şi, mai apoi, prin sistemele expert interpretarea rezultatelor obţinute şi, în mod efectiv, luarea deciziilor a făcut obiectul integrării în sistemele informatice.

După categoriile de utilizatori în sistemele informaţionale pot fi identificate tipurile de sisteme precizate în tabelul nr. 1.4.

Informaţiile necesare conducerii sunt în funcţie de nivelul conducerii şi de posibilitatea de structurare a situaţiilor decizionale la care managerii trebuie să facă faţă. Spre exemplu, nivelul strategic cere rapoarte mai sumare, ad-hoc, neprogramate şi previzioanale, ca şi date externe pentru susţinerea planificării nestructurate şi a responsabilităţilor de conducere generală a activităţii. Nivelul operaţional necesită rapoarte interne regulate, ce conţin date detaliate, actuale sau istorice pentru susţinerea contolului structurat al operaţiilor cotidiene.

În procesul decizional este necesară atât gestionarea informaţiilor istorice, cât şi a celor de previziune. Informaţiile previzionale ajută conducerea să definească tendinţele viitoare şi impactul acestora asupra deciziilor care trebuie adoptate, în timp ce informaţiile istorice permit analiza performanţelor trecute ale întreprinderii şi evaluarea acestora. Totuşi, conducerea trebuie

37 O'Brien, J., Les systèmes d’information de gestion, DeBoeck Université, Montreal, 1995, p.45338 American Accounting Association - A statement of Basic Accounting Theory, Evanston, Illinois, 1966, p. 64

să primească nu numai informaţii interne; de multe ori sunt foarte relevante şi indispensabile informaţiile externe. În sfârşit, cerinţele informaţionale ale conducerii depind în mod esenţial de nivelul de conducere. Astfel, activităţile de conducere pot fi subdivizate pe trei niveluri principale: nivelul strategic, nivelul tactic şi nivelul operaţional. La nivel strategic sunt definite strategiile, politicile şi obiectivele de ansamblu ale întreprinderii cu ajutorul unei planificări strategice pe termen lung. Managerii supraveghează, de asemenea, randamantul strategic al întreprinderii şi evoluţia sa globală. La nivel tactic sunt elaborate planuri, bugete pe termen scurt şi mediu, se definesc politicile, procedurile şi obiectivele subunităţilor întreprinderii, sunt stabilite modul de achiziţionare şi alocare a resurselor. La nivel operaţional sunt elaborate planurile pe termen scurt. Managerii utilizează resursele şi execută sarcinile după procedurile elaborate cu ajutorul bugetelor şi a programelor de producţie stabilite echipelor de lucru ale întreprinderii.

Caracteristicile informaţiei pe cele trei nivele ale conducerii sunt prezentate în tabelul nr. 1.5.

Conducereastrategică

Conducerea tactică

Conducerea operaţională

Dec

izii

Informaţii

Caracteristicile informaţiei

Ad hocExcepţionalăRecapitulativăFrecvenţă neregulatăPrevizionalăExternăAnvergură mare

PrestabilităPeriodicăDetaliatăFrecventăIstoricăInternăAnvergură mică

Structura deciziei

Nestructurată

Semistructurată

Structurată

Fig. nr.1.14. Caracteristicile informaţiei pe nivele de conducereSursa: O'Brien, Les systemes d'information de gestion, De Boeck Univesity, Montreal, 1995, p.

368

43

Tabelul nr.1.3. Clasificarea sistemelor informaţionale după mijloacele utilizateCriteriul de clasificare

Tipuri de sisteme informaţionale

Caracteristici

Gradul de formalizare

al procedurilor

Formale

Informaţii structurate, în formă scrisă

Corespund evenimentelor repetitive bine analizate

Modele de prelucrare bine definite Exemplu: sistemul

financiar-contabil Rigoare–stabilitate

Neformale

Informaţii sub o formă oarecare Inexistenţa unor reguli precise de

prelucrare Exemple: conversaţii telefonice, de

culise Supleţe, rapiditate

Gradul de automatizare

a procedurilor

Manuale

Operaţiile sunt asigurate de om, fără a recurge la maşini

Acceptabile pentru volume mici de date sau pentru sarcini slab definite

Automatizate

Operaţiile sunt asigurate de calculator fără intervenţia factorului uman

Pregătirea sarcinilor aparţine însă omului

Foarte eficiente dacă lucrările sunt repetitive şi de volum mare

Se încadrează aici sistemele informatice clasice

Asistate

Operaţiile sunt asigurate printr-un dialog om-calculator

Conducerea este asigurată de om dar multe operaţii sunt realizate de calculator

Se încadrează aici sistemele suport pentru decizii şi sistemele expert

Sursa: Airinei, D. ş.a., Introducere în informatica economică, Editura Sedcom Libris, Iaşi, 1999, p.49

Tabelul nr.1.4. Clasificarea sistemelor informaţionale după categoriile de utilizatoriCriteriul declasificare

Tipuri de sisteme

informaţionaleCaracteristici

Numărul de utilizatori

Individuale

Satisface cerinţele unui individ la postul său de lucru

Ex.: Controlul gestiunii prin intermediul unui microcalculator dotat cu software specializat (Excel, Lotus 1-2-3)

Organizaţionale

Sistemul este utilizat de mai multe persoane din organizaţie

Se încadrează aici aplicaţiile financiar-contabile

Interorganizaţionale

Sistemul este utilizat de persoane aparţinând unor întreprinderi diferite

Ex.: Prelucrarea comenzilor printr-o reţea de calculatoare la care sunt conectaţi atât furnizorul, cât şi clientul

Nivelul ierarhic

Tranzacţional

Este consacrat prelucrării evenimentelor elementare

Reprezintă direct activitatea întreprinderii

Ex.: Întocmirea documentelor primare

Operaţional Constituie nivelul cel mai de jos al

deciziei în întreprindere

Tactic

Informaţiile obţinute reprezintă suportul de nivel intermediar al deciziei

Sunt componente esenţiale în activitatea de control

Strategic Suport al deciziei de înalt nivel Probleme complexe şi puţin repetitive

Sursa: Airinei, D. ş.a., Introducere în informatica economică, Editura Sedcom Libris, Iaşi, 1999

Există tipuri de sisteme informaţionale destinate numai unei anumite categorii de utilizatori, ce se regăsesc la un anumit nivel, cum sunt sistemele de prelucrare a tranzacţiilor, sistemele de informare pentru conducere şi sistemele informaţionale ale conducerii executive şi tipuri de sisteme care sprijină utilizatorii aflaţi în niveluri diferite sau în departamente diferite, ca sistemele birotice, sistemele de sprijinire a deciziilor şi sistemele expert

45

Tabelul nr.1.5. Caracteristicile informaţiilor pe nivele de decizieCaracteristica informaţiei Nivelul

operaţionalNivelul tactic

Nivelul strategic

Dependenţa de informaţii interne

Foarte ridicată Ridicată Moderată

Dependenţa de informaţii externe

Redusă Moderată Foarte ridicată

Grad de sintetizare a informaţiilor

Foarte redus Moderat Ridicat

Necesarul de informaţii on-line

Foarte ridicat Ridicat Moderat

Necesarul de grafice Redus Moderat RidicatUtilizarea de informaţii în timp real

Foarte ridicată Ridicată Moderată

Utilizarea de informaţii predictive

Redusă Ridicată Foarte ridicată

Utilizarea de informaţii istorice

Ridicată Moderată Redusă

Utilizarea de informaţii de tip "what if?"

Redusă Ridicată Foarte ridicată

Utilizarea de informaţii exprimate valoric

Redusă Moderată Ridicată

Tab. nr.1.6. Categoriile de sisteme informaţionale şi gradul de sprijinire a procesului decizionalNr.crt.

Sistemul informaţional Sprijinirea procesului decizional

1. Sisteme informaţionale pentru conducere (Management Information Systems)

Slabă

2. Sisteme informaţionale pentru conducerea executivă (Executive Information Systems)

Slabă

3. Sisteme de sprijinire a conducerii executive (Executive Support Systems)

Slabă

4. Sisteme pentru sprijinirea deciziilor (Decision Support Systems)

Puternică

5. Sisteme pentru sprijinirea deciziilor de grup (Group DSS)

Puternică

6. Sisteme de reuniuni electronice (Electronic Meeting Systems)

Slabă

7. Sisteme de sprijinire a deciziilor la nivel organizaţional (Organizational DSS)

Puternică

8. Sisteme expert (Expert Systems) Puternică9. Sisteme de birotică (Office Information Systems) Slabă10. Sisteme informaţionale organiaţionale inteligente

(Intelligent Organizational Information Systems)Puternică

1.5.3. Sistemul informaticSistemul informatic este partea componentă a sistemului informaţional care asigură

prelucrarea raţională şi eficientă a datelor îndeosebi cu ajutorul echipamentelor electronice de calcul şi, în primul rând, al calculatoarelor electronice.

Evoluţia galopantă a tehnologiilor informatice din ultimii ani a condus la automatizarea unei părţi considerabile a sistemului informaţional care se localizează nu numai la faza de prelucrare, ci şi la fazele de preluare a datelor şi de valorificare a informaţiilor obţinute. Astfel sistemul informaţional devine, din ce în ce mai mult, un sistem informatic39, deşi încă nu se poate pune un semn de egalitate între cele două tipuri de sisteme deoarece:

în partea formală a sistemelor informaţionale rămân încă sarcini manuale importante: preluări date, interpretare rezultate etc.;

partea neformală a unui sistem informaţional ramâne aproape exclusiv manuală; există alte instrumente neinformatice care îndeplinesc funcţii în interiorul

sistemului informaţional: copiatoare, mijloace audio-vizuale, telefaxuri. Noţiunea de sistem informatic este legată de informatizarea activităţii organizaţiei, adică

de folosirea resurselor informatice pentru organizarea şi administrarea informaţiilor. Informatizarea transformă sistemele informaţionale manuale în sisteme informatice prin:

substituirea mijloacelor de lucru (automatizarea sarcinilor); miniaturizarea echipamentelor, reducerea timpilor de lucru, eliminarea erorilor,

prelucrarea unui volum mare de date şi distribuirea eficientă a informaţiilor; ameliorarea performanţelor prin introducerea sistemelor interactive; calitatea prezentării informaţiilor; comunicarea extinsă datorată interconexiunii generalizate.

39 Airinei, D., Sisteme expert în activitatea financiar-contabilă, Editura Junimea, Iaşi, 1997, pp.65-70

47

Capitolul 2. Calculatorul electronic –elemente fundamentale de structură şi principii de funcţionare

2.1. Structura unui calculator electronic şi modul de funcţionare a acestuiaUn sistem electronic de calcul constituie un ansamblu funcţional destinat prelucrării

automate a datelor furnizate de utilizatori în scopul obţinerii informaţiilor. Pentru realizarea acestui obiectiv, acesta are nevoie atât de echipamente (componentele hardware), cât şi de un set de programe (componentele software) care determină prelucrările care se fac asupra datelor prin intermediul componentelor fizice ale sistemului de calcul.

Componentele unui sistem de calcul pot aparţine uneia dintre următoarele categorii: Hardware Software Firmware

Hardware-ul reprezintă componenta fizică a unui sistem de calcul, adică ansamblul de echipamente care alcătuiesc sistemul de calcul. Ele sunt formate din calculatorul propriu-zis şi echipamentele periferice şi sunt folosite pentru culegerea, stocarea, prelucrarea, redarea şi transmiterea rezultatelor.

Software-ul reprezintă ansamblul de programe care fac posibilă realizarea funcţiei sistemului de calcul, de prelucrare a informaţiilor, şi care constituie suportul logic de funcţionare a unui sistem de calcul. Într-o traducere mot à mot, software-ul înseamnă “partea moale” a calculatorului, spre deosebire de hardware, „partea tare”. Componenta software a unui sistem de calcul cuprinde la rândul ei programe grupate în mai multe categorii, după natura problemelor pe care le rezolvă. Comenzile sunt date echipamentelor prin intermediul unor programe speciale, numite programe de bază (software de bază). Ele formează sistemul de operare al calculatorului şi sunt memorate pe suporturi magnetice sau optice, de unde sunt încărcate în memoria internă. O parte din programe sunt permanent rezidente în memoria internă şi formează nucleul sistemului de operare. În afara celor două elemente pentru realizarea prelucrărilor mai sunt necesare programele de aplicaţii (software de aplicaţii) care sunt specifice problemelor utilizatorilor şi datelor supuse prelucrării.

Firmware-ul este componenta de programe încărcate în memoria fixă ROM de către producătorul sistemului de calcul. Această componentă se află la limita dintre hardware şi software, reprezentând software-ul integrat în partea de hardware. Componenta firmware a unui sistem de calcul, setul de instrucţiuni microprogramate încărcate în memoria fixă ROM, defineşte un anumit mod de funcţionare şi, implicit, de utilizare a sistemului de calcul. Din acest motiv, firmware-ul trebuie să fie suficient de redus pentru a nu particulariza excesiv sistemul de calcul. Prin utilizarea unor memorii cu citire-scriere nevolatile alături de memoria ROM se obţin componente cu microprogramare dinamică. Aceasta permite adaptarea secvenţei de programe fixe din ROM la încărcarea sistemului de operare.

De exemplu, componenta ROM-BIOS1 a sistemelor de calcul compatibile PC este o componentă firmware realizată prin microprogramare dinamică. Rolul componentei BIOS este de interfaţă între hardware şi software, oferind componentei software funcţii de bază pentru

1 BIOS (Basic Input/Output System – Sistem de intrare-ieşire de bază) – reprezintă un set de programe înscrise în memoria permanentă a unui calculator compatibil IBM-PC

utilizarea hardware-ului. În acest fel se realizează independenţa componentelor software faţă de caracteristicile hardware specifice sistemului de calcul, eliberând în acelaşi timp componentele software de detalii legate de modul de lucru al hardware-ului. Fiind realizată prin microprogramare dinamică, componenta firmware (BIOS) permite modificarea unor parametri de funcţionare ai PC-ului într-o secvenţă specială derulată în timpul procedurii de încărcare a sistemului de operare la pornirea sistemului de calcul.

2.1.1. Componenta hardware a sistemului electronic de calcul

Termenul de calculator electronic se referă la un sistem de calcul care îndeplineşte următoarele condiţii:

dispozitivele de lucru sunt realizate din circuite electronice; are memorie internă capabilă să memoreze date şi programe; efectuează prelucrări în mod automat pe baza unui program.

În funcţie de procedeul de reprezentare a informaţiei şi de suportul fizic al informaţiei, calculatoarele se clasifică în:

calculatoare analogice; calculatoare numerice; calculatoare hibride.

În sistemele de calcul analogice2, informaţia este codificată sub forma unor mărimi fizice (intensitatea curentului electric, tensiunea, etc). Această teorie a dus la apariţia calculatoarelor analogice care au constituit o generaţie răspândită pe la mijlocul secolului 20.

Spre deosebire de sistemele de calcul analogice, sistemele de calcul numerice codifică informaţia sub formă discretă (numerică). Calculatorul numeric este un sistem fizic care prelucrează automat informaţia codificată sub formă de valori discrete, conform unui program ce indică o succesiune determinată de operaţii aritmetice şi logice, având la bază un algoritm de prelucrare. Datorită modului de realizare a componentelor constructive şi a logicii de funcţionare a sistemelor de calcul numerice, informaţia este reprezentată utilizând baza de numeraţie 2. Codificarea binară folosită pentru reprezentarea internă a informaţiei în sistemele de calcul determină natura componentelor constructive care acţionează asupra acesteia. Unitatea elementară de reprezentare a informaţiei este cifra binară, care poate lua două valori: 0 sau 1. Această poziţie binară furnizează o cantitate de informaţie de 1 BIT. În funcţie de natura informaţiei ce se codifică şi de dispozitivele care manevrează informaţia în sistemele de calcul numerice, se utilizează mai multe moduri de codificare a informaţiei. În toate cazurile însă este vorba de o reprezentare binară a informaţiei.

Calculatoarele hibride îmbină procesarea informaţiilor reprezentate în formă numerică cu cele reprezentate în formă analogică, comunicarea între componentele discrete şi cele analogice ale calculatorului realizându-se prin intermediul convertoarelor analogo-numerice şi a celor numerico-analogice.

Dintre aceste trei categorii de calculatoare, de cea mai largă răspândire se bucură calculatoarele numerice datorită avantajelor lor: precizia reprezentării şi prelucrării datelor, universalitatea claselor de probleme.

Structura unui calculator numeric a fost definită în anul 1945 de către John von Neumann. Astfel, în proiectul primului calculator cu program memorat, cu prelucrarea secvenţială a instrucţiunilor şi datelor, memorate împreună în aceeaşi formă şi accesibile în acelaşi mod (EDVAC – Electronic Discrete VAriable Computer) sunt precizate următoarele

2 Un exemplu de sistem analogic simplu este rigla de calcul care foloseşte mărimea fizică spaţiu, operaţiile făcându-se prin măsurarea distanţelor pe o scară logaritmică.

49

componente ale unui calculator electronic: unitatea aritmetică, unitatea centrală de control, unitatea de intrare, unitatea de memorie, unitatea de ieşire. Această structură se regăseşte, într-o formă sau alta, şi la calculatoarele actuale. Se consideră că aceste calculatoare sunt cu arhitectură von Neumann.

În structura unui calculator distingem două categorii de componente: unitatea centrală echipamentele periferice.

UNITATEA CENTRALĂ constituie componenta de bază a sistemului de calcul şi este formată din:

unitatea aritmetico-logică (UAL) capabilă să efectueze operaţiile aritmetice şi logice;

unitatea de comandă şi control (UCC) care dirijează funcţionarea întregului ansamblu, dând comenzi celorlalte componente.

memoria internă care păstrează programele şi datele în curs de prelucrare.ECHIPAMENTELE PERIFERICE asigură comunicaţia calculatorului cu lumea

înconjurătoare. Se disting următoarele categorii de echipamente periferice: echipamente periferice de intrare care permit citirea datelor (introducerea datelor

în sistem): tastatura, mouse, cititorul optic echipamente periferice de ieşire cu ajutorul cărora se extrag rezultatele sub o

formă accesibilă omului: imprimanta, ecran de afişare etc. echipamente periferice de stocare care dispun de unităţi de memorie auxiliară

capabile să stocheze, sub o formă direct accesibilă calculatorului, mari cantităţi de date: unităţi de disc magnetic, unităţi CD-ROM etc.

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

Structura de principiu a unui calculator electronic se prezintă astfel:

Unităţi auxiliare de memorie

Periferice de intrare

Tastatura

Unitatea centrală

Unitatea aritmetico-logicăUnitatea de comandă şi controlMemoria internă

Periferice de ieşire

Bandă magnetică

Disc magnetic

Disketă

Echipamente periferice decomunicare

Imprimanta MonitorMouse

CD-ROM

Fig. nr. 2.1. Structura de principiu a unui calculator electronicFuncţiile active, de prelucrare şi control sunt realizate de UAL şi UCC. De aceea se

consideră că ele sunt componentele unităţii centrale de prelucrare (procesor). În literatura de specialitate se întâlnesc şi alte opinii cu privire la structura calculatoarelor electronice. Astfel, se consideră că unitatea centrală de prelucrare cuprinde memoria internă şi procesorul (UCC+UAL).

La unitatea centrală de prelucrare se pot conecta diferite echipamente periferice, module de memorie, unităţi de interfaţă şi se obţin calculatoare având diferite configuraţii. Prin urmare, mulţimea tuturor componentelor care sunt asamblate şi conectate pentru a realiza un sistem de calcul definesc configuraţia sistemului de calcul respectiv.

Configuraţia de bază reprezintă numărul minim de componente necesare pentru ca sistemul de calcul să fie operaţional. Adăugarea unor componente suplimentare este oricând posibilă până la o limită admisă de unitatea centrală de prelucrare. Astfel, se poate realiza o configuraţie ce corespunde cel mai bine necesităţilor utilizatorilor şi posibilităţilor financiare ale acestora.

Chiar dacă este vorba de calculatoare din clase diferite, ele se pot încadra în aceeaşi arhitectură. Arhitectura este un concept mai general care defineşte componentele sistemului de calcul din punct de vedere al funcţiilor, al performanţelor şi al compatibilităţii dintre ele. Arhitectura unui sistem de calcul defineşte un ansamblu integrat de componente funcţionale, privite ca un tot unitar şi având ca scop realizarea unor funcţii la un anumit nivel de performanţă.

Arhitectura discutată până aici se referă la sisteme de calcul monoprocesor. Ele au cea mai mare răspândire. Elementele constitutive ale sistemelor monoprocesor sau chiar sistemele monoprocesor în întregime pot fi folosite ca blocuri funcţionale în realizarea unor organizări superioare. Este vorba de sisteme multiprocesor care presupun două sau mai multe unităţi de prelucrare identice sau diferite, fiecare considerându-le pe celelalte la nivelul canalelor de intrare/ieşire.

2.1.2. Componenta software a sistemului elctronic de calcul

Una din caracteristicile calculatoarelor electronice este efectuarea automată a prelucrărilor pe bază de program înregistrat. Programul este un ansamblu de instrucţiuni care realizează a anumită sarcină. Ansamblul programelor (software) permite utilizarea echipamentelor. Se disting trei mari categorii de software: software de bază, software de aplicaţii, software intermediar.

Software-ul de bază (programele de bază) formează, în principal, sistemul de operare al calculatorului şi este specific fiecărui tip de echipament. Asigură funcţionarea eficientă a resurselor fizice şi logice ale sistemului. Calculatorul dispune de două tipuri de resurse:

o resurse fizice, adică componentele hardware: procesorul, memoria internă, sistemul de intrare-ieşire;

o resurse logice, adică componentele software: programele şi datele. Software-ul de aplicaţii (programele de aplicaţii) este specific problemelor rezolvate

de utilizatori şi este realizat fie de specialişti în programare, fie de utilizatori.Odată cu extinderea utilizării microcalculatoarelor a apărut un nou tip de software, numit

software intermediar. Este vorba de instrumente software specializate (procesoare de texte, programe de calcul tabelar, programe de grafică etc.) care pot fi utilizate foarte uşor şi rapid în aplicaţii.

51

2.1.2.1. Software de bază

Dacă iniţial software-ul de bază se identifica cu sistemul de operare, odată cu noile evoluţii în domeniu, apar diverse nuanţări, încât putem distinge trei mari componente:

sistemul de operare propriu-zis; programele utilitare; programele de traducere.Explicaţia constă în faptul că odată cu dezvoltarea şi multiplicarea unei componente ea

tinde să devină independentă şi trebuie tratată ca atare.De obicei, software-ul de bază este pus la punct de firma constructoare a calculatorului şi

se livrează odată cu acesta.Sistemul de operare asigură exploatarea echipamentelor şi diferă în funcţie de tipul şi

mărimea calculatoarelor. De obicei, un sistem de operare cuprinde: încărcătoare de programe destinate introducerii în sistem a programelor de executat; monitoare şi supervizoare care asigură înlănţuirea derulării lucrărilor, controlează

operaţiile de intrare-ieşire, semnalează incidentele de funcţionare; programe care uşurează realizarea unor operaţii curente cum sunt: formatare discuri,

copiere fişiere, ştergeri fişiere etc.Calitatea sistemului de operare condiţionează eficienţa şi performanţele calculatorului. Un

echipament foarte performant, dar cu un sistem de operare slab, va avea performanţe de utilizare mediocre.

Programele utilitare sunt programe specializate, livrate odată cu sistemul de operare sau separat de acesta, care extind o serie de facilităţi ale sistemului de operare. Ele corespund unor funcţii bine definite ce se întâlnesc frecvent. Numărul utilitarelor este azi impresionant şi nu se poate face a clasificare riguroasă a lor. Dintre ele amintim următoarele tipuri:

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

utilitare care vin în 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 micşorarea dimensiunilor fişierelor fără pierderi de informaţii (ARJ, PKZIP şi PKUNZIP, WinRAR, WinZIP etc.);

utilitare de depistare şi înlăturare a viruşilor (numărul şi varietatea acestora sunt impresionante – Norton Antivirus, Doctor Web, AVP, Virus Scan, Doctor Panda);

utilitare de optimizare a discurilor care optimizează amplasarea datelor pe disc în vederea reducerii duratei de acces la informaţii (Disc Defragmenter, SpeedDisk);

utilitare de diagnosticare pentru determinarea configuraţiei şi testarea funcţionării calculatorului (Check-It, Ndigs).

Programele traducătoare (translatoare) au rolul de a converti programele scrise de utilizatori într-un anumit limbaj de programare (Basic, Fortran, Cobol, Pascal, C, etc.) în formate accesibile calculatorului (în cod-maşină, respectiv în cod binar).

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

Programul scris într-un limbaj de programare se numeşte program sursă, iar limbajul său, limbaj sursă. Codificarea programului este efectuată de traducător (translator). Fiecare instrucţiune a programului sursă este tradusă de translator într-un grup de instrucţiuni cod-

maşină. În funcţie de destinaţia funcţională, translatorul poate fi asamblor, compilator sau interpretor.

Asamblorul este translatorul de programe scrise în limbaje de asamblare.Prin compilare, programul sursă este tradus mai întâi într-un format obiect (program

obiect). Acesta este un format intermediar care este completat cu module din biblioteci şi consolidat prin editarea de legături (cu editorul de legături), din care rezultă programul în format executabil. Acesta poate fi oricând încărcat în memoria internă de la o anumită adresă şi pus în execuţie.

Fig. nr. 2.2. Translatarea programelor prin compilare

Odată pus în format executabil, programul poate fi oricând încărcat şi pus în execuţie. Deci, traducerea programului sursă se realizează o singură dată, iar execuţia este independentă de fazele anterioare.

Interpretarea presupune traducerea instrucţiune cu instrucţiune a programului la fiecare execuţie a acestuia. De aceea este o modalitate mai puţin eficientă decât compilarea.

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

compilatoare: COBOL, FORTRAN, PASCAL, C. interpretoare: BASIC.

2.1.2.2. Software-ul de aplicaţii

Programele de aplicaţii sunt proiectate pentru a rezolva probleme specifice utilizatorilor. Corespund următoarelor domenii de activitate:

contabilitate, gestiune stocuri, gestiune personal etc. Sunt aplicaţii caracteristice informaticii clasice care prelucrează informaţii bine structurate.

elaborarea planurilor de investiţii, planuri de marketing etc. Sunt aplicaţii destinate sprijinirii procesului decizional şi operează chiar cu informaţii semistructurate sau slab structurate.

calcule tehnice: rezistenţa materialelor, prelucrări statistice etc.Un program de aplicaţii poate fi realizat, în condiţiile concrete ale unei întreprinderi sau

poate fi cumpărat „la cheie” de la o anumită unitate specializată. În ultimul caz este vorba de produse-program comercializate. Actualmente, piaţa produselor program este în plină dezvoltare, atât în privinţa software-ului de aplicaţii, cât şi a instrumentelor software specializate.

Instrumentele software specializate, apărute odată cu microcalculatoarele, permit utilizatorilor să-şi rezolve problemele fără a cunoaşte metodele informatice sau limbajele de programare. Sunt mijloace de lucru specifice utilizatorului final. În această categorie se încadrează: procesoarele de texte (WordPerfect, Word, AmiPro etc.), programele de calcul tabelar (Lotus 1-2-3, Excel, Quattro Pro etc.), programele de grafică (Corel Draw, Harvard

53

Programsursă

Compilare Programobiect

Editare de legături Programîn formatexecutabil

Execuţie

date

rezultate

Încărcare

Graphics, PowerPoint etc.) şi instrumentele software integrate (Works, Symphony, Microsoft Office, Perfect Office).

2.1.3. Unitatea centrală - structură şi funcţionare

Unitatea centrală a calculatorului cuprinde memoria principală, unitatea de comandă şi control şi unitatea aritmetico-logică. Între componentele unităţii centrale, precum şi între acestea şi echipamentele periferice se realizează permanent schimburi de date şi comenzi, mediate fizic de conductorii electrici care vehiculează informaţia sub formă de impulsuri. Unitatea de comandă şi control coordonează funcţionarea întregului sistem, stabilind legături prin schimburi de informaţii şi transmiterea de ordine şi comenzi.

Schema funcţională a unui calculator electronic pune în evidenţă foarte bine aceste legături3 ( fig. nr. 2.3.).

Fig. nr. 2.3. Schema funcţională a unui calculator electronic

Oricare ar fi datele prelucrate, structurate, stocate etc., ele circulă în sistem sub formă unor impulsuri electrice ce tranzitează circuitele. Din raţiuni tehnice, circuitele electronice au două stări distincte (deschis, închis; două nivele distincte de tensiune, etc.). Cele două stări distincte corespund cifrelor binare 0 şi 1. Toate caracterele (alfabetice, numerice, speciale etc.) vor fi reprezentate în sistem sub forma unor combinaţii de cifre binare 0 şi 1.

Toate componentele calculatorului funcţionează sub supravegherea unităţii de comandă şi control, singura capabilă să decodifice instrucţiunile programelor. Unitatea de comandă şi control este legată de celelalte componente prin circuite de comandă prin care circulă comenzile tot sub forma impulsurilor electrice. Aceste impulsuri declanşează sau opresc funcţionarea unităţilor de intrare-ieşire, unităţii aritmetico-logice în funcţie de comenzile decodificate din programul executat. Instrucţiunile care formează programul de executat sunt preluate prin intermediul unităţii de intrare şi stocate în unitatea de memorie. Din unitatea de memorie, instrucţiunile sunt preluate şi decodificate de unitatea de comandă şi control. După citirea datelor de intrare şi stocarea în memorie, unitatea aritmetico-logică, pe baza ordinelor primite de la unitatea de

3 ***, Contabilitate şi sisteme informaşionale, Editura Sedcom Libris, Iaşi, 1999, p.215 şi următoarele

comandă şi control execută operaţiile de prelucrare indicate asupra operanzilor identificaţi tot de unitatea de comandă şi control prin adrese. Rezultatele obţinute sunt stocate la adresele indicate în unitatea de memorie. Ulterior, ele pot fi vizualizate sau extrase sub comanda unităţii de comandă şi control prin intermediul unităţii de ieşire.

Unitatea centrală cuprinde UCC, UAL şi unitatea de memorie. Schema funcţională a unităţii centrale este următoarea:

Date / operanzi

Rezultate

Instrucţiuni

Adrese

Comenzi

Unitatea de comandăşi control

comenzistări

Unitatea aritmetico-logică

Unitatea de memorie (Memoria principală)

Sistem de operarePrograme

DateRezultate

Fig. nr. 2.4. Schema funcţională a unităţii centrale

Memoria principală sau memoria internă reprezintă un dispozitiv capabil să înregistreze informaţiile pentru a le furniza apoi sub forma impulsurilor electrice unităţii aritmetico-logice pentru executarea comenzilor primite de la unitatea de comandă şi control.

În ultimii ani memoriile semiconductoare domină şi sunt utilizate la majoritatea arhitecturilor cunoscute. Informaţia este memorată folosind circuite care permit sau nu trecerea curentului electric. Aceste memorii sunt volatile şi pentru a nu se pierde informaţia au nevoie de o baterie de alimentare proprie sau trebuie să existe, la nivelul întregului sistem de calcul, un program de întrerupere la avaria de alimentare, care face apel la o baterie suplimentară (sursă de putere neîntreruptibilă - UPS) pentru salvarea datelor pe un suport de memorie nevolatilă. Ele sunt încadrate în două categorii, după tehnologiile de realizare:

memorii bipolare care utilizează 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 câmp.Din punct de vedere al memoriei nu este deosebit de importantă natura informaţiei

memorate, ci modul de stocare şi mai ales regăsirea acesteia. Fizic, memoria este constituită din elemente care pot avea două stări stabile: 0 sau 1. Rezultă că putem defini memoria ca pe o succesiune de dispozitive logice elementare, capabile să reţină fiecare o valoare binară, adică un bit de informaţie.

Funcţional, memoria poate fi privită ca o înşiruire de biţi care se caracterizează prin valoare şi prin poziţia (adresa) lor în această secvenţă. Prin construcţia sistemului de calcul, accesul la informaţia din memorie se poate realiza la nivelul unui grup de biţi numit locaţie de memorie. Locaţia de memorie este deci unitatea adresabilă a memoriei. Fiecare locaţie de memorie se caracterizează în mod unic prin adresa ei în memorie şi prin cantitatea de informaţie pe care o poate memora, măsurată în număr de biţi; de regulă este vorba de un număr de 8 biţi, adică de un octet sau de 1 Byte (1B).

55

În memoria internă pot fi reprezentate toate categoriile de date şi informaţii indiferent de natură (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 următoarele:Lungimea cuvântului este unitatea elementară pentru memorarea şi accesarea

instrucţiunilor, operanzilor şi adreselor. Ea depinde de tipul calculatorului: 8 biţi (la primele microcalculatoare), 16 biţi (la primele microcalculatoare IBM-PC), 32 biţi, 64 biţi

Capacitatea totală a memoriei exprimă volumul de informaţii care poate fi stocat şi se exprimă în octeţi (bytes) sau multiplii acestora (un octet are dimensiunea de 8 biţi şi este aproximativ egal cu un caracter), după cum urmează:

1 Kilooctat (Ko) = 1 Kilobyte (KB) = 210 octeţi = 1024 octeţi; 1 Megaoctet (Mo) = 1 Megabyte (MB) = 220 octeţi = 1048576 octeţi; 1 Gigaoctet (Go) = 1 Gigagabyte (MB) = 230 octeţi; 1 Teraoctet (To) = 240 octeţi; 1 Petaoctet (Po) = 250 octeţi.

Timpul de acces Orice acces la memorie este precedat de furnizarea de către procesor a adresei de memorie,

unde se va face operaţia de scriere sau citire. Timpul de acces la memorie reprezintă intervalul scurs între momentul furnizării adresei de către procesor şi momentul obţinerii informaţiei. Când memoria este prea lentă în comparaţie cu viteza de lucru a procesorului, pe durata accesului la o locaţie de memorie apar, pentru procesor, timpi suplimentari de aşteptare. Noile tehnologii de realizare a memoriei urmăresc o scădere a timpului de acces, astfel încât memoria să lucreze sincron cu procesorul, fără a introduce stări de aşteptare. Se exprimă, de regulă, în nanosecunde (1 ns = 10-9 secunde).

Ciclul de memorie este intervalul de timp în care se realizează scrierea sau citirea unei unităţi de informaţie în/din memorie sau intervalul de timp dintre două operaţii  succesive de scriere sau citire. Se exprimă în microsecunde sau nanosecunde.

Costul memoriei interne este preţul memoriei raportat la capacitatea de memorare şi depinde direct de tehnologia utilizată. Utilizarea memoriilor electronice a antrenat o importantă scădere a costului. Ca efect, calculatoarele au putut fi dotate cu memorii principale de capacitate mare.

Din punctul de vedere al accesului şi al modului de funcţionare, memoria internă este structurată în:

memoria ROM; memoria RAM.Memoria ROM (Read Only Memory) este folosită pentru memorarea unor funcţii

sistem sau a unor componente specifice echipamentului cu rol în lansarea sistemului de operare (de exemplu BIOS-ul). Conţine circuite de memorie al cărui conţinut este programat şi nu poate fi schimbat de utilizator. Ele sunt folosite doar pentru citirea informaţiilor (înscrise anterior), informaţii ce sunt rezidente permanent în cadrul sistemului. Pentru obţinerea rezidenţei permanente, memoria ROM trebuie să fie de tip nevolatil, adică la pierderea tensiunii informaţia să nu fie distrusă.

În mod uzual, în modulele ROM sunt stocate comenzi de iniţializare şi pornire a anumitor componente ale sistemelor de operare, compilatoare, interpretere, etc. De aceea, multe microcalculatoare sunt livrate cu programele de serviciu (BIOS, încărcător, interpretor, etc) încărcate în ROM.

Memoriile ROM au evoluat în timp, prin folosirea tehnicilor speciale de ştergere selectivă şi reprogramare astfel:

- memorii programabile PROM (Programable ROM), care sunt livrate neînregistrate de producător, iar utilizatorul le poate încărca o singură dată. Pot fi folosite pentru a înregistra un program specific utilizatorului cu o mare frecvenţă de utilizare;

- memorii de tip EPROM (Erasable PROM), pot fi şterse şi reprogramate de către utilizator, însă ştergerea nu poate fi selectivă, operaţia distrugând întregul conţinut al celulei de memorie. Acest dezavantaj este eliminat de memoriile EEPROM;

- memorii de tip EEPROM sau E2PROM (Electricaly Erasable PROM) care pot fi atât citite, căt şi şterse în mod selectiv şi reprogramate de către sistemul care le utilizează.

- memoriile EEPROM flash sunt memorii EEPROM speciale care permit scrierea/ştergerea mai multor locaţii de memorie printr-o singură operaţie. Astfel ele sunt mult mai rapide decât memoria EEPROM obişnuită care operează cu fiecare locaţie de memorie în parte.

Memoria RAM (Random Acces Memory), numită şi memorie de lucru, memorie vie, dinamică, asigură stocarea datelor şi programelor şi constituie memoria de tip volatil, disponibilă utilizatorului. Ea caracterizează capacitatea unui sistem electronic de calcul. Poate înregistra orice tip de date şi este posibilă ştergerea acestora în scopul reutilizării.

Fiind o memorie volatilă, ea îşi pierde conţinutul la întreruperea alimentării cu energie electrică. Fizic, se prezintă sub forma unor plăcuţe (module) ce au în prezent capacităţi de ordinul megaocteţilor sau gigaocteţilor (există module de până la 2 Go).

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

Memoriile de tip DRAM sunt memorii în care, pentru a se păstra informaţia, trebuie restabilită periodic sarcina electrică cu care a fost încărcat condensatorul circuitului de memorie. Pentru aceasta este necesar un circuit de reîmprospătare a memoriei. Din acest motiv timpul de acces este mai mare: 60-70 ns. Sunt avantajoase pentru că sunt mai ieftine. Mult timp standardul DRAM cel mai utilizat a fost EDO (Extended Date Out). Actualmente standardele cele mai răspândite sunt SDRAM (Syncronous DRAM), DDR- SDRAM (Double Data Rate – SDRAM).

Memoriile de tip SRAM sunt memorii realizate din circuite bistabile de memorie care păstrază informaţia atâta timp cât sistemul este sub tensiune. Ele nu au nevoie de mecanismul de împrospătare (refresh) şi sunt mult mai rapide. Timpul de acces este sub 10 ns.

Unitatea aritmetico-logică (UAL) este unitatea de execuţie care efectuează operaţiile aritmetice şi logice asupra operanzilor în conformitate cu o comandă, un cod de operaţii, emis de UCC şi furnizează rezultatul.

La ieşire UAL furnizează: rezultatul operaţiei; indicatorii de condiţii (paritatea rezultatului, rezultatul egal cu zero) sau indicatorii de

eroare (depăşirea capacităţii de reprezentare de către rezultat).UAL comportă două tipuri de dispozitive: dispozitive de lucru, adică dispozitive aritmetico-logice (pentru operaţii de adunare,

scădere, negaţie, reuniune, intersecţie, etc.) sub forma unor circuite speciale care combină impulsurile electrice reprezentând informaţia sub formă de cifre binare (dispozitiv aritmetic binar, în virgulă mobilă, zecimal);

57

componente de stocaj intermediar: registrele ca memorii specializate de capacitate limitată (1, 2 octeţi) ce înregistrează pentru fiecare operaţie operanzii şi rezultatele.

Unitatea de comandă şi control (UCC) constituie “inima” calculatorului şi asigură citirea instrucţiunilor din memoria internă şi execuţia lor. Coordonează prin semnale de comandă funcţionarea tuturor celorlalte unităţi ale calculatorului, girând schimburile de informaţii între ele.

În principiu UCC cuprinde următoarele elemente: un registru de instrucţiuni unde se păstrează instrucţiunea curentă, citită din memorie,

pe toată durata execuţiei. Instrucţiunea va specifica de regulă, un cod de operaţie şi una sau mai multe adrese de operanzi;

un registru contor de program care păstrează adresa de memorie de unde a fost extrasă instrucţiunea în curs de execuţie (sau a instrucţiunii următoare din program) şi permite înlănţiurea instrucţiunilor;

un decodor de funcţii capabil să recunoască funcţia definită de instrucţiunea de executat;

un orologiu (ceas intern) care distribuie, în mod regulat, impulsuri pentru a sincroniza operaţiile elementare de efectuat în cursul derulării unei instrucţiuni;

circuite de comandă care permit elaborarea şi transmiterea comenzilor corespunzătoare operaţiilor elementare.

Pe baza codului de operaţie UCC furnizează semnalele de comandă pentru controlul unităţilor de I/E, UM, UAL pe durata fiecărei instrucţiuni în sincronism cu semnalul furnizat de orologiu.

Prin construcţie, UCC este capabilă să interpreteze şi să execute un set de instrucţiuni care constituie setul de instrucţiuni elementare al calculatorului.

După numărul de instrucţiuni implementate şi complexitatea acestora, procesoarele se împart în: Procesoare RISC (Reduced Instruction Set Computation, procesor cu set redus de

instrucţiuni) reprezintă unităţi centrale de prelucrare (CPU) la care numărul de instrucţiuni pe care le poate executa procesorul este redus la minim pentru a creşte viteza de prelucrare. Sunt procesoare rapide, dedicate pentru sisteme puternice, servere, cu facilităţi multiprocesor;

Procesoare CISC (Complet Instruction Set Computation, procesor cu set complet de instrucţiuni) reprezintă tipuri de unităţi centrale de prelucrare (CPU) care pot recunoaşte un set complet de instrucţiuni, suficient pentru a efectua direct calcule (circa 400 . Sunt cele mai răspândite, regăsindu-şi aplicabilitatea de la calculatoarele personale până la servere.

Procesoare EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing) care permit executarea simultană a mai multor instrucţiuni (de exemplu, procesoarele Itanium).Frecvenţa procesorului înseamnă viteza acestuia exprimată în perioade de lucru (cicluri)

pe secundă, date de frecvenţa ceasului intern (tact). Această frecvenţă se exprimă în MHz (Megahertz) sau, la ultimele modele, în GHz (Gigahertz). Dacă procesoarelor mai vechi le trebuiau câteva perioade de ceas pentru a executa o instrucţiune, la ora actuală s-a ajuns la mai multe instrucţiuni pe o perioadă de ceas.

2.1.4. Principii de funcţionare a calculatoarelor electronice

Un calculator electronic execută prelucrări pe baza unui program înregistrat în memoria internă. Programul constituie o secvenţă de instrucţiuni, scrisă într-un limbaj de programare care defineşte algoritmul de rezolvare a unei probleme.

Pentru a fi executate, aceste instrucţiuni trebuie să fie transpuse în codul calculatorului. Se derulează astfel operaţiile de interpretare sau compilare şi editare de legături. Instrucţiunile scrise în limbajul de programare sunt transformate în instrucţiuni ce corespund setului de instrucţiuni specific calculatorului.

Instrucţiunile calculatoarelor numerice conţin specificaţii referitoare la operaţia care trebuie efectuată de către una din componentele calculatorului, adesea unitatea aritmetico-logică, şi specificaţii referitoare la adresa unui operand sau a unei instrucţiuni. În unele cazuri, o instrucţiune poate conţine mai multe adrese: adresa primului operand, adresa celui de-al doilea operand şi eventual adresa rezultatului.

Formatul cel mai simplu al instrucţiunilor cu o singură adresă se prezintă astfel: m biţi n biţi

COD OPERAŢIE ADRESĂCâmpul COD OPERAŢIE specifică una din funcţiile ce se pot executa de către unităţile

sistemului. Dacă acest câmp conţine „m” biţi, se pot codifica 2m instrucţiuni diferite care formează setul de instrucţiuni al calculatorului.

Câmpul ADRESĂ specifică o adresă de operand sau de instrucţiune. Dacă acest câmp conţine “n” biţi se poate opera un spaţiu de adresare cu memoria de 2n cuvinte.

Pentru a fi executate, instrucţiunile trebuie transmise UCC sub forma unor cifre binare (în cod maşină). Pentru a simplifica munca programatorilor, câmpurile pentru cod operaţie şi adresă au fost înlocuite în limbajele de asamblare cu mnemonice (simboluri) care pot fi traduse în mod automat cu ajutorul unui program, numit ansambler.

Limbajele maşină şi limbajele de asamblare sunt limbaje de nivel redus deoarece ele sunt intrepretate direct de către calculator. Cu ajutorul lor se scriu programele de sistem necesare exploatării eficiente a resurselor fizice ale calculatorului. Limbajele de programare evoluate permit scrierea programelor într-un mod apropiat de limbajul natural, dar necesită traducerea în limbaj maşină prin compilare sau interpretare.

Orice program, destinat unui calculator, trebuie să cuprindă numai instrucţiuni ce corespund setului de instrucţiuni de bază.

Pentru execuţia unei instrucţiuni se parcurg următoarele etape (vezi fig. nr. 2.5.)4:

4 ***, Contabilitate şi sisteme informaţionale, Editura Sedcom Libris, Iaşi, 1999, p. 22159

Fig. nr.2.5. Etapele execuţiei instrucţiunilor

Instrucţiunea se încarcă în UCC, după citirea din MI; UCC decodifică instrucţiunea şi emite ordinul de pregătire a UAL; Pe baza adreselor furnizate de UCC se face citirea datelor din memorie în UAL; UAL efectuează prelucrarea datelor; Rezultatul obţinut este plasat în MI.Schimbul de informaţii între componentele funcţionale ale sistemului de calcul se

realizează prin intermediul magistralelor unităţii centrale de prelucrare, adică mulţimea conductoarelor folosite în comun de mai multe unităţi funcţionale pentru realizarea unor sarcini.

După semnificaţia semnalelor transmise pe magistrală, acestea pot fi de adrese, de date sau de comenzi, după cum semnalele respective reprezintă adrese, date sau comenzi şi informaţii despre starea unităţilor interconectate.

Transferul de date poate fi realizat în mod paralel (magistrale paralele) sau serial (magistrale seriale). Magistralele paralele transmit toţi biţii fiecărui cuvânt concomitent pe mai multe conductoare paralele. Magistralele seriale transmit datele bit cu bit, unul după altul, pe un singur canal (două conductoare).

Majoritatea calculatoarelor moderne folosesc mai multe magistrale. Acestea pot fi interne sau externe. Magistrala internă conectează componente interne ale calculatorului la unitatea centrală, iar cea externă, 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 magistrală se realizează de obicei printr-un conector fizic, numit port şi printr-o componentă de interfaţă, numită adaptor sau controler. Porturile pot fi:

seriale, când datele se transmit bit cu bit pe o singură cale (COM, USB, PS/2); paralele, când transferul se face concomitent pentru un număr de biţi, pe mai multe

linii, de obicei 8, 16 sau 32 (LPT); cu infraroşii (IRDA) etc.

DecodorDECODOR

UAL

PROGRAM

DATE

1

2

3

5

2

4

UCCMI

REZULTATE

Fig. nr. 2.6. Conectarea echipamentelor periferice la sistemul de calcul

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

În ultimii ani se bucură de popularitate porturile USB (Universal Serial Bus). Treptat se extinde şi folosirea porturilor FireWire.

Prin intermediul portului USB se pot conecta până la 127 de periferice şi nu este necesară oprirea calculatorului pentru a conecta/deconecta un periferic prin acest port. În prezent se utilizează mai mult standardele USB 1.1, standard de conectare plug’n’play5 ce oferă o viteză de transfer maximă de 12 Mb/s şi USB 2.0, standard ce oferă o viteză de transfer maximă de 480 Mb/s. Sistemul USB a devenit popular pentru conectarea unor periferice precum: aparate de fotografiat numerice, tastatură, mouse, unităţi de discuri flexibile pentru calculatoarele portabile, unităţi de memorie flash, scanner şi chiar imprimante.

Sistemul FireWire are funcţii similare sistemului USB, dar este mai rapid şi este folosit pentru conectarea perifericelor externe ce necesită viteză relativ înaltă de transfer a datelor (se utilizează preponderent pentru ataşarea echipamentelor video numerice).

Adaptoarele sunt circuite integrate care permit procesorului să comunice şi să conecteze echipamente periferice. Adaptoarele au rolul de pregătire a informaţiei în forma cerută de magistrală, în cazul preluării informaţiilor de la dispozitivele periferice sau invers. Este posibil ca un adaptor să controleze mai multe dispozitive periferice de acelaşi fel, caz în care adaptoarele au şi rol de adresare a dispozitivelor periferice conectate. Spre exemplu, adaptorul SCSI (Small Computer System Interface) defineşte o magistrală care poate conecta unul sau mai multe calculatoare cu echipamente periferice. Fiecare echipament periferic trebuie să posede un controller (o interfaţă inteligentă locală), iar echipamentele conectate pot fi de tipul: unităţi de disc CD-ROM, unităţi de bandă rapide.

2.2. Echipamente periferice şi suporturi de dateO altă categorie mare de dispozitive care nu fac parte din unitatea centrală de prelucrare,

dar care sunt absolut necesare activităţii şi fac să crească performanţele calculatoarelor

5 Plug and Play (PNP) reprezintă un set de specificaţii ce permit unui dispozitiv să se configureze singur şi să funcţioneze fără intervenţia utilizatorului imediat ce este instalat în sistem

61

personale, sunt echipamentele periferice. Ele mediază schimbul de date şi informaţii dintre unitatea centrală şi mediul extern, asigurând în acelaşi timp compatibilitatea formatului de reprezentare a datelor. În funcţie de modul de exprimare a informaţiilor vehiculate de echipamentele periferice se utilizează sau nu anumite suporturi, respectiv medii fizice care permit înregistrarea sau vizualizarea informaţiilor.

Principalele funcţii ale echipamentelor periferice sunt următoarele: introducerea datelor, programelor şi a comenzilor în memoria calculatorului; redarea rezultatelor prelucrărilor sub o formă accesibilă utilizatorului; asigurarea supravegherii şi posibilităţii de intervenţie a utilizatorului pentru

funcţionarea corectă a sistemului în timpul unei sesiuni de lucru. De asemenea, prin intermediul suporturilor de stocare, echipamentele periferice asigură

păstrarea datelor şi a programelor pe o perioadă mare de timp.Din punct de vedere al funcţiilor îndeplinite în sistemele de calcul, echipamentele

periferice se clasifică în următoarele clase: echipamente periferice de intrare care permit introducerea datelor şi programelor în

sistem: tastatura, mouse, cititorul optic echipamente periferice de ieşire cu ajutorul cărora se extrag rezultatele sub o formă

accesibilă omului: imprimanta, ecran de afişare etc. echipamente periferice de intrare-ieşire care dispun de suporturi de mare capacitate

pentru stocarea datelor şi programelor (unităţi de disc magnetic, unităţi CD-ROM). Ele asigură citirea datelor şi programelor stocate în memoria internă, precum şi redarea rezultatelor prelucrării pentru utilizări ulterioare.

echipamente periferice de comunicaţie care permit transmiterea datelor la distanţă prin intermediul liniilor de comunicaţie.

Dacă luăm în considerare rolul echipamentelor periferice în dialogul om-claculator se pot delimita următoarele clase de echipamente periferice:

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

echipamente periferice de stocare: unităţi de bandă magnetică, unităţi de disc magnetic, unităţi CD-ROM etc.

echipamente periferice pentru citirea directă a datelor şi informaţiilor: cititioare optice de documente, cititoare de coduri bară, cititoare de documente marcate etc.

Suporturi tehnice pentru înregistrarea datelor şi informaţiilor

Pâna la utilizarea pe scară largă a calculatoarelor programabile prin voce, datele vor trebui încă scrise pe un suport tehnic. Suporturile tehnice sunt medii fizice utilizate pentru preluarea, prelucrarea, stocarea datelor şi programelor, precum şi pentru redarea rezultatelor.

Clasificarea suporturilor tehnice

Din punct de vedere al materialului folosit pentru fabricarea lor: suporturi din hârtie (cartela perforată, hârtia de imprimantă, banda de hârtie

perforată, documente completate cu cerneală magnetică, documente cu caractere stilizate etc.);

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

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

Din punct de vedere al posibilităţii de reutilizare: suporturi nereutilizabile (neînregistrabile) care se pot înregistra o singură dată

(suporturile de hârtie, microfilmele, CD-ROM); suporturi reutilizabile care se pot utiliza succesiv pentru mai multe înregistrări

(suporturile magnetice, CD-RW).Din punct de vedere al posibilităţii de adresare a înregistrărilor de pe suport: suporturi adresabile la care accesarea informaţiei se face direct, pe baza unei adrese

(de exemplu, discul magnetic); suporturi neadresabile la care accesarea informaţiei se face prin parcurgerea

secvenţială a înregistrărilor şi verificarea conţinutului (banda magnetică, suporturile din hârtie, microfilmul).

Din punct de vedere al utilizării în sistemul de calcul: suporturi tehnice de intrare care sunt numai citite (documentele completate cu

cerneală magnetică, documente cu caractere stilizate, CD-ROM) suporturi tehnice de ieşire care sunt numai scrise (hârtia de imprimantă) suporturi tehnice de intrare-ieşire care pot fi citite şi scrise de sistem (cartela perforată,

banda magnetică, discul magnetic, CD inscriptibil, CD reinscriptibil).

2.2.1. Echipamente periferice de intrare

Introducerea datelor în sistem se realizează în mod obişnuit prin intermediul tastaturii şi al mouse-ului.

Tastatura

Tastatura reprezintă dispozitivul principal de intrare şi permite introducerea de informaţii sub formă de caractere, similar cu maşina de scris. Prin succesiunea/combinaţia de caractere introduse se pot furniza sistemului de calcul atât date, cât şi comenzi sau programe. Pe lângă tastele care reprezintă cifre şi litere, tastatura conţine şi o serie de taste „funcţionale”, cărora le sunt ataşate diferite funcţii (prelucrări). Aceste funcţii sunt specifice sistemelor de operare în care este utilizată tastatura.

Drumul parcurs din 1867, când Christopher Latham Sholes a realizat prima tastatură pentru maşina de scris, până la tastaturile clasice cu 83, 84, 101, 102 sau 104 taste a fost extrem de lung.

Tastaturile se deosebesc prin design, numărul de taste (101-104), tip, funcţii auxiliare. Cele apărute recent adaugă butoane speciale pentru funcţii specifice domeniului multimedia sau pentru navigarea pe Internet (play/pause/next/prev, control volum, WWW, e-mail), pentru oprirea, pornirea, intrarea în "stand-by" a sistemului etc.

Mouse-ul

Un mouse este obligatoriu pentru majoritatea aplicaţiilor actuale. Mouse-ul este un echipament periferic de intrare utilizat pentru selectarea rapidă a unor opţiuni din meniuri sau manipularea unor obiecte de pe ecran (texte sau grafice), în vederea executării unor operaţii. El a fost realizat prima dată în 1963 de către Douglas Engelbart de la Institutul de Cercetare din Stanford. Prima firmă care a utilizat mouse-ul, pentru IBM-PC, a fost Mouse System, în 1980; ea

63

a utilizat mouse-ul cu 3 butoane. Firma care a devenit cea mai cunoscută pe piaţă, în acest domeniu, este Microsoft, care a utilizat, începând din 1983, mouse-ul cu două butoane la calculatoarele IBM. Tehnica mouse-ul a fost preluată şi extinsă mai ales de firma Apple pentru calculatoarele Macintosh.

Dispozitivul constă dintr-o carcasă şi o bilă (de cauciuc sau alt material cu aderenţă bună) care semnalează sistemului, printr-un mecanism electro-optic (format din doi cilindri perpendiculari înzestraţi cu câte o fantă), mişcările făcute, prin deplasare, pe o suprafaţă plană, care de obicei este dintr-un material special. Utilizarea butoanelor mouse-ului depinde de produsul informatic.

Dacă este instalat driver-ul (programul care asigură interfaţa cu sistemul de operare) de mouse, odată cu mişcarea mouse-ului se mişcă pe ecran o săgeată sau un dreptunghi, numit cursorul mouse-ului, care indică diverse obiecte. Mouse-urile se pot conecta prin cablu la un port (o interfaţă) special pentru mouse. Variantele moderne de mouse comunică cu calculatorul prin raze infraroşii, cablul de legătură lipsind în acest caz.

După tehnologia utilizată, mouse-urile pot fi mecanice şi optice. Mouse-ul mecanic foloseşte o bilă care se deplasează pe o suprafaţă şi care antrenează două potenţiometre ce traduc mişcările în semnale de control. Mouse-ul optic foloseşte un fascicul de lumină pentru a detecta mişcarea pe o suprafaţă şi conţine două perechi de led-uri şi fotodetectoare. Mouse-ul se deplasează pe un suport a cărui suprafaţă este acoperită cu o folie de plastic pe care sunt desenate două grile suprapuse. Tehnologia radio este din ce în ce mai mult folosită şi implementată în dauna clasicelor cabluri.

Mouse-ul poate avea de la două la şase butoane, putând fi dotat şi cu rotiţă de scroll. El se conectează de obicei la unul din porturile seriale ale calculatorului, iar în cazul mouse-ului USB, la un port USB al calculatorului.

Joystick-ul

Mouse-urile nu sunt foarte potrivite pentru jocuri şi alte aplicaţii, acestea necesitând o viteză de reacţie mare. Joystick-ul este un dispozitiv de indicare care suportă reacţiile instantanee şi care interpretează răpunsurile independent, nu pe baza mişcărilor anterioare, aşa cum se întâmplă la mouse. El este un senzor bidimensional care indică poziţia absolută, raportată la un punct de referinţă de pe ecran, adică identifică poziţia într-un plan (stânga-dreapta şi înainte-înapoi).

În 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 indică poziţia în două dimensiuni, paleta (paddle) specifică poziţia într-o singură dimensiune, pe o linie.

Pentru pasionaţii de jocuri auto pe calculator există volane cu pedale şi cu force feedback (dotate cu motoare electrice care produc diverse efecte: blocarea volanului pe o direcţie în momentul spargerii unei roţi, şocuri la impact, salturi rapide etc.).

Trackball-ul

Mouse-ul unui calculator are nevoie de spaţiu în care să se mişte, iar problema care se pune este că mulţi utilizatori nu au spaţiul necesar pentru un astfel de dispozitiv. Trackball-ul elimină aceste probleme, el fiind un mouse întors cu faţa în sus. În esenţă, trackball-ul este o bilă, deseori de dimensiuni mari, care atunci când este rotită, determină cursorul de pe ecran să îi

urmărească mişcările. Bila se roteşte pe loc şi nu are nevoie de spaţiu mai mare decât baza dispozitivului – câţiva inci pătraţi. Există modele portabile, proiectate astfel încât să poată fi ataşate calculatoarelor – laptop sau notebook, mărind dimensiunile acestora doar cu câţiva centimetri.

Ca şi mouse-ul, trackball-ul are butoane prin care se indică poziţionarea cursorului în locul dorit. Cele mai multe trackball-uri au două sau trei butoane acţionate prin apăsare, cu aceleaşi funcţii de selecţie ca şi ale mouse-ului. Unele modele au patru butoane, acestea funcţionând ca două perechi în oglindă, astfel ca dispozitivul să poată fi folosit cu orice mână. Nu există o poziţie standard a butoanelor, existând modele proiectate astfel încât bila să fie rotită cu degetul mare, altele pentru a fi acţionate cu celelalte degete, alţi producători fabricând trackball-uri care pot fi operate la fel cu oricare deget.

Evaluarea unui trackball se poate face în funcţie de rezoluţie – numărul de paşi pe inci (counts per inch), însă aceste valori nu indică întotdeauna precizia de poziţionare. O rezoluţie mai mare înseamnă deplasarea mai rapidă a cursorului pe ecran, dar reduce controlul asupra poziţiei cursorului. O rezoluţie mai mică înseamnă că trebuie să rotiţi bila mai mult ca să mutaţi cursorul, dar controlul este mai pecis.

Pentru calculatoarele portabile, proiectanţii au pus la punct mai multe dispozitive, dintre care amintim dispozitivul Isopoint, maneta indicatoare şi touchpad-ul. Dispozitivul Isopoint, inventat de Craig Culver, funcţionează ca un trackball care foloseşte o bară cilindrică în locul bilei. Fiind plasat imediat sub bara de spaţiu, dispozitivul are o poziţie ideală pentru a fi manevrat cu unul dintre degetele mari. Maneta indicatoare (pointing stick), realizată de Ted Selker şi Joseph D. Rutledge la Centrul de Cercetare Thomas J. Watson al firmei IBM, a fost pentru prima oară folosită pe calculatoarele portabile IBM. Acest dispozitiv este în principiu un joystick miniaturizat, însă nu se mişcă, reacţionând la apăsare. Dispusă între literele “G” şi “H” de pe o tastatură convenţională, maneta indicatoare poate fi manevrată cu oricare dintre degetele arătătoare, celelalte degete rămânând pe rândul de bază al tastaturii. Spre deosebire de mouse-ul clasic sau trackball, touchpad-ul nu are componente în mişcare, nu "adună" murdărie şi totodată limitează mişcarea. El constă într-o suprafaţă textilă pătrată, sensibilă la presiune, peste care utilizatorul trebuie să mişte degetul sau să lovească uşor. Mişcarea este considerată translaţie a indicatorului pe ecran, iar lovitura este considerată comandă, asemenea butonului apăsat al unui mouse. În plus, suprafaţa se poate programa astfel încât la lovirea diferitelor zone să se obţină acţiuni diferite.

Creionul optic

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

Sistemele de digitizare

Digitizoarele asigură transformarea datelor analogice în date numerice. Digitizoarele sunt tipice aplicaţiilor de proiectare cu ajutorul calculatorului CAD (Computer Aided Design) şi celor de producţie cu ajutorul calculatorului CAM (Computer Aided Manufacturing). Cele mai simple digitizoare se prezintă ca o lupă pe o masă de desenat şi se apasă un buton în punctele de interes,

65

memorând coordonatele acestor puncte. O implementare particulară a digitizorului este tableta de digitizare, adică o suprafaţă plană pe care se plimbă un creion optic.

Ecranul tactil

Ecranul tactil (touchscren) permite introducerea comenzilor prin apăsarea directă cu degetul sau cu un creion special pe ecran. Ecranul tactil are ca domeniu de aplicabilitate echipamentele şi terminalele publice (în birouri de turism, bănci, aeroporturi, gări) destinate publicului larg, utilizatori care nu sunt familiarizaţi cu tastatura sau cu introducerea de comenzi.

Sistemele de recunoştere a vocii

Preluarea şi obţinerea vocală a datelor în şi din sistemele de calcul au devenit posibile din punct de vedere tehnic şi rentabile din punct de vedere economic pentru multe aplicaţii. Sistemul de recunoaştere a vocii se bazează pe recunoaşterea vocală a cuvintelor şi transformarea acestora în semnale digitale. Pentru aceasta este necesară instalarea unei cartele vocale în sistem şi existenţa unui software specalizat. Sistemele de recunoştere vocală sunt recomandate în situaţiile în care utilizatorii trebuie să introducă date sau programe şi să aibă în acelaşi timp mâinile libere: operaţiuni de inventariere, controlul de calitate, preluarea comenzilor telefonice etc. Realizările în domeniu sunt remarcabile, lideri fiind firmele Dragon Systems şi IBM.

Naturally Speaking, programul firmei Dragon Systems reprezintă prima generaţie de sisteme destinate dictării continue pentru Windows şi Windows NT. Firma declară că în timpul dictării comenzilor şi documentelor spre calculator nu mai sunt necesare pauzele între cuvinte. Programul are un vocabular activ de 30000 de cuvinte rezident în memorie şi un dicţionar de rezervă, pe disc, ce conţine 200000 de cuvinte.

Firma IBM a realizat produse-program pentru vorbirea curentă încă din ’96, unul dintre acestea fiind MedSpeak, destinat aplicaţiilor din radiologie. Tot firma IBM a pus la punct o tehnologie operaţională cu o simplă placă compatibilă Sound Blaster, VoiceType care permite câştigarea de timp şi ameliorarea productivităţii, furnizând o soluţie perfectă pentru persoanele care nu pot sau care nu vor să utilizeze tastatura. Cuprinde un dicţionar de bază de 35000 de cuvinte, la care se poate adăuga un dicţionar personalizat de până la 30000 de cuvinte, iar viteza de dictare este între 70 şi 100 de cuvinte pe minut. Avantajele sunt considerabile: nefiind obligaţi să privim ceea ce se întâmplă pe ecran, dictarea se poate face foarte bine pe teren sau în maşină (un cercetător poate lucra la microscop şi dicta simultan rezultatele, un avocat poate să-şi revadă dosarele şi să dicteze informaţiile corespunzătoare în acelaşi timp, fără să-şi ridice privirea de pe documentele sale).

2.2.2. Echipamente periferice de ieşire

În ceea ce priveşte echipamentele periferice de ieşire, cele mai frecvent utilizate sunt monitorul şi imprimanta, dar se mai pot folosi tabletele LCD, video-proiectoarele, proiectoarele cu LCD.

Monitorul şi placa video

Monitorul este un suport de ieşire pe care se afişează rezultatele prelucrărilor, mesajele pentru utilizator şi informaţiile despre starea sistemului.

După principiile de funcţionare există monitoare cu tub catodic (CRT), monitoare pe bază de cristale lichide (LCD), pe bază de plasmă şi elctroluminiscente. În ultimii 10 ani, atât tuburile catodice, cât şi partea electronică s-au îmbunătăţit continuu, imaginile fiind afişate din ce în ce mai bine, mai clare, cu rezoluţie şi culori mult mai bune. Noi tipuri de monitoare îşi fac apariţia, ecranele plate LCD câştigând din ce în ce mai mult teren, având tendinţa de a se impune ca standard de facto.

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

Monitoarele CRT, cu dimensiunile lor mari, încep să facă faţă din ce în ce mai greu concurenţei oferite de monitoarele cu cristale lichide. Acestea oferă avantajul unei calităţi mai bune a imaginii, nemaiexistând acea pâlpâire întâlnită în cazul tuburilor catodice care oboseşte ochiul. Desigur există monitoare CRT care la o viteză de reîmprospătare de 85 Hz, nu mai pâlpâie în mod vizibil. Dar la ecranele LCD această pâlpâire nu există, deoarece rata de reîmprospătare este zero Hz. Reîmprospătarea imaginii se face doar la schimbarea acesteia, dar nu contează, fiindcă în cea mai mare parte a timpului imaginea stă nemişcată. În plus, aceste monitoare nu emit radiaţie electromagnetică şi au un consum de energie foarte mic. Unul dintre parametrii cei mai importanţi ai acestor monitoare este durata de răspuns (response time) care variază între 15-30 ms.

Monitoarele pe bază de plasmă – GPD (Gas Plasma Display) şi PDP (Plasma Display Panel) asigură o imagine calitativă, o rezoluţie foarte bună, ecranul nu produce sclipiri ca tuburile cinescop, dar ele sunt monocrome, costisitoare şi contrastul imaginii este slab

Monitoarele electroluminescente utilizează o peliculă subţire de material special care licăreşte la trecerea curentului elctric.

Monitorul are următoarele caracteristici mai importante: dimensiune, definiţie, rezoluţie, număr de culori, grad de periculozitate al radiaţiilor pe care le emite, numărul de dimensiuni în care sunt afişate informaţiile.

Dimensiunea monitorului este caracterizată de mărimea diagonalei sale. Valorile tipice sunt de 14”, 15”, 17”, 19”, 21”, 22” şi 24” (inch; 1 inch=2,54 cm). Cele mai răspândite sunt monitoarele de 17”, cu tendinţa spre cele de 19”.

O imagine de pe ecran poate avea între 480000 şi 1920000 de pixeli. La ecranele obişnuite fiecare pixel este format la rândul lui din trei puncte colorate în roşu, verde, respectiv albastru. Dar aceste puncte sunt atât de mici încât de la distanţă culorile lor se compun, rezultând culoarea caracteristică fiecărui pixel. Distanţa între doi pixeli alăturaţi se numeşte definiţie (dot pitch). Definiţia se măsoară în milimetri. Cu cât distanţa dintre puncte este mai mică, cu atât imaginea este mai clară, fiind mai puţin granulată. Valorile tipice pentru definiţie sunt de 0,22-0,25 mm.

Rezoluţia reprezintă numărul de pixeli care pot fi afişaţi pe ecran, raportat la cele două axe. De exemplu, o rezoluţie de 800x600 pixeli, înseamnă că monitorul are 800 puncte pe orizontală şi 600 de puncte pe verticală. Cu cât rezoluţia este mai mare, cu atât imaginea este mai bine definită.

Imaginea obţinută pe ecran este reîmprospatată la anumite intervale de timp sau mai bine zis de un număr de ori pe secundă. Cu cât acest număr este mai mare, cu atât imaginea obţinută

67

este mai stabilă şi mai odihnitoare pentru ochi. Valoarea vitezei de reîmprospătare a afişării6

variază între 60 şi 200 Hz. Se recomandă valori mai mari de 85 Hz.Monitoarele tradiţionale afişează imaginea în două dimensiuni (2D), dar se fabrică şi

monitoare 3D care permit afişarea imaginii în trei dimensiuni prin polarizarea luminii şi folosirea unor ochelari speciali sau în mod holografic.

Perfecţionarea tehnologiilor de fabricaţie a redus substanţial intensitatea radiaţiilor emise de monitor. Monitoarele cu radiaţie redusă (Low Radiation) sunt nedăunătoare sănătăţii utilizatorului la folosirea lor raţională.

Majoritatea modelelor de monitoare permit reglarea diferiţilor parametri prin intermediul unui afişaj ce apare pe ecran (on screen display). Acesta permite ajustarea formei, dimensiunii şi poziţionării imaginii, ajustări ale saturaţiei de culoare, ale intensităţii şi luminozităţii acestora. În plus, monitoarele moderne sunt de tipul multisync, adică îşi ajustează singure proprietăţile imaginii, în funcţie de parametrii semnalului primit.

Pentru a îmbunătăţi capacităţile multimedia ale sistemelor de calcul, au apărut aşa-numitele monitoare multimedia, care sunt dotate cu boxe active şi microfon, oferind astfel o alternativă pentru boxele active cumpărate separat.

Interfaţa dintre monitor şi unitatea centrală este realizată de placa video. Există mai multe standarde video care precizează rezoluţia, numărul de culori şi viteza de reîmprospătare a imaginii. De exemplu, VGA (Video Graphics Array) care permite afişarea în 256 culori simultane cu o rezoluţie de 640 de pixeli pe orizontală şi 480 de linii pe verticală; SVGA (Super VGA)care poate afişa pornind de la 800 de pixeli pe orizontală şi 600 de linii pe verticală şi ajungând la 1280 de pixeli pe 1024 linii (sau mai mult în funcţie de performanţele monitorului şi plăcii video) în 16256 sau 16,7 milioane de culori afişate simultan (sunt cele mai răspândite la ora actuală), XGA (eXtendend Graphics Adapter) care permite afişarea în 65535 culori cu o rezoluţie de 640*480 sau 1024*768 etc. În prezent se utilizează doar monitoare din clasa SVGA, XGA şi superioare (SXGA – Super XGA, UXGA – Ultra XGA, WUXGA – Widescreen UXGA etc).

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

Imprimantele

Imprimanta este un suport periferic de ieşire care permite tipărirea rezultatelor prelucrării într-o formă lizibilă pentru om. Suportul folosit este hârtia.

Performanţele unei imprimante se exprimă prin următorii parametri: Rezoluţia - determină calitatea grafică a tipăririi şi se exprimă prin numărul de

puncte afişate pe inch (dots per inch – dpi). Există rezoluţie pe verticală (număr de puncte pe verticală) şi rezoluţie pe orizontală. Nu este obligatoriu ca cele două rezoluţii să fie egale. La imprimantele laser, de exemplu, rezoluţia poate fi de 600, 720, 1200 dpi, la cele cu jet de cerneală de 4800x1200 dpi, 5760x7200 dpi etc, la imprimantele matriceale de 240x144 dpi

Viteza de tipărire- reprezintă viteza de scriere a imprimantei şi se măsoară în caractere pe secundă (cps) la imprimantele lente şi pagini pe minut (ppm) la cele rapide (o pagină conţine aproximativ 2000 de caractere); poate fi de la 1 ppm până la 50 ppm sau mai mult.

6 Viteza de împrospătare se referă la frecvenţa cu care monitorul înlocuieşte liniile de electroni care apar pe ecran. Electronii activează granulele fosforescente roşii, verzi şi albastre care formează imaginea.

Dimensiunea maximă a hârtiei - este dată de formatul hârtiei pe care poate să 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 – desemnează capacitatea de memorie de tip RAM ataşată imprimantei. Informaţiile prelucrate de procesor sunt transmise din memoria internă pe magistrală la imprimantă. Viteza de prelucrare a procesorului este mai mare decât viteza de tipărire a imprimantei, imprimantele fiind considerate periferice lente. Memoria proprie a imprimantei permite stocarea acestor informaţii până în momentul în care vor fi tipărite, evitând astfel blocarea magistralei. Capacitatea memoriei unei imprimante laser, de exemplu, poate fi până la 416 Mo, dar pentru cele mai simple ea este de 8, 16, 32 sau 64 Mo.

Posibilităţile de extindere a setului de caractere au în vedere atât metode software, cât şi metode hardware (prin ataşarea unor dispozitive – casete cartridge) care conţin seturi suplimentare de caractere.

După modul de realizare a imprimării, respectiv după unitatea de informaţie tipărită la un moment dat, imprimantele sunt:

orientate pe caracter, orientate pe linie, orientate pe pagină.După tehnologia de tipărire utilizată, imprimantele sunt: mecanice, cu caractere selectate, matriciale, termice, cu jet de cerneală, laser.Imprimantele cu jet de cerneală şi laser reprezintă în pezent cele mai utilizate tipuri de

imprimante.Imprimantele cu jet de cerneală au fost introduse în 1976 de firma IBM. Pentru generarea

caracterului este necesară încărcarea şi deflexia electrostatică pe verticală a picăturilor de cerneală. Caracterul este generat coloană cu coloană. Ele necesită un sistem complex de circulaţie a cernelii. În funcţie de viteză se obţin diferite calităţi ale imprimării. Tipărirea se poate face şi în mai multe culori. Imprimantele cu jet de cerneală se produc în mai multe variante: cu jet continuu, cu jet intermitent, cu picături comandate. Principalele avantaje sunt preţul scăzut faţă de cele laser, lipsa totală a zgomotului şi calitatea deosebită a imprimării. Principalele dezavantaje sunt legate de calitatea deosebită care se cere hârtiei şi cernelii, precum şi fiabilitatea destul de scăzută.

Imprimantele laser, numite şi imprimante optice sau imprimante xerografice sunt cele mai răspândite în prezent pentru că sunt rapide, fiabile şi asigură o bună calitate a tipăririi. Ele folosesc pentru realizarea imprimării un suport intermediar, acoperit de o suprafaţă fotoconductivă. Funcţionarea lor este similară unui dispozitiv de copiere. O rază laser este dirijată către un tambur rotund, producând încărcarea electrică a unui şablon de particule. În mişcarea sa, tamburul preia un praf încărcat electric numit toner. Acesta aderă la foaia de hârtie şi creează textul sau imaginea corespunzătoare. Imprimantele laser au o rezoluţie foarte bună, viteză mare de lucru, fiabilitate sporită şi preţuri accesibile.

În prezent, producătorii de hardware se orientează spre realizarea unor echipamente care încorporează mai multe periferice (imprimantă laser, scaner, copiator, fax).

69

Plotter-ul

Plotter-ul (echipament de trasat) este un dispozitiv periferic care poate genera o imagine grafică pe un suport material (de obicei hârtie, calc sau film). El poate trasa linii continue, în timp ce imprimantele pot simula liniile prin tipărirea apropiată a unei serii de puncte. Trasoarele multicolore folosesc peniţe diferit colorate pentre trasarea desenelor color. De obicei, trasoarele sunt mult mai scumpe decât imprimantele şi sunt folosite în proiectarea asistată de calculator (CAD) şi în programele de prezentare grafică, unde precizia este foarte importantă.

Printre caracteristicile importante ale plotter-ului se numără: precizia cu care desenează; dimensiunea maximă a hârtiei pe care poate desena; setul de instrucţiuni pe care le poate executa; rezoluţia.

Sistemul COM (Computer Output Microfilm)

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

Tabletele LCD

Tabletele LCD sunt dispozitive realizate în tehnologia LCD (Liquid Cristal Display) care se racordează la ieşirea spre monitor a unui calculator şi se plasează deasupra unui retroproiector obişnuit. Ele sunt alcătuite dintr-o matrice de celule LCD, celule care lasă să treacă o cantitate variabilă din lumină emisă de lampa retroproiectorului, afişând astfel pe ecranul retroproiectorului imaginea la nivel de pixel existentă pe ecranul calculatorului.

După gama coloristică redată, tabletele LCD pot fi alb-negru, cu nuanţe de gri sau color.

Video-proiectoarele

Video-proiectoarele sunt dispozitive de afişare pentru proiecţia unor imagini video pe un ecran mare pentru un grup mai mare de persoane. Dimensiunea ecranului de proiecţie (1,5-7 m) se corelează cu puterea sursei luminoase (500-2300 lumeni) şi cu distanţa la care se proiectează.

Video-proiectoarele se bazează pe două tehnologii de afişaj: una presupune existenţa a trei tuburi catodice, de înaltă luminozitate şi cu distanţă focală mică şi alta utilizează trei matrici LCD, plasate în faţa unei surse de lumină puternice (lampă cu halogen) pentru proiectarea secvenţelor video după principiul afişării diapozitivelor sau filmelor.

Camera video

Nevoia de comunicare şi informaţie este o trăsătură caracteristică a omului, dar pentru o comunicare eficace şi rapidă este nevoie de tehnologie. Pentru aceasta, Internet-ul este mediul

perfect, dar pentru a-l exploata optim trebuie să ai la dispoziţie o bază tehnologică solidă. Cum ai putea însă să desfăşori o videoconferinţă fără o cameră de luat vederi? Ea este esenţială când ai nevoie de comunicare video.

Camera video are rolul de a prelua informaţia luminoasă a fiecărei secvenţe video captate, de a o transforma în informaţie electrică pe care o va aduce apoi într-o formă standard, cerută pentru un semnal video. Astfel, camera video descompune fiecare secvenţă video într-o succesiune de imagini fixe, iar fiecare imagine fixă este descompusă pe linii orizontale, iar în cadrul liniei, pe puncte individuale. Elementul cheie al camerei video este captatorul video, un dispozitiv de transfer de sarcină, CCD (Change Coupled Device).

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

În alegerea unei camere video trebuie avuţi în vedere următorii parametri: rezoluţie, sensibilitate la lumină, diafragmă, zoom, nivel de profunzime, raport zgomot/semnal util.

Placa de captură şi numerizare video

Placa de captură video (video capture card) permite înregistrarea de imagini cu ajutorul calculatorului. Plăcile de captură video pot fi utilizate pentru captarea imaginilor statice sau a cadrelor, caz în care funcţionează ca pelicula dintr-un aparat de filmat şi pentru captarea de filme întregi, caz în care calculatorul este legat la televizor, la un video-recorder sau la o cameră video.

Pentru digitalizarea semnalului video analogic se folosesc video digitizoarele care utilizează un convertor analogic-digital, preluând un semnal video de la un aparat video sau de la o cameră TV.

TV tuner-ul se prezintă sub forma unei plăci de extensie care realizează transformarea semnalului TV (NTSC, PAL sau SECAM) în semnal digital şi invers, putându-se astfel prelua şi înregistra pe calculator secvenţe video şi imagini statice din emisiunile TV, dar şi folosirea monitorului calculatorului pentru urmărirea canalelor TV şi a teletextului. TV tuner-ele sunt fabricate în mai multe variante: variante externe (TV-Box) care trimit semnalul decodat în intrarea video a plăcii grafice, variante built-in în placa grafică, variante care sunt extensie a plăcii video etc.

Pentru ascultarea posturilor de radio ce emit în banda de frecvenţă FM, în configuraţia calculatorului personal poate fi încorporat un FM tuner care facilitează audiţia acestor emisiuni.

Camera foto digitală

Până nu demult era necesar un echipament sofisticat pentru a realiza cu calculatorul o prezentare de diapozitive: filmele trebuiau developate, după care utilizatorul introducea imaginea în calculator cu ajutorul scanner-ului sau prin citirea unui Photo-CD în unitatea CD. Aceasta necesita atât un efort financiar considerabil, cât şi timp foarte mult.

În prezent există camere foto care permit cuplarea directă cu calculatorul printr-o interfaţă standard. Ele permit, imediat după apăsarea declanşatorului, preluarea directă a imaginilor, în diverse programe sau aplicaţii, pe calculator, sau, pur şi simplu, tipărirea pe hârtie. Camerele digitale nu au nevoie de film foto, ele stochează pozele electronic. Astfel, imaginile se pot transfera direct pe calculator şi aici se pot prelucra după dorinţă.

În locul în care este poziţionat filmul în aparatele clasice, camerele digitale au înglobate senzori CCD (Changed Couple Device), care se folosesc de altfel şi la scannere şi camere video.

71

Subiectul ce se doreşte a fi fotografiat este proiectat prin obiectiv, iar mii de fotodiode sensibile la lumină, aflate pe cip-ul CCD, preiau informaţia şi o descompun într-o mulţime de pixeli. Numărul acestor pixeli hotăreşte rezoluţia camerei foto, ceea ce este important pentru prelucrarea şi tipărirea ulterioară.

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

2.2.3. Echipamente pentru citirea directă a documentelor

Cititorul de bare de cod se utilizează în registratoarele de casă ale marilor magazine sau în biblioteci, fiind format dintr-un ansamblu de citire, emisie/detecţie a intensităţii luminoase. Preţurile (în cazul caselor de marcat) sunt marcate prin nişte bare de diverse dimensiuni şi nuanţe de la alb la gri şi apoi la negru. Avantajul acestor sisteme este simplitatea utilizării lor şi faptul că în sistemele tranzacţionale intense, cum ar fi casieriile marilor magazine nu mai trebuie tastat preţul. Pentru siguranţă, aceste sisteme sunt legate de tastaturi, ca în caz de indecizie, să se poată tasta datele.

Cititorul de caractere scrise cu cerneală magnetică (MICR - Magnetic Ink Character Recognition). Caracterele se imprimă cu o cerneală specială conţinând oxizi de fier. Trecând documentul sub un câmp magnetic puternic, acesta se magnetizează. Trecând apoi acelaşi document sub un cititor de caractere magnetice, caracterele sunt recunoscute de cititor. Aplicaţiile principale ale acestui sistem sunt în domeniul bancar. Aici, contul, suma disponibilă, precum şi alte informaţii sunt introduse şi decodificate de aceste dispozitive. Documentele magnetice sunt din ce în ce mai răspândite.

Scanerul este un dispozitiv care permite introducerea în sistem a textelor şi imaginilor grafice prin simpla scanare a documentului original, evitându-se astfel introducerea textului cu ajutorul tastaturii. Scanerul detectează diferenţele de strălucire a unei imagini sau a unui obiect, folosind o matrice de senzori. În majoritatea cazurilor, scanerul foloseşte o matrice liniară de asemenea senzori, de obicei dispozitive cu cuplaj de sarcină (CCD – Change Coupled Devices, dispozitive care transformă un semnal luminos în semnal electric), de ordinul sutelor pe fiecare inci, întinse pe o bandă îngustă pe toată lăţimea celei mai mari imagini care poate fi scanată.

Imaginea sau textul se preia sub forma unui anumit număr de puncte. Procedeul se numeşte digitizare. Suprafaţa de scanat se vizualizează pe toată lăţimea scanner-ului cu un tub luminiscent. Lumina reflectată va fi preluată de o serie de diode laser şi de fotodiode care înregistrează diferenţele luminos-întunecos şi le convertesc într-o combinaţie binară.

Există o mare varietate de scanere: scanere manuale (hand scanner), scanere plane (flat-bed scanner), scanere cu tambur (drum scanner), scanere video, scanere pentru diapozitive. Diferenţa dintre ele este dată de modul în care acestea deplasează senzorii în raport cu imaginea scanată. Aproape toate tipurile impun deplasarea mecanică a senzorilor peste imagine, dar sunt şi scanere care folosesc tehnologia video.

După ce a fost citită cu scanerul, imaginea poate fi prelucrată cu ajutorul calculatorului: mărită, micşorată, colorată, rotită, suprapusă cu alte imagini etc.

Scanerul este caracterizat de următoarele elemente:

Posibilitatea de producere a imaginilor color – În acest sens, scanerele sunt grupate în scanere color şi scanere monocrome (scanere cu tonuri de gri). Pentru multe aplicaţii scanările monocrome sunt suficiente (de exemplu, dacă doriţi să scanaţi texte în vederea recunoaşterii optice a caracterelor sau în vederea editării unor publicaţii atunci când rezultatele urmează să apară alb-negru).

Rezoluţia reprezintă numărul de puncte pe inci pe care le poate citi scanerul. Cu cât rezoluţia este mai mare, cu atât imaginea scanată va fi mai apropiată de cea reală. Un scanner cu posibilităţi minime începe de la 300 de puncte pe inci şi avansează în trepte uniforme cum ar fi 1200, 2400, 3600, 4800 de puncte pe inci, dar sunt şi scannere de până la 19200 dpi.

Viteza de scanare - Aproape toate scanerele moderne sunt echipamente cu trecere unică, ele având o singură sursă de iluminare ce se bazează pe filtrele elementelor fotodetectoare pentru sortarea culorilor. Scanerele cu trecere unică pot să opereze aproape la fel de repede ca şi modelele monocrome, deşi transferarea imaginilor de dimensiuni mari ce măsoară zeci de megaocteţi durează mai mult decât transferarea de imagini monocrome, de trei ori mai mici. Viteza de scanare poate fi de 1-60 pagini pe minut;

Domeniul dinamic reprezintă domeniul de culori (sau numărul tonurilor de gri de la negru la alb) pe care le poate distinge un scaner. Modalitatea obişnuită de exprimare a domeniului dinamic este profunzimea, adică biţii necesari pentru codificarea numărului maxim de culori. Scanerele obişnuite pot distinge 256 (8 biţi), 1024 (10 biţi) sau 4096 (12 biţi) de niveluri de strălucire în fiecare culoare primară. Ultimele modele au o adâncime de culoare de până la 48 de biţi.

Posibilitatea de recunoaştere a caracterelor de text, transformându-le în text, nu în imagini Imaginea scanată este memorată iniţial în format grafic. Pentru prelucrarea ulterioară cu un procesor de texte trebuie transformată într-un format text. Se foloseşte un software specializat OCR (Optical Character Recognition). Se pot recunoaşte bine literele foarte clare, scrise de obicei cu maşina de scris sau cu imprimanta. În cazul scrisului de mână recunoaşterea textului este mult mai dificilă. Primele programe OCR foloseau o tehnică numită corespondenţa matriceală. Calculatorul compară mici porţiuni din imaginea pe biţi cu modele stocate într-o bibliotecă în căutarea caracterului care semăna cel mai mult cu modelul de biţi scanat. Majoritatea sistemelor OCR actuale se bazează pe corespondenţa caracteristicilor. Aceste sisteme nu se limitează la comparare, ci analizează fiecare model de biţi scanat.

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

2.2.4. Echipamente periferice pentru redarea sunetelor

Placa de sunet

Apariţia şi dezvoltarea aplicaţiilor multimedia a determinat echiparea microcalculatoarelor cu plăci de sunet care permit cuplarea unor echipamente de înregistrare a sunetelor (microfon) sau de redare a acestora (difuzor, boxe). Prin intermediul unui software specializat se poate realiza editarea, redarea sau înregistrarea sunetelor în fişiere.

Numerele din calculator sunt considerate digitale, iar undele sonore sunt considerate analogice. Ca urmare, calculatorul nu poate înţelege şi reproduce undele sonore. Pentru a înregistra şi reda mesajele audio, placa de sunet conţine convertizoare de tip analogic-digital şi digital-analogic care realizează conversia semnalului electric în cod numeric şi invers.

Plăcile de sunet sunt folosite pentru redarea sunetelor şi a muzicii, ca parte a aplicaţiilor multimedia, pentru a înregistra sunete MIDI şi waveform, dar şi pentru recunoaşterea vocii.

73

Conform standardului MPC, o placă de sunet trebuie să aibă, în configuraţia minimală, o intrare pentru microfon, o interfaţă MIDI, capabilitate CD-audio, un sintetizator FM şi capacitatea de a reda muzică digitizată şi voce. Trebuie avută în vedere şi compatibilitatea cu Sound Blaster, în special când se doreşte utilizarea MPC şi pentru jocuri pe calculator.

Popularitatea tot mai largă a aplicaţiilor multimedia în ultimii ani a condus la dezvoltarea mai multor tehnologii de producere a plăcilor de sunet şi la creşterea competiţiei între producătorii acestor echipamente. Ca urmare a acestei tendinţe, plăcile de sunet au devenit din ce în ce mai sofisticate, preţul lor fiind în continuă scădere. Diferenţierea calitativă între plăcile de sunet actuale se face în funcţie de capacitatea acestora de a reda şi înregistra sunetele. Parametrii care determină performanţele plăcilor de sunet sunt: rata maximă de eşantionare şi rezoluţia plăcii. Rata de eşantionare indică de câte ori pe secundă se va lua o probă din semnalul audio, iar rezoluţia indică numărul de biţi disponibili pentru valoarea preluată. Rata de eşantionare 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). Rezoluţia este cuprinsă, de exemplu, între 0 şi 255 de biţi la plăcile de sunet pe 8 biţi şi între 0 şi 65535 de biţi la plăcile de sunet pe 16 biţi.

Plăcile de sunet mai oferă şi o serie de funcţii importante de control pentru operaţiile de creare şi 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 conectată placa.

Pentru redarea sunetelor, plăcile de sunet utilizează două tehnologii: sinteza FM şi sinteza wavetable (spectru de sunete). Sinteza FM vine de la frequency modulation (modulaţia în frecvenţă), adică manevrarea frecvenţelor pentru a le transmite la difuzoare. Sunetele create de placa de sunet nu seamănă cu cele create de instrumentele muzicale, muzica produsă în acest mod tinzând să sune artificial. La tehnologia wavetable, placa de sunet crează sunetul, pe baza unor înregistrări ale muzicii unor instrumente, sunetele fiind mai aproape de realitate; ea caută instrumentul potrivit într-un spectru de sunete şi crează sunetul instrumentului cerut, pe baza mostrei de sunet existente.

Standardul care s-a impus în lumea PC-urilor este Sound Blaster, dezvoltat de firma Creative Labs. Modelele iniţiale lucrau pe 8 biţi, iar rata de eşantionare atingea 15 kHz. Au urmat modele perfecţionate. Spre exemplu, modelul Sound Blaster Audigy 2 lucrează pe 24 biţi cu 192 KHz în stereo şi 96 KHz în 6,1 canale. Audigy 2 poate captura şi reda cele mai fine detalii ale sunetului folosind specificaţii tehnice de ultimă oră, dispune de tehnologia EAX Advanced HD care oferă realism audio fără precedent în jocuri, filme sau muzică, prin reverberaţii, trecere realistă între medii audio virtuale, procesarea simultană 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 înregistrări DVD-Audio de o calitate uimitoare. Sound Blaster Audigy 2 oferă un excepţional raport semnal zgomot de 106dB şi este singura interfaţă 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 adaugă o incintă acustică suplimentară, centru spate, pentru realism îmbunătăţit în poziţionarea 3D audio.

În rândurile ce urmează sunt prezentate tehnologiile de ultimă oră din domeniul plăcilor de sunet.

DVD-AUDIOSingura soluţie destinată calculatoarelor personale care permite suport pentru rezoluţia

avansată audio oferită de fidelitatea pe 24 biţi cu 192KHz în stereo şi 96KHz în 5.1. Ca termen de comparaţie CD-ul Audio oferă 16 biţi cu 44,1KHz.

Audio Advanced HD pe 24 biţi

Cea mai bună calitate întâlnită la un Sound Blaster, rivalizând aparatura profesională de casă în muzică, jocuri sau filme. Procesarea audio pe 24 biţi, în muzică, filme şi aplicaţii multimedia asigură cea mai ridicată calitate sunetului.

Certificare THXAudigy 2 este prima şi singura placă de sunet certificată până în acest moment ca fiind

conformă cu testele de calitate şi performanţă impuse de cunoscuta companie THX. Compania americană a certificat până acum săli de proiecţie (cinematografe) şi aparatură profesională audio.

Sunet pe 6.1 canaleExperienţă audio multi-canal îmbunătăţită pentru MP3-uri, CD-uri, jocuri 3D cu suport

DirectSound şi filme Dolby Digital EX. Audigy 2 sporeşte imersiunea experienţei audio cu direcţionalitate şi percepţie ambientală îmbunătăţite oferite de canalul suplimentar amplasat centru / spate. Dolby Digital prevede 5.1 canale prin incinte: faţă şi spate (stânga şi dreapta), subwoofer şi central faţă.

Creative MediaSourceAplicaţie pentru redarea de fişiere audio, cu caracteristici superioare pentru gestionarea

bazei de date cu muzică: căutare, control automat al volumului şi reducerea zgomotului de fond.

Înregistrare/redare audio cu specificaţiile 24 biţi/96 KHz Audigy 2 poate captura şi reda cele mai fine detalii ale sunetului folosind specificaţii

tehnice de ultimă oră. Suportul MIDI extins este oferit de latenţa redusă de 2 ms.

EAX ADVANCED HDTehnologie care oferă realism audio fără precedent în jocuri sau la rularea unui fişier

audio prin reverberaţii, trecere realistă între medii (peşteră à încăpere din lemn), putere de procesare a mai multor efecte audio simultan.

Microfonul şi difuzoarelePuntea dintre lumea electronică a datelor audio (analogice şi digitale) şi lumea mecanică

a sunetelor este realizată de traductoarele acustice: microfonul care converteşte sunetele în semnale audio şi difuzoarele ce realizează conversia semnalelor audio în sunete. Toate plăcile de sunet au intrări pentru microfon care permit înregistrarea de voci în mediul digital. Astfel, se pot folosi transcrierile digitale ale vocii pentru a le încorpora în prezentări multimedia sau pentru a realiza diverse adnotări vocale în foi de calcul sau în alte fişiere. Pentru a crea sunete care pot fi auzite, calculatorul are nevoie de difuzoare.

Difuzoarele de frecvenţă joasă (woofer) operează la cele mai joase frecvenţe (mai mici de 150 Hz), iar cele de frecvenţă înaltă (tweeter) lucrează cu frecvenţe asociate sunetelor ascuţite (de la 2000 Hz în sus). Difuzoarele subwoofer extind posibilităţile de producere a frecvenţelor joase ale unui sistem de sunet dintr-un calculator. Difuzoarele pot fi active, când includ un amplificator sau pasive atunci când nu au un astfel de dispozitiv.

În prezent se produc şi sisteme dotate cu difuzoare plate, fabricate după o nouă tehnologie care oferă o senzaţie de realitate incredibilă.

75

2.2.5. Echipamente şi suporturi pentru stocarea datelorUna din problemele actuale în domeniul informatic este şi cea a stocării şi regăsirii

informaţiei, apariţia unor suporţi de informaţii de mare capacitate impulsionând evoluţiile din domeniu.

La începutul anilor ‘90, PC-ul era echipat cu un hard disc de 100 MB şi o unitate de dischetă de 1,44 MB. Astăzi s-a ajuns până la 400 GB pe hard disc, dar alături de acelaşi bătrân floppy de 1,44 MB. Cum a supravieţuit acesta din urmă? Alternativele au existat. Câteva echipamente (Iomega Zip, LS-120 SuperDisk sau Syquest EZ Flyer) au fost puse la încercare pentru a înlocui acest floppy de neînlocuit. Sony realizează un echipament HiFD la 200 MB, care este citit de drivere interne sau externe noi.

În prezent sunt destul de multe tehnologii de stocare pe disc de calitate, având şi un randament atractiv pe piaţă. CD-ul cu posibilitate de rescriere este aproape cel mai răspândit format, deşi doar pe termen scurt. Unităţile CD-RW nu mai sunt astăzi o noutate. În următorii ani, mai toate PC-urile care vor fi vândute vor citi de pe DVD-ROM Cu certitudine, există un aspect de care nu trebuie să ne temem în privinţa unităţilor de stocare: puterea de înmagazinare a datelor va creşte ameţitor de repede.

După modul de înregistrare, suporţii se împart în suporţi ce folosesc informaţia analogică (aici se încadrează casetele video, videodiscul – Laser Disc, benzile de magnetofon) şi suporţi de informaţie numerică (digitală). Suporţii de informaţie numerică pot fi suporţi de informaţie digitală neinformatică (CD-audio, Mini Discul, lansat de Sony în 1992, Rotary Digital Audio Tape, Digital Compact Cassette) care lucrează cu informaţie numerică, dar nu sub formă de fişiere în sens informatic şi suporţi de informaţie numerică informatizată, reprezentaţi de CD-ROM şi variantele descinse din acesta, CD-I (Compact Disc Interactive), CDTV (Commodore Dynamic Total Vision), Photo CD, Video CD.

2.2.5.1. Echipamente periferice şi suporturi magnetice

Pentru memorarea unor volume mari de date, care să poată fi regăsite rapid se folosesc echipamente periferice care utilizează în esenţă suporturi magnetice.

Din punct de vedere al accesibilităţii, suporturile magnetice se împart în două categorii:

suporturi magnetice adresabile (discuri magnetice); suporturi magnetice neadresabile (benzi magnetice).

Discuri magnetice şi unităţi de discuri magnetice

În configuraţia actuală a calculatoarelor discul magnetic este cel mai utilizat. Unităţile de discuri magnetice sunt echipamente periferice care mediază schimbul de date şi informaţii între suport (disc magnetic) şi sistemul de calcul.

Datele sunt înregistrate pe disc sub forma unor octeţi memoraţi ca şiruri de cifre binare (zone magnetizate şi nemagnetizate). Aceste şiruri sunt aşezate circular, de-a lungul pistelor. Pistele pe discurile magnetice sunt circulare şi concentrice (formatul CAV), corespunzând unei poziţii a capului de citire-înregistrare. Prin convenţie, pistele sunt numerotate, începând cu zero, de la marginea exterioară a discului. O porţiune dintr-o pistă se numeşte sector. Sectorul este unitatea fundamentală de memorare a informaţiei pe disc. Sectoarele sunt numerotate începând cu cifra 1; sectorul 0 este rezervat pentru identificare, nu pentru stocare. Numărul de octeţi pe sector depinde de tipul discului, dar în general este o putere a lui 2, adică 128, 256, 512, 1024... O dischetă de 3,5 inch de 1.44 Mo, de exemplu, are 80 piste/faţă, 18 sectoare/ pistă, 512 octeţi/sector. Discurile dure au un număr variabil de feţe şi piste, în funcţie de performanţele

discului. Capacitatea sectoarelor cea mai des întâlnită în industria hard-discurilor pentru calculatoarele personale este cea de 512 octeţi/sector. Un sector poate fi accesat direct după adresa de sector, determinată de numărul pistei şi numărul sectorului de pistă.

Un alt concept vehiculat mult este cel de cilindru, respectiv cilindru virtual. Prin cilindru virtual se înţelege ansamblul pistelor pe un echipament cu mai multe discuri care pot fi accesate fără a mişca capul de citire-înregistrare. Altfel spus, cilindrul este ansamblul pistelor care corespund unei poziţii a capetelor de citire-înregistrare de pe toate pistele. Un floppy disc cu două feţe are un număr de cilindri egal cu jumătate din numărul pistelor.

Discurile magnetice se clasifică după mai multe criterii: după capetele de citire/înregistrare; după modul de grupare; după materialul din care sunt făcute, etc.

După capete sunt: discuri cu capete fixe, la care capetele sunt fixate; discuri cu capete mobile, la care capetele se mişcă solidar, câte unul pe fiecare faţă.După modul de grupare: discuri amovibile (care se pot grupa în pachete); discuri inamovibile, care sunt independente, deci nu se grupează în pachete.După materialul din care este făcut discul, avem: discuri dure, la care platanele sunt făcute dintr-un material dur, de obicei dur-

aluminiu; discuri flexibile, la care discul este realizat din material plastic.Corespunzător tipurilor de suport, unităţile de discuri magnetice se clasifică în: unităţi de disc flexibil (floppy discuri); unităţi de disc hard (dur sau Winchester); unităţi de disc amovibil (Jaz, Zip, SyQuest).

Discul flexibil

Discul flexibil reprezintă suportul clasic de stocare la microcalculatoare.Unităţile de disc flexibil (floppy disc) sunt folosite pentru a înregistra date pe dischete

care apoi vor putea fi citite pe acelaşi tip de unitate. Discul flexibil a fost creat în 1967, în laboratoarele IBM din San Jose de un colectiv condus de Allan Shugart.

Unitatea de disc flexibil are în structură următoarele componente: două capete de citire/înregistrare, pentru a utiliza ambele feţe ale dischetei; un dispozitiv de acţionare a capetelor; un motor de antrenare a dischetei (360 rot/min); un bloc de comandă care asigură coordonarea funcţionării componentelor şi

supervizarea operaţiilor de citire/scriere.Dischetele sunt folosite pentru păstrarea programelor şi a fişierelor de date de mici

dimensiuni, pentru arhivări, precum şi pentru transferul de diferite date şi programe între calculatoare. Ele nu necesită condiţii speciale de păstrare, dar este indicat să fie păstrate în locuri ferite de acţiunea unor câmpuri magnetice puternice sau în apropierea unor surse de căldură deosebite. De asemenea, este indicat ca din când în când informaţiile să fie rescrise pe dischete, pentru a nu se pierde.

Dischetele se întâlnesc în diferite variante 2,5”, 3,5”, 5,25” şi 8” (în prezent cele de 5,25” şi 8” nu se mai utilizează). Primele dischete erau folosite pe o singură faţă (SS - Single Side). Actualmente toate unităţile de discuri flexibile permit utilizarea simultană a ambelor feţe (DS -

77

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 numărul de piste şi de densitatea de înregistrare. Din punct de vedere al densităţii de înregistrare deosebim următoarele categorii de discuri flexibile:

simplă densitate (Simple Density - SD); dublă densitate (Double Density 2D sau DD); înalta densitate (High Density - HD); densitate cvadruplă (Quad Density -QD); densitate extra înaltă (Extra High Density - ED).O dischetă poate fi utilizată numai dacă a fost formatată în prealabil, fiind împărţită în

piste şi sectoare. Actualmente dischetele comercializate sunt gata formatate. Capacitatea dischetei este stabilită în timpul formatării. Formatarea se poate realiza prin comenzi ale sistemului de operare.

Deşi sunt suporturi lente şi limitate din punct de vedere al capacităţii, dischetele şi unităţile de discuri flexibile se regăsesc în toate configuraţiile actuale ale microcalculatoarelor. Aceasta se explică prin costurile reduse ale suportului şi echipamentului periferic, uşurinţa în gestionare, precum şi adresabilitatea şi posibilitatea de interschimbabilitate a suportului între sisteme de calcul diferite.

Începând cu mijlocul anilor ’90 se fabrică şi discuri flexibile de capacităţi mult mai mari. Astfel, în 1995 firma Imation a lansat pe piaţă discheta de 120 MB numită LS-120 şi unităţi de disc adecvate - Super Disk Drive. Capacitatea de memorare de 120 MB a fost obţinută prin combinarea tehnologiilor optice şi magnetice. Prin această tehnologie se asigură o densitate de 2.490 piste/inch faţă de 135 piste/inch la dischetele de 1.44Mb. Pistele de date sunt scrise şi citite magnetic. Unitatea de dischetă LS-120 dispune de capete de citire duble care îi permite să scrie şi să citească atât dischete LS-120, cât şi dischetele standard de 1.44MB. De asemenea, viteza de rotaţie a suportului este mai mare decât în cazul oricăror alte dischete, ceea ce permite obţinerea unor rate de transfer mai mari7. Ulterior s-au realizat şi dischete cu capacitatea de 240 Mo. Corporaţia Sony fabrică unităţile de disc flexibil HiFD cu o capacitate de 200 Mo la dimensiunea dischetelor de 3,5”.

Unităţile de discuri Winchester

Unitatea de hard disc este un dispozitiv de memorie externă închis ermetic care poate păstra o cantitate foarte mare de informaţii din sistem. Ea se bazează pe reunirea într-un singur ansamblu a capetelor de citire-scriere şi a discurilor, acestea fiind încasetate pentru a asigura o mai bună protecţie la factorii perturbatori.

Aceste unităţi au fost introduse de IBM în 1974 şi au primit denumirea de discuri Winchester. Unitatea de hard disc are mai multe discuri care se rotesc cu viteze de la 3600 rot/min în sus, montate unele peste altele şi capete care se mişcă deasupra discurilor înregistrând informaţiile pe piste şi sectoare. Spre deosebire de floppy discuri, la care capetele de citire/înregistrare se aşează pe disc, la hard disc-uri acestea nu ating suprafeţele discurilor în timpul funcţionării normale, plutind pe o pernă de aer, numită şi lagăr de aer.

Pentru a putea fi folosit, un hard-disc trebuie să fie formatat, adică trebuie definită o structură recunoscută de sistemul de operare. Formatarea unui hard-disc presupune trei etape:

formatarea la nivel inferior sau formatarea fizică; formatarea la nivel superior sau formatarea logică partiţionarea.

7 Nagy, C., Tehnologii optice, PC REPORT România, nr. 43, 1996, p. 31

Formatarea fizică constă în crearea sectoarelor fizice pe disc. Sectoarele sunt create şi completate cu marcajele de adrese folosite pentru identificare, respectiv cu porţiuni de date.

Formatarea logică reprezintă adaptarea discului la cerinţele sistemului de operare. În timpul formatării logice, pistele discului sunt împărţite în sectoare, numărul acestora depinzând de tipul unităţii. Transferul dintre periferic şi memoria tampon asociată se realizează pe unităţi numite blocuri fizice sau clustere. Un cluster este format din unul sau mai multe blocuri. Dimensiunea clusterelor se stabileşte la formatare, dar trebuie să fie o putere a lui 2.

Partiţionarea segmentează discul în mai multe regiuni sau discuri logice, numite partiţii, care pot conţine fişiere ale aceluiaşi sistem de operare sau ale unor sisteme de operare diferite.

Parametrii principali ai unei unităţi de hard disc sunt: capacitatea de memorare, timpul mediu de acces, rata de transfer şi viteza de rotaţie.

Capacitatea de memorare este în funcţie de diametrul discurilor, numărul de discuri, numărul de cilindri, densitatea de înregistrare. Capacitatea maximă de memorare a crescut de la 20 MB până la sute de Go.

Timpul mediu de acces, exprimat de obicei în milisecunde, este durata necesară pentru deplasarea capetelor de citire-scriere între doi cilindri oarecare. În general se consideră că un disc cu timp de acces sub 20 de milisecunde este rapid. Timpul de acces (mediu) a scăzut de la 85 ms la mai puţin de 3,6 ms8.

Rata de transfer reprezintă viteza cu care unitatea şi controllerul pot să trimită datele către sistem. Viteza cu care sunt transferate informaţiile a crescut de la 102 Kb/s la aproape 400 Mb/s la unităţile moderne cele mai rapide.

Viteza de rotaţie. În funcţionare discurile se rotesc permanent cu o viteză constantă. Vitezele de rotaţie uzuale la diferite tipuri de hard-discuri sunt de 5400 rotaţii/minut, 7200 rotaţii/minut, 10000 rotaţii/minut, ajungând chiar la 15000 rotaţii/minut.9 Creşterea vitezei de rotaţie determină mărirea ratei de transfer.

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

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

Interfaţa ATA, denumită şi IDE (Integrated Drive Electronics) prevede includerea controlerului în unitatea de disc. La o interfaţă ATA pot fi conectate cel mult două unităţi periferice şi se recomandă pentru calculatoare desktop, de folosinţă individuală. Există 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 serială (SATA).

Interfaţa SCSI poate fi: SCSI-1 (1986) deja depăşită, SCSI-2 (Fast SCSI, Wide SCSI, Fast&Wide SCSI), SCSI-3 (Ultra SCSI, Wide Ultra SCSI, Ultra 160, ULTRA 320). Ea asigură viteze de transfer a datelor de la 10 Mops la SCSI-1 la 320 Mops la Ultra 320 SCSI, permiţând conectarea mai multor unităţi periferice (8, 16 sau chiar 32).

Performanţele unui HDD sunt dictate de mult mai mulţi factori, nu numai tip de interfaţă, magistrală sau viteză de transfer. În criteriile de performanţă se regăsesc măsuri ca timpul mediu de căutare, densitatea pe suprafaţă, rotaţii pe minut, dimensiunea memoriei cache a HDD etc. Alegerea unui HDD trebuie să ţină cont de mai mulţi factori, cum ar fi: volum de date, viteză de lucru, disponibilitate, număr de unităţi etc. De exemplu, pentru servere se folosesc unităţi SCSI ULTRA WIDE sau ULTRA 160, cu viteze de rotaţie de 10.000 rpm sau 15.000 rpm, cu o memorie cache mai mare de 2 MB (de exemplu 8 MB).

8 Cheetah X15 - 3,6 ms9 Cheetah X15 – 15000 rpm

79

Unităţile de discuri amovibile

Discurile amovibile (detaşabile) sunt discuri care pot fi separate de echipamentul de citire/scriere şi transportate de la un calculator la altul. Se utilizează sub forma unor pachete sau cartuşe de discuri magnetice.

Tot mai multe companii şi-au întors privirile spre produsele de stocare amovibile pentru a-şi acoperi propriile necesităţi de stocare, securitate a datelor şi transport10. Aceste unităţi sunt mai puţin utilizate la ora actuală decât unităţile de discuri Winchester; ele oferă posibilitatea de a stoca date sau programe mai puţin utilizate, pentru a le putea transporta de la un calculator la altul (ca şi în cazul unităţilor de disc flexibil). Tehnologia folosită de unităţile de discuri amovibile fiind foarte asemănătoare cu cea a hard-discurilor, nu sunt deloc surprinzătoare performanţele de capacitate şi viteză de rotaţie atinse de discurile amovibile, ceea ce le oferă o poziţie solidă pe piaţa suporturilor magnetice. Un lucru pare a fi cert: lupta dintre noile dispozitive de stocare amovibile şi venerabilele unităţi floppy va avea implicaţii atât în rândul utilizatorilor, cât şi în cel al dezvoltatorilor de software.

Firma Iomega s-a impus pe piaţă prin discurile Zip, Jaz şi Click!. Unităţile de discuri Zip au o capacitate de stocare de 100 Mo, 250 Mo sau 750 Mo şi o viteză de transfer de până la 1,5 Mbps. Unităţile 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! oferă o capacitate de stocare de 40 MB.

Benzi magnetice şi unităţi de bandă magnetică

Benzile magnetice, sub formă de role şi casete sunt suporturi neadresabile şi reprezintă cele mai ieftine suporturi pentru memorarea unor volume mari de date. Banda magnetică este suportul ideal pentru arhivarea datelor, respectiv pentru păstrarea copiilor de siguranţă a fişierelor şi a bazelor de date. Principalele dezavantaje ale benzii magnetice sunt neadresabilitatea şi viteza scăzută de lucru.

Unităţile clasice de bandă magnetică aveau în structură două role, banda derulându-se de pe o rolă pe cealaltă în timpul exploatării. Dispunerea datelor pe suport se face în blocuri de date separate de spaţii libere (gap-uri) cu rol în antrenarea şi citirea benzii. La microcalculatoare, benzile magnetice sunt utilizate sub forma casetelor sau cartuşelor cu bandă care ajung la capacităţi de stocare de ordinul sutelor de gigaocteţi11. Unitatea de bandă magnetică asociată se numeşte streamer.

Banda magnetică ca suport de arhivare a datelor este disponibilă şi sub forma bibliotecilor de benzi. Acestea permit automatizarea procesului de salvare/arhivare prin care se diminuează considerabil timpul afectat acestei activităţi. Tehnologiile benzilor magnetice pot fi clasificate astfel12: biblioteci DLT (Digital Linear Type), biblioteci de 4 mm şi 8 mm.

Biblioteca DLT reprezintă una din cele mai noi tehnologii în industria de salvare/arhivare şi oferă următoarele avantaje:

oferă cea mai mare capacitate de memorare/cartuş, respectiv 40-80 GB/cartuş; utilizează tehnica de memorare în serpentină, în contrast cu tehnologia de

scanare elicoidală cu capete rotative, ce permite citirea şi scrierea simultană a datelor pe mai multe canale şi cu viteze mai mari;

10 Sabău, M., Dispozitive de stocare amovibile, Byte, iunie 1997, p. 101 11 Unitatea internă de bandă magnetică IBM Internal SCSI Tape Drive foloseşte cartuşe cu capacitatea de 20 Go fără compresie şi 40 Go cu compresia datelor, unitatea externă de bandă magnetică IBM 3592 J1 A foloseşte cartuşe cu capacitatea de 300 Go fără compresie şi 900 Go cu compresia datelor12 Kane, J., Hudson, D., Bender, M. , 12 biblioteci de benzi pentru arhivare în reţea, BYTE, vol. 2, nr.8/1996

timpul de viaţă de 30 de ani egalează stocarea de tip magneto-optică ceea ce le face ideale pentru arhivarea datelor.

Bibliotecile de 4 mm reprezintă o tehnologie mai veche, cu scanare elicoidală, în care banda este poziţionată oblic, dar care oferă numeroase avantaje:

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

asigură un cost foarte scăzut/megaoctet arhivat.Banda magnetică de 8 mm are cea mai mare utilizare în domeniul camarelor video

miniaturizate. Pe piaţa calculatoarelor a fost introdusă în 1987 de către Exabyte Corporation. În prezent capacitatea lor de stocare este de 5 MB fără comprimare şi 10 MB cu comprimare.

Stocarea datelor pe banda magnetică este una dintre primele metode folosite în lumea calculatoarelor. Deşi ea pare oarecum perimată, tehnologiile ce folosesc banda magnetică se dezvoltă continuu, datorită avantajelor oferite de către aceasta:

cel mai ieftin (cost/MB) suport cu citire-scriere; dimensiuni mici; capacităţi de memorare mari; metodologia şi software-ul de backup evoluate şi robuste; gradul de standardizare a formatelor ridicat13.Copia de siguranţă a datelor (backup) este o componentă strategică a unui sistem

informatic, asigurându-i capacitatea de reintrare în funcţionare în timp util, în urma apariţiei unor incidente sau catastrofe. Avantajele prezentate mai sus determină utilizarea casetelor magnetice să fie în majoritatea cazurilor, soluţia optimă de backup.

În momentul de faţă sunt mai multe tehnologii de stocare a datelor pe casete magnetice: Data Cartridge (DC), Digital Data Storage (derivată din DAT),Travan, Advanced Intelligent Tape (AIT). Tehnologiile Data Cartridge şi Digital Data Storage derivă din tehnologiile utilizate de caseta audio obişnuită. Tehnologia Data Cartridge este orientată spre îmbunătăţirea performanţelor casetei, păstrând mişcarea liniară a benzii în raport cu ansamblul de citire-scriere. Tehnologia DDS foloseşte mişcarea elicoidală a benzii faţă de capetele de citire-scriere în două variante ale casetei: cu lăţimea benzii de 4mm (dimensiunea casetei audio) şi lăţimea benzii 8mm (dimensiunea casetei video VHS)14. Tehnologia Travan a fost introdusă în anul 1995 pentru a mări capacitatea minicartuşelor prin mărirea dimensiunii lor astfel încât acestea să poată conţine o cantitate mai mare de bandă. Capacitatea de stocaj a crescut astfel la 8 GB. Tehnologia AIT foloseşte scanarea elicoidală şi o lăţime de bandă de 8 mm pentru creşterea densităţii de stocare şi un mecanism de citire/scriere mult mai eficient. Ea permite înregistrarea în condiţii de siguranţă, pe baza tehnicilor de compresie, de la nivelul zecilor de GB până la 160 GB la unităţile din a treia generaţie, cu un factor de compresie de 2.6:1. Bibliotecile AIT (cu 8 cartuşe) pot stoca până la 2,08 TB comprimat.

2.2.5.2. Echipamente periferice şi suporturi optice

Nevoilor tot mai mari de memorii externe pentru stocarea şi arhivarea informaţiilor multimedia le răspund discurile optice şi memoriile magneto-optice. Discul optic dispune de o mare capacitate de stocare, fiind adecvat arhivării sigure a informaţiilor pe o mare perioadă de timp deoarece nu poate fi şters. Memoriile magneto-optice dispun, pe lângă capacitatea de memorare remarcabilă, şi de posibilitatea de a fi înscrise şi şterse de utilizator.

13 Cruceanu, D., Casetele magnetice, PC REPORT România, nr.43, 1996, p. 2514 Idem, p. 26

81

Suportul fizic pentru discurile optice este realizat din material plastic acoperit cu o peliculă metalică, de obicei oxid de aluminiu. Stocarea informaţiei sub formă numerică este făcută prin amprente minuscule care pot fi citite prin intermediul unui fascicol de raze laser.

În 1982 au apărut primele CD-uri audio, iar în 1985 CD-ROM-ul cucereşte piaţa. Dacă iniţial la microcalculatoare au fost utilizate doar discuri optice de tip CD-ROM, în prezent sunt folosite şi discuri optice ce pot fi scrise sau discuri optice reinscriptibile. Cei mai importanţi producători sunt Sony, Philips, Maxell, Verbatim, TDK, HP.

Unităţi de disc CD-ROM

Întrucât majoritatea aplicaţiilor care sunt comercializate sunt livrate pe discuri CD-ROM, unităţile de CD-ROM au devenit o componentă de bază a calculatorului. Elementele din multimedia, cum ar fi filmele video şi sunetul, necesită mult spaţiu pentru stocare. Deoarece discurile CD-ROM îl au din belşug, ele au devenit cea mai cunoscută metodă de stocare de date pentru aplicaţiile multimedia. În mod natural, micul disc argintiu constituie factorul care a permis explozia tehnologiei multimedia în lumea calculatoarelor personale15.

CD-ROM-ul tinde să devină cel mai popular mediu de distribuţie al produselor software, atât pentru preţul scăzut, cât şi pentru fiabilitatea ridicată şi capacitatea de stocare relativ ridicată.

Discul CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) reprezintă un mediu de stocare asemănător dischetelor, dar cu o capacitate de stocare mult mai mare. Avantajele utilizării CD-ROM sunt numeroase: capacitatea mare de stocare (de aproximativ 700 MB), stabilitatea datelor (CD-ROM nu poate fi modificat, garantându-se astfel stabilitatea datelor pe disc). Dezavantajul lor constă în imposibilitatea scrierii ulterioare pe disc şi în viteza redusă de transfer: CD-ROM este de 10 de ori mai lent decât hard-discul, ceea ce explică de ce mulţi utilizatori nu au renunţat la suportul magnetic pentru date. Aceasta se datorează faptului că la CD-ROM capul de citire optic are o masă substanţial mai mare decât mecanismul foarte uşor al hard-discurilor. Este adevărat că viteza unităţilor CD-ROM a fost mărită permanent. Standardul MPC-1 prescria o viteză de transfer de 150 KB pe secundă, dar astăzi există unităţi care transferă informaţiile cu 7800 KB pe secundă.

Astăzi, orice calculator este dotat cu o unitate CD-ROM care permite instalarea driverelor, răsfoirea enciclopediilor electronice, vizionarea de filme şi prezentări multimedia etc. Unităţile CD-ROM sunt mereu îmbunătăţite, goana după viteze de transfer din ce în ce mai ridicate şi timpi de acces mai mici fiind remarcabilă.

Diferenţa dintre modul de înregistrare pe discul magnetic şi cel de pe CD-ROM este că, în timp ce la primele, datele se înregistrează pe piste concentrice, la CD-ROM, sectoarele se înregistrează continuu (în formă de spirală).

Cele două caracteristici de bază care definesc o unitate CD-ROM sunt timpul de acces şi rata de transfer a datelor. Timpul de acces reprezintă numărul de milisecunde de care are nevoie unitatea pentru a găsi şi citi o cantitate de informaţie. Cu cât acest număr este mai mic, cu atât unitatea este mai rapidă. La versiunile moderne acest timp este sub 100 ms, ceea ce înseamnă totuşi cam de zece ori mai mult decât în cazul hard-discurilor obişnuite. Rata de transfer a datelor reprezintă viteza cu care o unitate CD-ROM preia datele de pe disc şi le transmite calculatorului. Cu cât numărul este mai mare, cu atât unitatea este mai bună. Vitezele sunt exprimate, de obicei,

15 Nu confundaţi CD-ROM-ul cu Audio-CD-ul pentru că, deşi au acelaşi aspect, acestea nu folosesc aceeaşi tehnologie de înregistrare şi de citire. Practic, orice CD audio poate fi ascultat folosind unitatea CD-ROM a unui calculator, echipat bineînţeles şi cu o placă de sunet şi o pereche de boxe, dar niciodată un CD-ROM nu va putea fi citit de un CD Player, adică de un cititor de CD cum sunt cele integrate în echipamentele uzuale de redare a muzicii, combine muzicale etc.

ca un multiplu al vitezei unităţii CD-DA originale: 1X, 2X, 4X, 6X...52x. Cele mai întâlnite rate de transfer sunt în prezent 40, 48 şă 52x. Totuşi se pare că s-au cam atins, chiar depăşit, limitele actualei tehnologii. Deja a apărut o nouă generaţie de unităţi CD-ROM care a urcat rata maximă de transfer la 72x datorită noii tehnologii pe care o aplică şi anume: citirea se face cu mai multe capete şi nu cu unul singur cum este soluţia tehnică la unităţile CD-ROM obişnuite.

Ca urmare a măririi colecţiilor de CD-uri a apărut ideea schimbătoarelor de discuri. Astfel, în unitatea de CD-ROM pot fi încărcate mai multe discuri la care puteţi avea acces direct printr-o simplă apăsare de buton. Primele schimbătoare de discuri CD-ROM erau derivate din cele folosite pentru sistemele stereo (firma Pioneer a fost cea care a creat primul schimbător de discuri, adaptând cartuşul propriu de şase CD-uri pentru a fi utilizat de calculatoare). În prezent există schimbătoare de discuri cu şi fără cartuşe.

Una din cele mai frecvente utilizări a CD-ROM este distribuirea de documentaţii, manuale sau alte texte de dimensiuni foarte mari. Forma obişnuită de prezentare este cea de hypertext. Aceasta înseamnă posibilitatea de deplasare rapidă, în cadrul textului, de la o problemă la altele cu care se află în legătură. În felul acesta se uşurează regăsirea informaţiilor necesare. În programele multimedia, hypertextul este un cuvânt subliniat sau scris cu altă culoare. Dacă se execută un clic sau un dublu clic pe cuvântul respectiv, programul oferă informaţii suplimentare în legătură cu acesta. Există mai multe metode de a realiza conversia unui text obişnuit în hypertext, utilizând programe adecvate. Cele mai multe dintre ele se bazează pe SGML (Standardized General Markup Language) care permite marcarea unor zone de text pentru a indica salturile posibile16.

În mod evident acest tip de disc este utilizat în domenii în care este necesar să se transporte cantităţi mari de date ce nu sunt supuse modificărilor. Printre aceste domenii se numără bibliotecile (pentru cataloage şi referinţe), finanţele (pentru baze de date), industriile constructoare de maşini (pentru manuale de service), informatica (pentru distribuirea software-ului şi a documentaţiilor), precum şi piaţa bunurilor de larg consum (pentru jocuri video sau computer)17.

Spre deosebire de CD-Player-ul audio care redă fără probleme orice CD audio, unităţii CD-ROM nu îi este indiferent ce disc citeşte, cu toate că în exterior toate discurile arată la fel, cu excepţia Photo-CD-ului, uşor de recunoscut după culoarea sa aurie. Dacă driver-ul nu este compatibil cu standardul unui compact disc, atunci el va fi imposibil de citit. Pentru asigurarea compatibilităţii între CD-urile comercializate de diferite firme s-a recurs la standardizare. Sunt deja câteva standarde comerciale pentru CD-uri respectate de majoritatea producătorilor.

Primul standard, Red Book (Cartea Roşie) este stabilit pentru CD-urile audio. În Cartea Roşie se specifică formatul datelor existente, tipul procesului de citire, cât şi viteza cu care este citit discul. Transmisia de date a fost standardizată la 150 KB/sec, această valoare fiind folosită şi astăzi.

Standardul Yellow Book (Cartea Galbenă), lansat în 1984 cuprinde datele tehnice pentru CD-ROM. Pentru o mai mare siguranţă a datelor, s-a introdus pe lângă metoda de corecţie a erorilor, folosită în tehnica audio CIRC (Cross Interleaved Reed - Solomon Code), un nou nivel de corectură, denumit LEC (Layered Error Correction). Astfel, posibilitatea de apariţie a unei erori se reducea la raportul de unu la un milion. Cartea Galbenă are ca standard de viteză de transfer a datelor tot 150 KB/sec, o valoare care s-a dovedit în scurt timp insuficientă, citirea discurilor făcându-se foarte încet. Ca urmare, au fost lansate pe piaţă drivere cu viteză dublă, triplă, cvadruplă sau sexdruplă. Pentru păstrarea compatibilităţii cu Cartea Roşie, producătorii au

16vezi şi Popescu, Gheorghe, Utilizarea CD-ROM, PC World, volumul 1, aprilie, 1993, p. 11 17 Nagy, C., Tehnologii optice, PC REPORT România, nr. 43/1996, p. 29

83

trebuit să adapteze cititoarele pentru recunoaşterea CD-urilor audio şi reducerea ratei de transfer, la valoarea standard.

Standardul CD-ROM/XA (EXtended Architecture) este o dezvoltare a standardului Yellow Book şi a fost elaborat de firmele Sony, Philips şi Microsoft. El a apărut ca o necesitate impusă de noile tehnologii multimedia care au nevoie concomitent de date numerice, şi de tip text, de programe şi date audio-video. Această tehnică foloseşte metode speciale de scriere ce permit o sincronizare aproape perfectă a imaginii cu sunetul. La secvenţe AVI (Audio-Video Interleaved) se combină, înainte de memorare, informaţiile de imagine şi sunet, reuşind astfel sincronizarea celor două componente. În plus, standardul în cauză sprijină formatul de comprimare audio ADPCM (Adaptive Delta Pulse Code Modulation) care extinde capacitatea unui CD la mai multe ore de informaţie muzicală.

Standardul Green Book (Cartea Verde) reuneşte standardele care asigură rularea CD-ROM-urilor pe dispozitive CD-I. CD-I (CD-Interactive) se referă la utilizarea datelor multimedia într-un proces interactiv. CD-I este unul din cele mai puternice sisteme multimedia, prin posibilităţile efectuării unei multitudini de operaţii interactive, cum ar fi crearea, prin opţiuni, a unui propriu scenariu de film. Sunt eliminate problemele de sincronizare prin intercalarea semnalelor audio şi video pe o singură pistă. CD-I face apel la tehnici foarte sofisticate de comprimare a imaginilor pentru a putea stoca imagini animate, foarte consumatoare de spaţiu. Algoritmul de comprimare este denumit Full Motion Video (FMV). Acest algoritm permite CD-I să afişeze până la 72 minute de imagini animate pe întreg ecranul.

Orange Book (Cartea Portocalie), dezvoltat printr-o colaborare între firmele Philips şi Sony, defineşte standardele care reglementează realizarea de discuri optice care pot fi şterse sau reînregistrate. Lansat în 1992, standardul Orange Book introduce tehnologia multisesiune. Un disc multisesiune poate conţine mai multe blocuri de date scrise în sesiuni diferite (momente diferite de timp). Fiecare sesiune are propria pistă de introducere şi propriul cuprins.

Blue Book (Cartea Albastră), publicat în decembrie 1995, introduce discurile CD multisesiune ştanţate (stamped multi-session) care rezolvă problemele de compatibilitate legate de pista 1. Standardul Blue Book cere ca prima pistă a unui CD multisesiune să respecte standardul Red Book. A doua sesiune care este invizibilă pentru sistemele de redare CD obişnuite conţine date pentru calculator. Sistemele de redare care respectă standardul Blue Book utilizează drivere multisesiune corespunzătoare pentru a citi atât porţiunile audio, cât şi porţiunile de date ale discului. Tehnologia care stă la baza standardului Blue Book a fost cunoscută anterior sub numele CD-Extra. Microsoft promovează acest format sub numele CD-Plus.

White Book (Cartea Albă) reprezintă standardul pentru Video CD. Formatul discurilor se bazează pe standardul CD-I. Fiecare disc trebuie să conţină o aplicaţie CD-I, astfel încât să poată fi redată pe orice player CD-I standard. Discurile care respectă acest standard se numesc CD-I Bridge.

Pe lângă aceste standarde, unii producători au creat propriile standarde pentru CD-uri, aşa numitele standarde de proprietar, ei sperând ca industria să le adopte într-o zi. Aceste standarde definesc metodele de formatare şi de stocare a datelor pe CD, însă nu specifică şi modul în care sistemul de operare şi aplicaţiile folosesc sistemul de stocare. Este vorba de Video Interactive System, dezvoltat de Microsoft şi 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 înaltă calitate dezvoltat de Eastman Kodak Company.

Unităţi de discuri WORM

Discurile WORM (Write One Read Many) sunt asemănătoare CD-ROM-urilor, caracteristicile pentru acest tip de discuri fiind definite în Orange Book. Informaţiile sunt scrise o singură dată şi pot fi ulterior citite ori de câte ori, cu deosebirea că înregistrarea o face utilizatorul pe calculatorul său. Ele sunt ideale pentru arhive de date în întreprinderi sau instituţii financiare, constituind o alternativă la microfilme.

Prin tehnologia CD-R (Compact Disk Recordable), CD-urile pot fi înregistrate de utilizator, dacă sistemul dispune de o unitate CD care permite scrierea (gravarea) CD-urilor. Operaţiunea de înregistrare este mult mai delicată decât scrierea unei dischete şi se poate derula într-o singură sesiune de lucru (monosesiune) sau în mai multe sesiuni (multisesiune).

Unităţile ce permit scrierea se caracterizează prin două "viteze": prima semnifică rata maximă de transfer la citire, iar cea de-a doua rata maximă de transfer la scriere. La ora actuală viteza maximă de scriere este de 52x.

CD-R constituie pentru orice întreprindere o soluţie de ales pentru stocarea documentară sau pentru prezentarea multimedia a produselor întreprinderii. Durata de viaţă estimată pentru un CD produs industrial, prin presaj, este de 25 de ani, în timp ce cea a unui CD produs după tehnologia CD-R, de 100 de ani. Avantajul său constă în faptul că informaţia stocată pe el poate fi stabilită de către beneficiar. În aceleşi timp, citirea informaţiei făcându-se tot prin detectarea modificărilor în fasciculul de laser reflectat, unităţile CD-R pot să utilizeze şi discuri CD-ROM.

CD-urile înregistrabile tind să devină cel mai confortabil şi mai ieftin supot pentru salvarea şi transportul fişierelor. Datorită posibilităţilor de stocare a unui volum mare de date şi a costurilor reduse, acest tip de suport tinde să înlocuiască dischetele, benzile magnetice şi cartuşele magnetice în multe aplicaţii de transport şi arhiare a fişierelor.

Unităţi de discuri optice reinscriptibile

Discurile WORM nu pot fi înregistrate decât o singură dată, astfel că nu pot fi utilizate în aplicaţiile care vehiculează volume mari de date sau al căror conţinut este dinamic. Tehnologia discurilor optice a găsit o soluţie pentru depăşirea acestui dezavantaj: discurile reinscriptibile. Acestea pot fi scrise, citite şi rescrise asemănător discurilor magnetice.

Unităţile care permit şi rescrierea se caracterizează prin trei "viteze" care semnifică ratele maxime de transfer la citire, scriere şi rescriere. În prezent viteza maximă de rescriere este de 24x.

Sistemele DVD

Ca urmare a complexităţii documentelor şi aplicaţiilor, capacitatea de 680 Mo a unui CD-ROM nu mai este suficientă, principalul motiv fiind faptul că animaţiile tridimensionale şi secvenţele video consumă mult spaţiu pe disc. De aici, necesitatea unui nou format bazat pe tehnologia video digitală: DVD (Digital Versatile Disk18).

DVD-ul este un disc plat, de dimensiunea unui CD (4,7” diametru şi 0,05” grosime) şi poate stoca de 26 de ori mai multe date decât un CD-ROM. Ca şi în cazul CD-urilor, datele sunt înregistrate pe o traiectorie spiralată formată din mici cavităţi, discurile fiind apoi citite cu

18 Elaborată în 1986, iniţial a avut denumirea Digital Video Disc

85

ajutorul unei raze laser. Înalta capacitate a DVD-urilor s-a obţinut prin crearea unor cavităţi mai mici, îndesarea spiralei, precum şi prin înregistrarea datelor pe patru straturi, câte două pe fiecare faţă a discului. Există atât discuri cu două straturi, cât şi cu patru straturi (cele cu două feţe) care oferă o capacitate de 17 GB (fiecare strat are 4.7 Go). Într-un singur strat DVD încape un film de 135 minute.

Viteya de transfer date la DVD se indică în multipli ai 1350 Kops (şi nu ai 150 kops ca la CD). Astfel, viteza DVD de 4x este egală cu 4x1350=5,4 Mops

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

Tabelul nr. 1.3. Formate pentru discurile DVD

Format Descriere CapacitateDVD-ROM Disc read-only ce poate stoca între

4.7 şi 17 Gb de informaţie, asemănător CD-ului. Aprobat de DVD Forum.

4.7 GB; 8.5 GB; 9.4 GB; 17 GB

DVD-R Disc inscriptibil similar CD-R. Aprobat de DVD Forum

3.95 GB (1 faţă); 7.9 GB (2 feţe)

DVD-RAM Mediu reinscriptibil apărut după CD-RW, folosit pentru stocare de date. Incompatibil cu unităţile DVD-ROM. Aprobat de DVD Forum

2.6 GB (1 faţă); 5.2 GB (2 feţe)

DVD-RW Înlocuitorul discurilor DVD-RAM. Asemănător cu CD-RW ca tehnologie. Aprobat de DVD Forum

3.95 GB (1 faţă); 7.9 GB (2 feţe)

DVD+R Format inscriptibil similar CD-R. După inscripţionare datele devin permanente

4.7 GB; 9.4 GB

DVD+RW Format reinscriptibil dezvoltat de DVD+RW Alliance, cu facilităţi pentru domeniul video. Permite oprirea şi pornirea înregistrării video fără compromiterea discului.

4.7 GB; 9.4 GB

DVD-Audio Disc read only. Stochează 8 ore de muzică la calitate CD. Aprobat de DVD Forum

4.7 GB

DVD-Video Format read only implementat pentru proiecţia filmelor. Compatibil atât cu unităţile DVD-ROM, cât şi cu cele DVD-Player. Aprobat de DVD Forum

4.7 GB; 8.5 GB; 9.4 GB; 17 GB

Autoritatea care se ocupă cu drepturile de autor asupra numelui DVD se cheamă DVD Forum şi reprezintă o organizaţie internaţională de producători de echipamente şi medii de stocare creată cu scopul de a schimba idei şi informaţii despre mediul de stocare DVD. O altă autoritate cu rol important în istoria DVD este DVD+RW Alliance ai căror membri (Dell, Hewlett-Packard, Mitsubishi Chemical/Verbatim, Philips, Ricoh, Sony, Thompson, Yamaha şi Microsoft) au proiectat şi susţinut standardul DVD+RW, ca mediu reinscriptibil multifuncţional.

DVD-ROM reprezintă discul similar CD-ROM-ului folosit de calculatoare, DVD-RAM fiind varianta inscriptibilă. DVD-Video este varianta utilizată pentru stocarea de filme, iar DVD-Audio pentru stocarea de muzică.

DVD utilizează informaţia stocată pe discuri sub forma comprimată conform tehnologiei MPEG-2 sau 3 (cele mai uzuale astăzi).

În anul 2003, Forul DVD a aprobat specificaţiile pentru discul HD DVD-R bazate pe folosirea unor raze laser cu lungimea de undă de 405 nm, denumite şi laser albastru (blue laser).

Sunt elaborate trei versiuni de discuri HD-DVD: HD DVD-ROM ce poate stoca date în două nivele a câte 15 Go pe fiecare din cele

două feţe, deci capacitatea unui disc poate fi de 60 Go; HD DVD-RW ce poate stoca câte 20 Go pe o faţă; HD DVD-R ce poate stoca 15 Go pe o faţă.Un alt format laser albastru este Blu-ray. Un disc Blu-ray (BD) poate fi doar cu o singură

faţă şi stoca în două nivele a câte 25 Go. Astfel, capacitatea unui disc BD poate fi de 50 Go. Tehnologia Blu-ray, spre deosebire de cea HD DVD, necesită noi echipamente. Compania Sony a lansat pe piaţă deja o unitate specializată.

Specialiştii consideră DVD ca fiind tehnologia care va înlocui cât de curând pe cea utilizată de CD-ROM, mai ales că un disc CD-ROM poate fi citit de o unitate DVD.

2.2.5.3. Echipamente periferice şi suporturi magneto-optice

Echipamentele magneto-optice folosesc o combinaţie a tehnicii de înregistrare magnetică şi a laserului pentru a stoca date pe discuri de 5.25” şi 3.5” conţinute în cartuşe. Aspectul fizic al unui disc magneto-optic şi modul în care acesta este realizat sunt asemănătoare cu cele ale unui disc CD-ROM.

La înregistrare, mecanismul de scriere poziţionează raza laser pe o pistă îngustă, iar în locul unde raza laser încălzeşte pista este aplicat un semnal magnetic. Doar suprafaţa încălzită de raza laser va recepţiona semnalul magnetic. La citire unitatea funcţionează optic, raza laser citind datele memorate pe disc.

Tehnologia discurilor magneto-optice are o mulţime de avantaje în comparaţie cu discurile de stocare magnetice. Ea oferă o siguranţă temeinică a datelor la un preţ pe megaoctet mai scăzut. Fabricanţii de discuri magneto-optice garantează stocarea datelor peste 30 ani. Prin rezistenţa la şocuri, aceste discuri sunt transportabile, fără să fie necesară asigurarea unor condiţii speciale. Discurile magneto-optice sunt mai robuste decât suporturile CD-ROM, fiind încapsulate într-o carcasă solidă pentru protejarea suportului de stocare. Mai mult, discurile magneto-optice pot fi rescrise în cazul în care apare o eroare, în timp ce suportul CD-ROM trebuie înlocuit şi rescris în întregime. Timpul de acces este de sub 20 ms, iar rata de transfer este de 7 ori mai mare decât a unităţilor CD-ROM, fiind ideale pentru stocări de imagini şi secvenţe video.

Tehnologia magneto-optică combină proprietăţile optice, termice şi magnetice şi este utilizată împreună cu un suport optic ce poate fi rescris. Suporturile de stocare magneto-optice oferă un mediu ideal de extindere a capacităţii de stocare a calculatoarelor personale, staţiilor de lucru sau serverelor.

Se fabrică discuri magneto-optice de 2,5”, 3,5” şi 5,25”. Cel mai cunoscut producător de discuri magneto-optice de 3,5” este compania Fujitsu. Aceasta fabrică discuri cu capacitatea de la 128 Mo până la 2,3 Go.

Tonomatele magneto-optice sunt utilizate pentru liniile de stocare automate cu un acces la cantităţi imense de date. Acestea conţin discuri şi dispozitive de citire/scriere multiple, pot fi conectate la file server, dar pot fi găsite şi la staţiile de lucru client sau de sine-stătătoare.

87

2.2.5.4. Alte echipamente periferice şi suporturi de date

Memoria flash poate fi de tip NOR (propusă de Intel în 1988) sau de tip NAND (propusă de firmele Samsung şi Toshiba în 1989). Memoria NOR este cu acces arbitrar (RAM), cea de tip NAND suportă doar accesul secvenţial, este mai rapidă, de o mai mare densitate, suportă mai multe operaţii de scriere/citire şi e mai ieftină.

Memoria flash se fabrică în diferite formate: în formă de tub (flah tub, flash pen), pe plachete – cartele PCMCIA, cartele Compact Flash, Secure Digital.

Memoria flash este mai lentă decât cea ROM sau RAM. În prezent se livrează module de memorie flash cu capacitatea de până la 8 Go.

Memoria pe nanotub de carbon este considerată o tehnologie de perspectivă pentru memoria RAM remanentă. În anul 2004 a fost realizat un prototip de asemenea memorie cu capacitatea de 10 Go şi viteza de operare mai mare decât la memoria SRAM.

2.2.6. Echipamente de comunicaţie: modem-ul Modemul (modulatorul/demodulatorul de fază) converteşte semnalul numeric furnizat de

calculator în semnal analogic care poate fi transmis pe linia telefonică, iar la receptor asigură demodularea semnalului. El permite transferul de fişiere multimedia, organizarea de videoconferinţe, cuplarea a două calculatoare şi practicarea de jocuri (şah, de exemplu) cu o persoană aflată la distanţă.

Modemurile sunt de două tipuri: interne şi externe. Modemul intern este o placă de calculator montată în interior şi conectată la linia telefonică. Modemul extern se conectează în exteriorul calculatorului printr-un cablu ce face legătura cu portul serial al calculatorului.

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

Modemul are ca avantaj costurile reduse de achiziţionare şi instalare pe o linie existentă, dar intervine problema notei telefonice.

Pe lângă modemul telefonic mai sunt utilizate şi modemurile de cablu şi modemurile radio.

Modemul de cablu utilizează cablul TV pentru realizarea conexiunii. Ratele de transfer atinse de o astfel de reţea se situează în jurul valorii de 4 Mbps, existând însă şi variante de 10-30 Mbps sau chiar mai mult. Această rată de transfer este însă împărţită cu vecinii, deoarece este un singur fir prin care circulă semnalele. Legătura dintre modemul de cablu şi calculator este asigurată în general de o placă de reţea de 10 Mbps care limitează automat rata maximă de transfer. Modemul de cablu are avantajul unui cost de instalare destul de redus şi al unei rate de transfer destul de bune, iar ca dezavantaj costul destul de mare al modemului.

Modemul radio Tehnologia necesită o staţie de emisie/recepţie la ISP, iar rata de transfer variază între 15000 Kbps şi 35 Mbps, cu menţiunea că modemurile ultra-rapide funcţionează doar pe distanţe de 3-4 km. Costul unui radio modem este destul de mare, însă nu necesită infrastructură în raza de acţiune a ISP-ului.

Fax modemul reprezintă un dispozitiv care poate fi ataşat unui calculator şi care permite transmiterea documentelor electronice sub formă de faxuri. Comparativ cu faxul obişnuit, el are o serie de avantaje: oferă o calitate superioară a documentului transmis, preţ mai scăzut, rate ridicate de transmisie a datelor (de până la 14 kbps), transmiterea directă a documentelor electronice etc. Principalele dezavantaje constau în imposibilitatea transmiterii directe de pe hârtie, fără existenţa unui scanner optic, necesitatea unui spaţiu mare de stocare pe disc a datelor recepţionate.

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

2.3. Clasificarea sistemelor electronice de calculCalculatoarele se pot clasifica după felul în care se memorează datele, după structura lor

arhitecturală sau după performanţă (mărime, posibilităţi de prelucrare, preţ şi viteză de operare). Vom descrie în continuare grupele de calculatoare din aceste categorii.

După felul în care se memorează datele în sistemele de calcul, se disting: calculatoare analogice (analog computer) care crează un model matematic pentru un

sistem fizic real, mărimile din sistemul fizic fiind reproduse prin alte mărimi (cum ar fi tensiunea şi intensitatea unui curent electric) ce pot fi manipulate cu ajutorul circuitelor electrice şi electronice. Operaţiile matematice sunt reproduse cu ajutorul caracteristicilor electrice ale diferitelor elemente de circuit: rezistenţe, surse de tensiune etc. Calculatorul este format din blocuri funcţionale care se conectează între ele astfel încât să rezolve problema reală din sistemul fizic. Datele de intrare sunt furnizate continuu prin intermediul unor echipamente care le preiau din sistemul fizic real. Calculatoarele analogice sunt folosite, în general, pentru conducerea unor procese sau instalaţii.

calculatoare numerice (digital computer) efectuează calculele asupra informaţiei reprezentate printr-o codificare binară. Prelucrarea se face pe baza unui program memorat care furnizează calculatorului succesiunea de operaţii aritmetice şi logice pe care trebuie să le execute. Ele sunt folosite în diferite domenii pentru a soluţiona probleme care necesită calcule laborioase cu volume mari de date şi analiza unui număr mare de variante într-un timp scurt.

calculatoare hibride (hybrid computer) care reprezintă un ansamblu format dintr-un calculator analogic şi unul numeric de capacitate medie sau, mai des întâlnite micro sau minicalculatoare interconectate printr-o interfaţă hibridă. Conlucrarea celor două tipuri de calculatoare se realizează la nivel de control, de date şi de comandă, toate realizate prin trei secţiuni principale ale interfeţei.Din punct de vedere arhitectural, există:

sisteme de calcul monoprocesor; sisteme de calcul multicalculator; sisteme de calcul multiprocesor.

Un sistem de calcul monoprocesor are o singură unitate centrală de prelucrare (UCP). Un sistem de calcul multicalculator include cel puţin două unităţi centrale, fiecare

dintre calculatoarele membre având un grad ridicat de independenţă. La multicalculatoare divizarea sarcinilor de prelucrare se face cu interacţiune doar la nivelul datelor supuse prelucrării.

Un sistem de calcul multiprocesor conţine cel puţin două unităţi de prelucrare cu acces comun la memoria internă unică. Procesele membre ale sistemului interacţionează atât la nivel hardware, cât şi la nivel software, dar soft-ul de bază este unic. Prin varianta arhitecturală multiprocesor se asigură o mărire a capacităţii de prelucrare prin posibilitatea de executare în paralel a unor sarcini distincte.

După mărime, posibilităţi de prelucrare, preţ şi viteză de operare, distingem: hipercalculatoare; supercalculatoare; mainframe-uri; minicalculatoare; microcalculatoare.

Supercalculatoarele sunt cele mai puternice, mai rapide şi mai scumpe calculatoare. Ele sunt, de obicei, utilizate pentru aplicaţii specifice, care necesită calcule matematice complexe,

89

mari consumatoare de timp şi memorie, cum ar fi, de exemplu, grafica animată, prognozele geologice sau meteorologice, probleme complexe de fizică pentru care se doreşte aplicarea unor algoritmi matematici riguroşi.

Supercalculatoarele au arhitectură non von Neumann, bazată pe structuri multiprocesor – de la 8 până la zeci de mii de procesoare (de exemplu, IBM BlueGene/L beta-System realizat în anul 2004 are 32768 procesoare). Primul supercalculator ILLIAK-IV, construit în SUA în 1971, conţinea 64 procesoare. Pentru arhitectura calculatoarelor multiprocesor se foloseşte conceptul de arhitectură paralelă: mai multe procesoare sunt interconectate pentru realizarea aceloraşi sarcini. Procesoarele pot să realizeze în acelaşi timp secvenţe de operaţii independente, pentru ca apoi rezultatele intermediare obţinute să fie combinate corespunzător. În mod obişnuit există un procesor principal, numit master, care le coordonează pe celelalte, dându-le spre execuţie sarcini independente din programul utilizatorului sau punându-le în aşteptare.

Viteza de operare a supercalculatoarelor este de ordinul a sute de Gflops sau chiar zeci de Tflops (flops – operaţii în virgulă mobilă pe secundă). 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 Tflops19.

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

Hipercalculatoarele sunt în curs de elaborare, vor avea viteze de operare de ordinul a Pflops20 (1015 flops), folosind superconductoarele de niobiu bazate pe logica monocuantală rapidă sau circuitele moleculare.

Mainframe-urile, numite în ultimul timp de producători şi calculatoare de întreprindere, conţin mai multe UCP, alături de unităţi principale de intrare/ieşire care operează cu viteză înaltă. Astfel, aceste calculatoare sunt apreciate în aplicaţiile care solicită viteză de operare foarte ridicată. Ele se evidenţiază prin memorii cache de mare viteză. Sarcina prelucrării intrărilor şi ieşirilor revine unor canale periferice care pot fi considerate calculatoare – mai precis procesoare specializate. Un mainframe îmbracă diferite forme şi configuraţii, putând suporta de la câteva zeci la mii de terminale on-line. Pe baza multiprelucrării simetrice, un mainframe poate fi up-gradat prin adăugarea uneia sau mai multor UCP. Pentru folosirea acestor calculatoare se solicită instalaţii şi proceduri de menţinere în funcţionare permanentă.

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

Minicalculatoarele sunt calculatoare care execută operaţii specializate. Ele sunt folosite în aplicaţii multiutilizator, în prelucrări de texte sau ca şi componente ale maşinilor de control numeric. Datorită facilităţilor oferite în cadrul proceselor de comunicaţii, minicalculatoarele sunt frecvent folosite în transmisii de date între sisteme dispersate geografic.

Numele lor provine din formularea "configuraţie minimă de calcul". Sunt sisteme interactive (utilizatorii aflaţi în faţa unor terminale se află în dialog cu calculatorul) şi multiutilizator, la un moment dat mai mulţi utilizatori (câteva zeci sau chiar câteva sute) pot folosi calculatorul prin intermediul terminalelor. Această caracteristică impune un sistem de operare performant care să poată gestiona la un moment dat programele mai multor utilizatori şi să ofere mecanisme de protecţie a memoriei (să nu se suprapună mai multe programe în aceeaşi zonă de memorie).

În prezent folosirea minicalculatoarelor este în scădere datorită utilizării microcalculatoarelor.

19 Top 500 List 11/2004, http://www.top500.org/lists20 1 Po depăşeşte volumul sumar al datelor din toate exemplarele cărţilor existenete pe Pământ

România a fost una dintre cele mai mari producătoare de minicalculatoare de 16 biţi. Astfel, au existat minicalculatoarele INDEPENDENT, proiectate de ITC şi realizate de Fabrica de calculatoare Electronice (FCE) Bucureşti, dintre care amintim: I-100, I-102F, I-106, precum şi cele proiectate şi 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 centrală de prelucrare este reprezentată de microprocesor21. Microprocesorul realizează funcţiunile unităţii de comandă şi control şi unităţii aritmetico-logice. Dacă la microprocesor se adaugă dispozitive de alimentare cu energie electrică, circuite de memorie şi circuite de interfaţă pentru echipamentele periferice obţinem ceea ce numim un microcalculator.

Un microprocesor este un circuit integrat complex ale cărui funcţii sunt comandate prin program. Circuitul integrat reprezintă o pastilă semiconductoare pe care sunt realizate prin diferite tehnologii de fabricaţie diode, tranzistori, condensatori şi rezistenţe. Pastila semiconductoare este introdusă într-o capsulă de ceramică sau din material plastic şi este prevăzută cu un set de terminale (pini) metalice conectate la bornele de intrare, ieşire şi de alimentare ale circuitului existent.

După numărul de componente dispuse pe o plăcuţă, distingem următoarele clase de circuite integrate22:

Tabelul nr.2.1. Tipuri de circuite integrate

Tipul circuitului integrat Număr componente

SSI (Small Scale Integration) Până la 100MSI (Medium Scale

Integration)100-3000

LSI (Large Scale Integration) 3000-100000VLSI (Very Large Scale

Integration)100000-1000000

ULSI (Ultra Large Scale Integration)

Peste 1000000

WSI (Wafe Scale Integration) Peste 1000000, într-o tehnologie tridimensională

Microcalculatoarele sunt sisteme interactive, monoutilizator. Ele s-au răspândit ca urmare a evoluţiei tehnologiei care a redus foarte mult costurile lor de fabricaţie. De alftel, aceste costuri sunt în continuă scădere, iar performanţele evoluează tot mai mult.

Primele microcalculatoare au fost calculatoare personale familiale: Sinclair Spectrum, Commodore sau cele româneşti Prae, aMIC, HC, TIMS, Cobra. Aceste calculatoare puteau lucra direct în limbajul Basic fiindcă memoria lor internă cuprindea o parte care nu se ştergea în absenţa curentului electric şi în care utilizatorul nu putea scrie (ROM), unde era înregistrat din fabricaţie un interpretor Basic (un program care traduce în limbaj maşină şi execută fiecare instrucţiune, o dată ce aceasta a fost scrisă). Cel mai uzual periferic al acestor calculatoare era casetofonul, a cărui fiabilitate lăsa uneori de dorit.

21 În 1971 inginerul Marcian Ted Hoff de la firma INTEL inventează microprocesorul, apariţia acestuia fiind privită ca o reacţie la expansiunea japoneză pe piaţa calculatoarelor de buzunar.22 Margolis, E. P., Dicţionar PC, Editura Nemira, Bucureşti, 1997, pp.176-177

91

Ulterior au apărut calculatoarele personale (PC) profesionale. Dintre primele microcalculatoare profesionale româneşti amintim: M18, M118, CUBZ, M216 (care lucra atât sub sistemul de operare CP/M, cât şi sub DOS). Ulterior a apărut familia Felix PC. Pe plan mondial amintim calculatoarele Apple MacIntosh, cu o interfaţă foarte prietenoasă cu utilizatorul, create mai ales pentru neprofesionişti şi calculatoarele de tip IBM PC, care au înregistrat o evoluţie tehnologică de-a dreptul spectaculoasă, bazată în principal pe evoluţia microprocesoarelor (cele mai cunoscute sunt realizate de firma Intel). Creşterea performanţelor tehnice a fost îndeaproape urmată de evoluţia software-ului, într-o spirală din ce în ce mai dinamică.

Calculatoarele personale au cunoscut o dezvoltare rapidă şi o diversificare continuă datorită avantajelor faţă de celelalte categorii, dintre care amintim:

cunoştinţele de informatică necesare unui utilizator de PC sunt minimale; folosirea unui astfel de calculator pentru activităţi zilnice se poate realiza chiar fără o

pregătire de specialitate; aceasta şi datorită interfeţelor grafice ale sistemelor de operare şi aplicaţiilor care realizează legătura între utilizator şi sistemul de calcul;

au gabarit redus, putând fi şi portabile; au aplicabilitate în orice domeniu de activitate.

Pentru calculatoarele personale cu performanţe ridicate care sunt dotate cu câte un microprocesor mai puternic şi un monitor de calitate înaltă, cu facilităţi grafice deosebite se foloseşte uzual denumirea de staţii de lucru (workstations). Cele mai cunoscute staţii de lucru au fost create de firmele SUN, Hewlett-Packard şi DEC. Staţiile de lucru se folosesc uzual pentru aplicaţii profesionale, dezvoltare de soft, probleme care necesită facilităţi grafice performante, cum ar fi proiectarea inginerească şi pot fi conectate în reţele de calculatoare. Treptat însă, calculatoarele personale de tip MacIntosh şi PC au ajuns la performanţe similare cu cele ale staţiilor de lucru, astfel încât diferenţele dintre cei doi termeni care desemnează microcalculatoarele s-au estompat.

Aproape toate PC-urile şi calculatoarele compatibile cu acestea au o trăsătură comună: au ca fundaţie o singură placă cu circuite, de dimensiuni mari. În multe cazuri, această placă, numită de obicei placă de bază (motherboard sau mainboard), este, în esenţă, întregul calculator. Ea conţine componentele electronice vitale ale calculatorului: microprocesorul, circuitele de suport, memoria şi, de multe ori, circuitele care asigură funcţiile video şi audio. Toate componentele pe care vreţi să le adăugaţi la calculator se conectează la sloturile de extensie de pe placa de bază.

Datorită mediilor de programare, calculatoarele personale au devenit instrumente de lucru mai convenabile pentru informaticieni. În plus, produsele software au evoluat foarte mult, dezvoltându-şi o interfaţă din ce în ce mai accesibilă care a atras tot mai mult şi utilizatorii neprofesionişti. Astfel, calculatoarele personale au devenit un instrument de prelucrare a informaţiei larg utilizat atât pentru prelucrări de birotică, cât şi pentru aplicaţii profesionale. Adesea, pentru crearea de sisteme de calcul cu performanţe mai ridicate şi un cost relativ redus, se optează pentru conectarea calculatoarelor personale în reţele de calculatoare.

În continuare este prezentată evoluţia calculatoarelor pe generaţii, aşa cum au apărut ele cronologic.

Tabelul nr. 2.2. Generaţii de calculatoareGene-raţia

Perioada Tehnologia pentru CPU

Tehnologia pentru

memorie

Limbaje utilizate

Performanţe la memorie şi CPU

I 1946– 1956

Tuburi electronice

Tambur magnetic

Limbaj de asamblare

Memorie: 2KO;Viteză: 104 I/S

II 1957– Tranzistori Inele de ferită Limbaje de Memorie: 32 KO;

1963 nivel înalt: FORTRAN, COBOL

Viteză: 2*105 I/S

III 1964– 1981

Circuite integrate

Memorii semiconductoa-re

Discuri magnetice

Limbaje de nivel foarte înalt (PASCAL, LISP, limbaje grafice)

Memorie: 2 MO; Viteză: 5*106 I/S

IV 1982– 1989

Circuite integrate pe scară largă şi foarte largă

Memorii cu bule Discuri optice

ADA, limbaje orientate obiect

Memorie: 8MO; Viteză: 3*107 I/S pt. supercalculatoare

V După 1990

Circuite integrate pe scară extrem de largă; Maşini LISP şi PROLOG

Arhitecturi paralele

Limbaje concurente; Limbajul natural;Limbaje funcţionale (LISP); Limbaje logice (PROLOG)

Viteză: de la 109 la 1012 I/S ; Memorarea şi prelucrarea cunoştinţelor (inteligenţă artificială); Tehnologia vorbirii

Primul calculator electronic a fost construit în 1946 în Statele Unite (Universitatea din Pennsylvania) şi s-a numit ENIAC (Electronic Numeric Integrator and Computer). Acesta folosea procedeele de calcul aplicate la calculatoarele mecanice dar, datorită pieselor electronice, avea o viteză mai mare: 32.000 de operaţii aritmetice pe secundă. Era de dimensiuni mari, componentele sale principale fiind o memorie pentru date, una pentru instrucţiuni şi o unitate de comandă pentru execuţia instrucţiunilor.

În 1947, John von Neumann stabileşte principiile de bază pentru calculatoarele clasice (arhitectură von Neumann), valabile până astăzi: la un moment dat, unitatea centrală a calculatorului execută o singură instrucţiune, instrucţiunile programului fiind reţinute în memoria internă calculatorului.

Din evoluţia cronologică a calculatoarelor electronice, descrisă sub forma generaţiilor de calculatoare, se poate remarca faptul că dezvoltarea caracteristicilor fizice şi performanţelor calculatoarelor a fost foarte dinamică; de fapt domeniul calculatoarelor, privit atât din punct de vedere hardware, cât şi software, a avut cea mai rapidă evoluţie dintre industriile şi tehnologiile secolului trecut. Primele sisteme electronice de calcul, de dimensiuni considerabile, erau departe de performanţele calculatoarelor moderne, însă există toate motivele pentru a crede că această evoluţie va continua.

93

Capitolul 3. Sisteme de operare

3.1. Prezentare generală, caracteristici, structură, clasificare, funcţii

3.1.1. Prezentarea generală a sistemelor de operare

Sistemul de operare reprezintă ansamblul de programe care asigură utilizarea optimă a resurselor fizice şi logice ale unui sistem de calcul1. El are rolul de a gestiona funcţionarea componentelor hardware ale sistemului de calcul, de a coordona şi controla execuţia programelor şi de a permite comunicarea utilizatorului cu sistemul de calcul. Folosirea hardware-ului unui sistem de calcul ar fi dificilă şi ineficientă în lipsa unui sistem de operare. Sistemul de operare este componenta software care coordonează şi supraveghează întreaga activitate a sistemului de calcul şi asigură comunicarea utilizatorului cu sistemul de calcul, trebuind să fie capabil să realizeze o interfaţă între calculatorul propriu-zis şi utilizator El este interpretul cerinţelor utilizatorului, exprimate într-un limbaj de comandă, executând aceste cerinţe prin intermediul instrucţiunilor maşină.

Sistemele de operare au apărut şi evoluat în directă legătură cu arhitectura sistemelor electronice de calcul: apariţia de noi dispozitive hardware a provocat dezvoltarea sistemelor de operare, după cum şi creşterea performanţelor sistemelor de operare a determinat îmbunătăţirea parametrilor hardware.

La primele calculatoare electronice programatorul era şi operator prin intermediul consolei. Acesta era asistat de un rudiment de sistem de operare sub forma unor mici programe, în format binar, aflate pe suporturi de hârtie care erau încărcate atunci când era nevoie. Desigur era o folosire ineficientă a calculatorului întrucât unitatea centrală (care era foarte scumpă) nu lucra în timpul când programatorul/operator gândea ce să facă în continuare sau executa diferite manevre. Ideea reducerii timpului de aşteptare a condus la introducerea unor concepte noi, ce s-au finalizat cu apariţia sistemelor de operare.

Primele sisteme de operare asigurau executarea secvenţială pe loturi de programe (batch-processing) în regim de monoprogramare. Ele asigurau automatizarea unor lucrări repetitive, oricare ar fi programele de executat (de exemplu eliberarea zonelor de memorie ocupate, verificarea amplasării corecte a fişierelor cerute pe suporturile din unităţile periferice, asigurarea că unităţile periferice sunt gata pentru lucru etc.). Încredinţând calculatorului sarcina coordonării propiilor sale lucrări s-a ameliorat viteza de lucru şi siguranţa funcţionării. De asemenea, execuţia unui program poate determina apariţia unor erori sau incidente (de exemplu lipsa hârtiei la imprimanta, lipsa dischetei în unitate etc.). Multe din aceste incidente sunt repetitive şi se poate încredinţa calculatorului reperarea, semnalarea lor operatorului şi în unele cazuri, tratarea lor după o soluţie programată.

În multiprogramare problemele se complică şi mai mult când în memorie coexistă simultan mai multe programe ce trebuie executate. Sincronizarea lucrărilor trebuie realizată la nivelul microsecundelor şi nu poate fi atribuită operatorului uman. Ea este realizată prin programe şi inclusă în sistemul de operare.

1 Dodescu, G., Informatica, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti, 1987, p. 226

3.1.2. Caracteristicile sistemelor de operare

Un sistem de operare performant trebuie să posede următoarele atribute: Timp de răspuns: exprimă durata intervalului delimitat de lansarea unei cereri de

serviciu şi achitarea acesteia de sistem. Simultaneitatea utilizării: exprimă gradul în care un sistem poate lucra în acelaşi timp

pentru mai mulţi utilizatori sau să execute mai multe lucrări ale aceluiaşi utilizator. Utilitate: să satisfacă toate cerinţele utilizatorului asigurând o interfaţă facilă cu

programele de aplicaţii. Generalitate: să poată răspunde corect la toate cerinţele formulate şi deci să permită

rezolvarea unor probleme cât mai variate ale utilizatorului. Eficienţă: să asigure utilizarea optimă a resurselor fizice şi logice ale sistemului de

calcul. Transparenţă şi vizibilitate: capacitatea de a permite utilizatorilor să obţină anumite

informaţii despre modul cum operează sistemul, informaţii suplimentare care pot duce la obţinerea unei utilizări mai eficiente.

Flexibilitate: posibilitatea modificării sistemului de operare în funcţie de cerinţele utilizatorului.

Opacitate: din punct de vedere al utilizatorului trebuie să existe numai necesitatea de cunoaştere la nivel de interfaţă, fără a pătrunde la structurile inferioare, care pentru utilizator reprezintă “cutia neagră” a sistemului de operare.

Securitate: sistemul de operare trebuie protejat împotriva unor încercări voluntare sau involuntare de distrugere prin programele utilizatorilor.

Integritate:  sistemul de operare împreună cu aplicaţiile concepute pentru el trebuie să poată comunica cu alte sisteme de operare sau cu programe concepute sub alte sisteme de operare. Această calitate este cu adevărat pusă în valoare în cazul lucrului în reţelele de calculatoare.

Capacitate: posibilitatea sistemului de operare de a suplini unele facilităţi necesare, dar care nu pot fi realizate fizic datorită unor restricţii hardware.

Fiabilitate şi disponibilitate: capacitatea sistemului de operare de a cădea foarte rar în pană, de a izola eventualele erori ce pot apare şi de a continua activitatea în condiţii de capacitate şi eficienţă redusă.

Serviabilitatea: posibilitatea sistemului de operare de a furniza utilizatorului informaţiile necesare pentru o depanare cât mai rapidă a programelor.

Extensibilitate: adăugarea de noi facilităţi care să ţină pasul cu cerinţele utilizatorilor. Interoperabilitatea: sistemul de operare trebuie să admită accesul la structurile de

date care au fost construite sub un alt sistem de operare. Pentru a permite integrarea şi interoperabilitatea au fost definite standarde internaţionale privind specificaţiile unui sistem de operare.

Pentru a fi acceptat de utilizator un sistem de operare trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

să fie uşor de utilizat; să necesite resurse hardware minimale; să existe un număr cât mai mare de aplicaţii care să ruleze sub acel sistem de operare; să aibă un cost de achiziţie şi de întreţinere cât mai scăzut.

95

3.1.3. Clasificarea sistemelor de operareÎn practică sunt utilizate numeroase sisteme de operare, fiind acceptate mai multe criterii

de grupare a acestora. Cel mai adesea clasificările au în vedere: configuraţiile calculatoarelor pe care sunt instalate, gradul de partajabilitate a resurselor, tipurile de interacţiuni permise şi organizarea internă a programelor componente, numărul prelucrărilor executate2.

1. După configuraţiile hardware pe care le deservesc, sistemele de operare pot fi:a. Sisteme de operare pentru calculatoare medii/mari (mainframe-uri);b. Sisteme de operare pentru minicalculatoare;c. Sisteme de operare pentru microcalculatoare.

Sistemele de operare pentru mainframe-uri se caracterizează prin posibilităţi de lucru seriale şi/sau interactive, multitasking, sunt sisteme de operare puternice care pot gestiona lucrul cu un număr mare de periferice, orientate pentru prelucrări complexe şi pentru volume mari de date şi dispun de un limbaj de comandă pentru utilizatori specializaţi.

Sistemele de operare pentru minicalculatoare folosesc cu prioritate tehnicile time-sharing şi multiprogramare, permiţând partajarea resurselor pentru lucrul interactiv multiutilizator şi planificarea unităţii centrale pentru servirea tuturor utilizatorilor. Ele sunt interactive, multiuser şi multitasking; folosesc un limbaj de comandă pentru utilizatori avizaţi; procedurile de încărcare la conectarea sistemului şi de instalare a sistemului de operare sunt mai laborioase; sunt mai rigide, în cazul modificării configuraţiei hardware; asigură un sistem de priorităţi de execuţie dezvoltat; sunt orientate pentru lucrul cu mai mulţi utilizatori, oferind un sistem complex de protecţie a informaţiei; sunt orientate pentru lucrul cu multe terminale, putând îndeplini funcţia de concentrator de date.

Sistemele de operare pentru microcalculatoare sunt cele mai folosite la ora actuală, deoarece pot fi achiziţionate într-o configuraţie minimă, la un preţ accesibil utilizatorilor şi sunt uşor de exploatat. Pot fi instalate atât pe sisteme de calcul individuale, cât şi pe sisteme de calcul cuplate în reţea. Ele sunt puternic interactive, cu un limbaj de comandă accesibil sau cu interfaţă grafică utilizator; unele sunt monouser şi monotasking (MS-DOS), altele multitasking (Windows), eventual şi multiuser (Unix); sunt uşor configurabile, oferind proceduri automate pentru încărcarea sau pentru instalarea sistemului de operare; ocupă un spaţiu redus în memoria internă;

2. După gradul de partajare a resurselor sunt:a. Sisteme de operare monoutilizator;b. Sisteme de operare multiutilizator;

Sistemele de operare monoutilizator sunt cele mai simple sisteme de operare şi permit executarea la un moment dat, a unui singur program care rămâne activ în memoria internă, de la lansare şi până la terminarea sa. În cazul unor sisteme de calcul medii/mari, aceste sisteme de operare admit în plus tehnica swapping (transfer date), prin care un program este executat pe porţiuni, alternând momentele de prelucrare şi de stocare în memoria internă, cu cele de evacuare pe disc. În timpul evacuării, în memoria internă este încărcat un alt program care şi el se supune tehnicii swapping.

Sistemele de operare multiutilizator au în vedere partajarea memoriei, a unităţii centrale de prelucrare, a perifericelor sau a altor tipuri de resurse, între utilizatorii conectaţi la un moment dat. Aceste sisteme lucrează în multiprogramare folosind şi tehnici de gestiune şi protecţie a utilizatorilor.

3. După tipurile de interacţiuni permise, sistemele de operare se clasifcă în:a. Sisteme de operare seriale;b. Sisteme de operare interactive;

2 Boian, F. M. , Sisteme de operare interactive, Editura Libris, Cluj-Napoca, 1994, pp 73-76

c. Sisteme de operare în timp real.Sistemele de operare seriale sunt acele sisteme de operare pentru care gradul de

interacţiune cu utilizatorul, în timpul prelucrărilor, este practic nul. De cele mai multe ori, interfaţa dintre sistemul de operare şi utilizator nu dispune de un limbaj de comandă accesibil utilizatorului obişnuit, motiv pentru care comunicarea dintre utilizator şi sistem nu este directă, ci mediată de persoane specializate (operatori de calculator). În timpul execuţiei lucrării sale, utilizatorul furnizează datele care se prelucrează odată cu formularea cererii de prelucrare şi primeşte rezultatele prelucrării la încheierea execuţiei.

Sistemele de operare interactive permit comunicarea directă între utilizator şi sistemul de calcul, prin intermediul unui limbaj dedicat acestui scop (limbajul de comandă al sistemului de operare sau interfaţa grafică utilizator), utilizatorul putând interveni în timpul execuţiei programului. În funcţie de unele rezultate intermediare, utilizatorul poate decide modul de continuare a activităţii. Cu aceste sisteme este posibilă şi gestionarea terminalelor de teletransmisiuni cuplate la un calculator gazdă sau organizate într-o reţea de calculatoare. Sistemele de operare interactive pot fi monouser sau multiuser.

Exemplu: Windows este un sistem interactiv monouser; Unix este un sistem interactiv multiuser.

Sistemele de operare în timp real permit deservirea, în timp prestabilit, a fiecărei operaţii cerute de utilizator.

4. După numărul prelucrărilor executate simultan, există:a. Sisteme de operare monotasking;b. Sisteme de operare multitasking.

Pentru utilizarea eficientă a resurselor sistemului de calcul, unele sisteme de operare pot gestiona execuţia concurentă a mai multor procese, asigurând proceselor din sistem accesul concurent la resursele sistemului sau partajarea resurselor. Aceasta înseamnă că, la un moment dat, în sistem se pot afla în execuţie mai multe procese care concurează între ele pentru accesul la resursele sistemului, iar sistemul de operare gestionează resursele sistemului pentru satisfacerea cât mai multor cereri ale acestor procese pentru alocarea de resurse. O caracteristică importantă a unui sistem de operare este măsura în care poate asigura execuţia concurentă a proceselor. După acest criteriu, sistemele de operare pot fi:

Sistemele de operare monotasking execută un singur task (lucrare, sarcină, program) la un moment dat; ele nu asigură execuţia concurentă şi nici partajarea resurselor între mai multe procese. Sub controlul unui sistem de operare monotasking, la un moment dat, în sistemul de calcul se poate executa un singur program; acesta rămâne activ din momentul lansării lui în execuţie şi până la terminarea lui completă; cât timp este în execuţie, programul are acces la toate resursele sistemului de calcul.

Exemplu: sistemele de operare MS-DOS şi CP/M sunt sisteme de operare monotasking; în timpul executării unui program, sistemul de operare pierde controlul asupra sistemului, în favoarea programului aflat în execuţie, care preia controlul până în momentul încheierii execuţiei sale.

Sistemele de operare multitasking sunt acele sisteme de operare care asigură execuţia concurentă a mai multor procese care există concomitent în sistem.

Faţă de sistemele de operare monotasking, aceste sisteme trebuie să asigure şi partajarea timpului între programele ce se execută simultan, precum şi gestiunea alocării resurselor sistemului de calcul, atât hardware cât şi software.

Exemplu: sistemele de operare Windows, Unix sunt sisteme multitasking.În ceea ce priveşte evoluţia sistemelor de calcul, în prezent se constată tendinţa de

apropiere a performanţelor sistemelor de operare pentru sisteme de calcul mari de cele ale

97

sistemelor de operare pentru mini sau microcalculatoare. În acelaşi timp, se realizează o integrare funcţională tot mai accentuată a diferitelor tipuri de sisteme de calcul în platforme de lucru comune, de obicei prin conectarea acestora în reţele de calculatoare. Cel mai elocvent exemplu în această direcţie este reţeaua Internet care realizează legătura între cele mai diferite tipuri de sisteme de calcul, funcţionând sub controlul unor sisteme de operare diverse.

De asemenea, se urmăreşte dezvoltarea de sisteme de operare portabile, adică care funcţionează pe platforme hardware diferite. Un exemplu în acest sens este sistemul de operare UNIX.

O altă direcţie este dezvoltarea de familii de sisteme de operare. Un exemplu este familia sistemelor de operare Windows care cuprinde sisteme de operare interactive, multitasking, asigurând şi funcţiile pentru lucrul în reţea de calculatoare; între aceste sisteme de operare, unele sunt specializate pentru un anumit mod de utilizare, de exemplu: Windows NT Server, pentru server de reţea sau Windows NT Workstation pentru staţii de lucru din reţea.

3.1.4. Structura unui sistem de operarePentru a răspunde rolului de interfaţă între utilizatori şi partea hardware a sistemului

electronic de calcul şi pentru a gestiona eficient resursele, majoritatea sistemelor de operare au în structura lor două componente majore: programe de comandă-control şi programe de servicii.

Componenta de comandă şi control cuprinde programe ce au rolul de a asigura utilizarea eficientă a resurselor sistemului de calcul. Resursele sistemului de calcul pe care sistemul de operare le pune la dispoziţia utilizatorului se constituie din totalitatea componentelor fizice sau logice ale sistemului de calcul, care pot fi solicitate, la un moment dat, în timpul execuţiei unui program.

Funcţiile componentei de comandă şi control ale sistemului de operare sunt: planificarea, lansarea şi urmărirea execuţiei programelor; gestionarea resurselor sistemului de calcul; depistarea şi tratarea evenimentelor deosebite care apar în timpul execuţiei programelor; asigurarea protecţiei informaţiilor manevrate de diverse programe (aceste programe pot

fi ale sistemului de operare sau programe utilizator).Componenta de comandă şi control a sistemului de operare include:

nucleul sistemului de operare, cu funcţia de coordonare a activităţii sistemului de calcul şi a celorlalte componente ale sistemului de operare. Această componentă este rezidentă în memoria internă pe toată durata funcţionării sistemului de calcul şi se mai numeşte monitorul rezident al sistemului de operare.

câte o componentă de gestionare pentru fiecare tip de resursă din sistem.Astfel, în categoria programelor de comandă şi control intră:

Programe de gestiune întreruperi care reprezintă un ansamblu de subrutine activate la apariţia unui anumit semnal fizic de întreruperi.

Sistemul de întreruperi reprezintă o combinaţie de instrumente hardware şi software care asigură comunicarea între componentele funcţionale elementare ale unui sistem de calcul prin intermediul întreruperilor. Întreruperea reprezintă suspendarea temporară a execuţiei procesului care are alocată UCP, în momentul în care apare un eveniment în sistem, în scopul tratării acestui eveniment de către UCP. Pentru ca o întrerupere să fie funcţională, este necesar să poată fi îndeplinite două condiţii:

UCP să dispună de capacitatea de a fi întreruptă, adică să fie posibil ca UCP să fie alocată altui proces, înainte de încheierea execuţiei procesului căruia îi este alocată, la un moment dat;

să existe posibilitatea de a conserva parametrii procesului suspendat, pentru ca acesta să poată fi continuat ulterior, din punctul în care a fost întrerupt.

Programe de gestiune procese care creează procese şi rezolvă probleme privind cooperarea şi concurenţa acestora.

Programe de gestiune a memoriei care alocă necesarul de memorie internă solicitat de procese şi asigură protecţia memoriei interprocese.

Proceduri de tratare a intrărilor şi ieşirilor la nivel fizic care asigură efectuarea operaţiunilor elementare de I/E cu toate tipurile de periferice din sistem, realizând, unde este posibil, desfăşurarea simultană a uneia sau mai multor operaţiuni de I/E cu prelucrările realiozate de procesorul central.

Programe de gestiune a fişierelor care reprezintă o colecţie de module prin care se asigură deschiderea, închiderea şi accesul utilizatorului la datele din fişiere.

Programe de planificare a lucrărilor şi de alocare a resurselor. Programe de gestiune tehnică a sistemului de operare care ţin evidenţa erorilor

hardware şi la cerere furnizează informaţii asupra gradului de utilizare a componentelor sistemului electronic de calcul.

Programe de statistică a sistemului de operare care ţin evidenţa utilizatorilor, a lucrărilor executate de aceştia şi a resurselor consumate.

Programele de servicii asigură sub supravegherea programelor de control, dezvoltarea programelor de aplicaţii şi exploatarea celorlalte facilităţi oferite de sistemul de operare.

Componenta de servicii a sistemului de operare s-a dezvoltat odată cu cerinţele utilizatorilor sistemelor de calcul. Gradul de accesibilitate al unui sistem de calcul, ca şi complexitatea sarcinilor pe care utilizatorul le poate rezolva cu ajutorul lui sunt influenţate de existenţa şi eficienţa programelor de sistem incluse în componenta de servicii. Programele de servicii se execută sub supravegherea programelor de comandă şi control, ca orice program de aplicaţie.

Această componentă oferă servicii diferite, de la un sistem de operare la altul, sau chiar între variante diferite ale aceluiaşi sistem de operare.

Programele de serviciu pot fi grupate astfel:1. Programele translatoare traduc programele sursă în programe obiect

(asambloare/macroasambloare, compilatoare, interpretoare) ale căror instrucţiuni în limbaj maşină pot fi executate de sitemul de calcul. O succintă comparaţie dintre asamblor, compilator şi interpretor indică următoarele: Asamblorul este determinat de limbajul maşină, specific fiecărui sistem de calcul,

iar compilatorul este specific unui anumit limbaj, independent de sistemul de calcul;

Asamblorul uşurează scrierea programelor folosind simboluri în locul limbajului maşină, în timp ce compilatorul oferă posibilitatea scrierii de programe pentru orice sistem de calcul ce dispune de compilatorul respectiv;

Asamblorul translatează o definiţie simbolică a programului sursă într-o definiţie din programul obiect, în timp ce compilatorul translatează mai multe definiţii din programul obiect. Ca urmare, memoria este mai puţin ocupată de asamblor, dar compilatorul este mai puternic datorită includerii într-o definiţie-sursă a mai multor definiţii-obiect;

Execuţia repetată a unui program este facilitată de compilator care realizează translatarea o singură dată, în timp ce interpretorul translatează de fiecare dată programul.

99

2. Editoarele de legături prelucrează programul obiect rezultat în urma compilării, transformându-l în program executabil. Editorul de legături realizează următoarele funcţii: stabilirea legăturii între module în vederea constituirii programului executabil; includerea în programul executabil a unor componente din bibliotecile sistem; includerea unor componente ale sistemului de operare care facilitează punerea

la punct şi depanarea programelor utilizator.3. Programele de încărcare sunt programe ce asigură încărcarea programelor

executabile în memoria internă, iniţializând execuţia. Încărcarea se poate face în mai multe variante: imediat după translatare, când încărcătorul este inclus în compilator

(compilatoare de tip LOAD and GO); în momentul link-editării, când încărcătorul este inclus în editorul de legături; după link-editare, când încărcătorul este independent.

4. Programele de depanare oferă mijloace de verificare şi corectare a operaţiilor realizate de programul curent: suspendarea execuţiei în punctele prestabilite; realizarea de modificări şi corecţii adiţionale la reluarea programului; examinarea şi modificarea, după caz, a programului existent în memoria internă.

5. Editoarele de texte permit editarea textelor, crearea şi actualizarea programelor, a fişierelor de date, fişierelor de comenzi etc.

6. Programele de bibliotecare asigură crearea, gestionarea şi întreţinerea bibliotecii sistem (formată din module ale sistemului de operare) şi a bibliotecilor utilizator. Bibliotecile de programe sunt colecţii de programe organizate sub forma unor fişiere partajate în scopul utilizării lor ulterioare. Bibliotecarul este apelat implicit de către sistemul de operare în etapele de punere la punct a programelor şi explicit de către utilizator prin comenzi specifice limbajului de comandă. Ca exemple de bibliotecare putem aminti: LBR – sub MS-DOS, AR (Archive) – sub UNIX.

7. Mediile de programare permit automatizarea procesului de construire şi testare a programelor. În componenţa lor intră un editor de texte, un compilator, un editor de legături, un depanator.

8. Suprafeţele de operare oferă o gamă variată de servicii ce înlesnesc executarea rapidă a lucrărilor de rutină. Intră în această categorie programe de serviciu de tipul: Norton Commander, Win Commander, Windows Explorer.

Un sistem electronic de calcul poate să lucreze în două moduri: modul supervizor (kernel) când controlul este deţinut de către sistemul de operare, modul utilizator (user) când controlul este deţinut de un program de aplicaţii.

3.1.5. Obiectivele şi funcţiile sistemelor de operareSistemul de operare apare ca un ansamblu de programe destinat să răspundă la

următoarele obiective: uşurarea utilizării sistemului electronic de calcul prin preluarea lucrărilor de rutină,

repetitive, precum şi printr-un dialog suplu utilizator-sistem (prin intermediul unui limbaj de comandă);

utilizarea eficientă a resurselor sistemului electronic de calcul; creşterea eficienţei globale în utilizarea sistemului de calcul prin creşterea vitezei de

execuţie a prelucrărilor, reducerea timpului de răspuns al sistemului la solicitările

utilizatorilor, creşterea gradului de utilizare a resurselor prin utilizarea lor la capacitate maximă.

Apropierea utilizatorului de calculator solicită o interfaţă om-calculator prietenoasă şi, în acelaşi timp, performantă. Până la Windows limbajul de comandă al sistemelor de operare asigura un dialog de tip text (linie de comandă), uneori greoi şi dificil de asimilat. Produse-program ca Norton Commander au asigurat îmbunătăţirea dialogului prin faptul că linia de comandă se construia prin selecţii ale componentelor apărute în panourile de pe ecran. Primele versiuni WINDOWS asigurau o interfaţă grafică performantă pentru dialogul om-calculator, dar ele nu înlocuiau sistemul de operare MS-DOS, ci reprezentau extensii ale acestuia.

Preocupările de îmbunătăţire a interfeţei om-calculator au avut în vedere următoarele obiective:

suprimarea limbajului de comandă din sistemul de operare; utilizarea unei interfeţe standardizate, oricare ar fi calculatorul utilizat; asigurarea unei interfaţe suficient de evolutivă pentru a lua în considerare

noutăţile versiunilor ulterioare ale sistemului de operare; interfaţă destul de facilă pentru a putea fi utilizată de oricine, de la expert la

profan.Interfaţa WIMP3 (Windows, Icones, Mouse, Pull-down menus) răspunde acestor

obiective prin componentele care-i dau denumirea: ferestre, icon-uri (pictograme), utilizarea mouse-ului şi a meniurilor derulante. Aceast tip de interfaţă a fost realizat prima dată de firma XEROX la PARC (Palo Alto Research Center), California. Ideea a fost preluată de Steve Jobs şi a fost aplicată la calculatoarele LISA şi apoi la MacIntosh. Principiul de bază constă în stabilirea unui dialog om-calculator prin intermediul obiectelor afişate în fereastra activă. Fiecare obiect are asociate anumite comenzi care pot fi apelate cu ajutorul mouse-ului. Alte facilităţi ale interfeţei WIMP sunt:

ferestre tip termometru care indică modul cum progresează prelucrarea în curs (vezi comanda Copy sub Windows);

ferestre de alertă, cu mai multe nivele. Orice acţiune ce prezintă un risc de pierdere a informaţiei este sistematic supusă confirmării utilizatorului (vezi ştergerea fişierelor în Word).

Rolul sistemului de operare este de a asigura utilizarea eficientă a resurselor sistemului electronic de calcul, facilitând sarcinile utilizatorului. Sistemul de operare gestionează alocarea timpului UCP, a memoriei interne, accesul la fişiere, accesul la echipamentele periferice, etc. pe toată durata execuţiei unui program, în scopul utilizării cât mai eficiente a acestor resurse. În cazul în care este posibilă executarea simultană a mai multor programe, sistemul de operare realizează alocarea resurselor între programe pe baza unor criterii de alocare, în scopul optimizării execuţiei programelor. De asemenea, el trebuie să asigure protecţia între utilizatori acolo unde sistemul de operare permite accesul concomitent al mai multor utilizatori (programe) la resursele sistemului de calcul, precum şi protecţia între programe, fie că este vorba de programe utilizator sau programe ale sistemului de operare. Această protecţie se referă la evitarea cazurilor de interferenţă între mai multe programe în execuţie, care ar putea duce la alterarea zonelor de program din memoria internă sau la alterarea, de către un program, a datelor utilizate de un alt program.

Sistemul de operare poate trata erorile fizice (de exemplu, erori de citire/scriere în memoria externă, erori de acces la un echipament periferic, lipsa din configuraţia sistemului de

3 Claviez, J., Informatique: les bases, Editions J.C.I. Inc., Montréal, 1993, p. 130101

calcul a unui echipament, etc.) sau erorile logice care pot să apară în timpul executării unui program (de exemplu, operaţii interzise, ca împărţirea la 0).

Sistemele de operare pot avea şi funcţia de asistenţă « on line », cunoscută ca Help-ul sistemului de operare, precum şi funcţia de tipul « plug and play » care oferă facilităţi de autodetecţie a echipamentelor nou instalate în sistem şi permite reconfigurarea hardware, cu uşurinţă, a sistemului, ca şi notificarea schimbării configurării sistemului, de exemplu prin căderea unui echipament din sistem

Sistemul de operare îndeplineşte şi o serie de funcţii auxiliare, cum ar fi: contabilizarea activităţii sistemului de calcul, jurnalizarea comenzilor adresate interpretorului de comenzi al sistemului de operare, jurnalizarea erorilor, etc.

Operaţiunile realizate de sistemele de operare pentru a-şi realiza obiectivele pot fi grupate astfel4:

gestiunea lucrărilor; gestiunea intrărilor şi ieşirilor; gestiunea fişierelor; comunicarea cu utilizatorul.

3.1.5.1. Gestiunea lucrărilor

O lucrare reprezintă un ansamblu de activităţi delimitate prin comenzi specifice limbajului de comandă. Lucrarea cuprinde mai multe etape care se succed într-o ordine prestabilită de utilizator. O etapă din lucrare poate fi descompusă la nivel inferior în procese care, în funcţie de logica lucrării, se pot executa secvenţial sau concurent. Divizarea lucrărilor în procese asigură o utilizare mai eficientă a sistemului electronic de calcul, dar determină creşterea complexităţii sistemului de operare prin adăugarea de noi funcţii: alocarea resurselor la nivel de proces, sincronizarea proceselor, transmiterea informaţiilor la procese.

Gestiunea lucrărilor este asigurată de un program specific (supervizor, monitor) care realizează gestiunea resurselor fizice ale calculatorului şi coordonarea generală a derulării lucrărilor. Acest program coordonează şi controlează orice activitate derulată de alte programe ale sistemului de operare, îndeplinind două subfuncţii esenţiale:

gestiunea sarcinilor de îndeplinit care determină care sunt programele sau modulele de program ce se vor executa;

gestiunea resurselor (mijloacelor) necesare execuţiei unui program încărcat în memoria principală.

Fiecare lucrare dispune la un moment dat de un spaţiu de memorie şi trebuie să se supravegheze ca nici o altă sarcină să nu pătrundă în partiţia alocată. Există mai multe sisteme de gestiune a memoriei: partiţii fixe, partiţii variabile, paginare etc.

Exemplu: O cerere prioritară pornind de la un terminal poate obliga supervizorul să elibereze o zonă de memorie, deci să suspende execuţia în curs şi să evacueze unele programe în memoria auxiliară, păstrând imaginea exactă din momentul apariţiei cererii.

3.1.5.2. Gestiunea intrărilor/ieşirilor

Echipamentele periferice sunt foarte diverse (terminal, unităţi de discuri, imprimante etc.) şi funcţionează cu performanţe diferite de ale unităţii centrale. Schimburile de informaţii între periferice şi unitatea centrală sunt intermediate de unităţile de intrare/ieşire (canale, memorii tampon etc.) şi necesită numeroase comenzi şi controale succesive prin intermediul sistemului de operare.

4 Reix, R., Systèmes d'information et management des organisations, Les Editions Foucher, Paris, 1990, p.53

Gestiunea intrărilor/ieşirilor joacă un rol important în aplicaţiile de gestiune. În practică, în momentul când prin programul utilizatorului se solicită o operaţie de I/E, gestionarul de I/E (numit adesea IOCS-INPUT OUTPUT CONTROL SYSTEM sau BIOS – Basic Input Output System) preia sarcinile legate de citirea şi scrierea informaţiilor pe unităţile periferice. În multe sisteme de operare gestionarul de I/E oferă posibilităţi complementare cum sunt: gestiunea independentă a I/E, gestiunea mesajelor etc.

De exemplu, în sistemele de operare UNIX şi MS-DOS există facilităţi SPOOLing pentru listările la imprimantă (comanda externă PRINT din MS-DOS).

Gestiunea independentă a I/E (SPOOL-Simultaneous Peripheral Operations On Line) are la bază principiul separării totale a operaţiilor de I/E de operaţiile de prelucrare. Toate datele de intrare sunt stocate pe disc magnetic pe măsura preluării lor şi toate datele de ieşire vor fi stocate tot pe disc şi vor fi, mai târziu, imprimate. În acest timp, unitatea centrală efectuează alte lucrări.

Din tehnica SPOOL decurge un dublu avantaj: pentru unitatea centrală operaţiile de I/E se realizează numai printr-un schimb

unic cu unitatea de discuri magnetice, iar viteza de lucru este ridicată; dacă un periferic de ieşire este la un moment dat indisponibil prelucrarea va fi

executată în continuare deoarece ieşirea va avea loc pe disc.Gestiunea mesajelor se aplică la calculatoarele interconectate în reţea sau la

calculatoarele care lucrează cu mai multe terminale. Mesajele trebuie să fie controlate şi, eventual, aranjate într-un fir de aşteptare pus la dispoziţia programului coordonator.

În aplicaţiile economice unde operaţiile de I/E sunt numeroase, calitatea gestiunii I/E prin sistemul de operare este un criteriu important al eficienţei sistemului.

3.1.5.3. Gestiunea fişierelor

Sistemul de operare, programele utilizatorului sunt stocate şi manipulate de sistemul electronic de calcul cu ajutorul fişierelor. Sistemul de operare simplifică accesul la fişiere asigurând totodată şi protecţia datelor.

Anumite fişiere sunt prezente permanent în memoria principală şi se numesc rezidente în memorie (este vorba de nucleul sistemului de operare). Alte fişiere sunt memorate pe suporturi magnetice şi sunt apelate în memoria internă numai când sunt necesare (celelalte componente ale sistemului de operare, fişierele de date etc.). De aici apar probleme privind partajarea memoriei între diferite fişiere care trebuie să fie uşor apelate în caz de nevoie şi partajarea fişierelor între mai mulţi utilizatori pe baza unor priorităţi de acces.

Sistemul de gestiune al fişierelor (gestionarul de fişiere) este o componentă a sistemului de operare care realizează următoarele activităţi:

Gestiunea fişierelor stocate în memoriile auxiliare. De exemplu, în sistemul de operare Windows fiecare utilizator dispune de o listă a fişierelor sale într-un catalog (folder). Fiecare fişier este identificat printr-un nume şi are anumite atribute (de exemplu, fişier read-only, fişier sistem, fişier ascuns aplicaţiilor obişnuite), sunt stabilite drepturi de partajare a fişierului, de exemplu în cadrul unei reţele de calculatoare, sunt oferite informaţii de adresă care permit localizarea fişierului pe disc, informaţii privind tipul fişierului, informaţii despre date calendaristice, de exemplu: data când a fost creat fişierul, data ultimei actualizări, data ultimei consultări

Protecţia datelor. Gestiunea drepturilor de acces permite protejarea fişierelor contra modificărilor neautorizate sau contra distrugerilor datorate altor utilizatori. Protecţia contra distrugerilor accidentale, datorate incidentelor hardware şi software, se realizează prin copii de siguranţă. De exemplu, fişierele backup (.BAK) reţin

103

penultima versiune a unui fişier. Uneori se recurge la salvarea fişierelor pe suporturi magnetice sau optice în scopul păstrării acestora.

Gestiunea bibliotecilor de programe. De obicei un program este realizat pentru a fi executat de mai multe ori. După obţinerea formatului executabil programul este stocat într-o bibliotecă de programe alături de altele, inclusiv cele ale sistemului de operare care nu sunt rezidente în memorie. Această bibliotecă este stocată, în general, pe discuri magnetice. Simpla precizare a numelui programului determină încărcarea sa în memorie.

3.1.5.4. Dialogul cu utilizatorii

Dialogul utilizator-calculator se realizează prin intermediul unor linii de comandă ce folosesc comenzi definite strict printr-un limbaj de comandă. Cu ajutorul limbajului de comandă utilizatorul specifică:

delimitarea lucrărilor; structura lucrărilor; necesarul de resurse fizice; informaţii privind seturile de date asociate lucrării.

Fiecare comandă este recunoscută de programe specializate numite interpretoare de comenzi. Aceste programe declanşează operaţiile curente activând alte module ale sistemului de operare. Comunicarea om-calculator se realizează şi prin afişarea unor mesaje de răspuns pe ecran.

Un alt aspect al comunicaţiei se referă la legătura între programele utilizatorului şi sistemul de operare. Modalităţile curente ale acestui dialog depind de tipul limbajului de programare utilizat şi de tipul sistemului de operare. Ca regulă generală aceste funcţii nu sunt standardizate decât pentru un limbaj de programare sub un sistem de operare. Aceasta explică de ce un program nu este executabil decât pe un calculator ce are sistemul de operare pentru care a fost scris programul.

3.2. Tehnici de exploatare a calculatoarelor

Tehnica de exploatare a unui sistem de calcul se referă la modalităţile utilizate de sistemul de operare pentru planificarea execuţiei programelor şi pentru gestionarea resurselor solicitate.

Deoarece sistemele de operare prezintă mari diferenţe de la o categorie la alta de sisteme de calcul pe care sunt folosite, utilizatorul trebuie să fie în măsură să selecteze acel sistem care satisface cel mai bine cerinţele sale de utilizare. Alegerea unui sistem de operare depinde, printre altele, şi de:

metodele de lucru folosite pentru alocarea memoriei (monoprogramare, multiprogramare);

tehnicile aplicate în planificarea executării lucrărilor (interactive, neinteractive).

3.2.1. Monoprogramarea

Monoprogramarea reprezintă o tehnică de exploatare pentru sistemele seriale, obiectivul ei fiind automatizarea lansării în execuţie a lucrărilor (programelor). Ea presupune organizarea şi execuţia secvenţială a lucrărilor pe un sistem de calcul. Planificarea lucrărilor se realizează strict secvenţial într-o ordine prestabilită, în loturi de lucrări. Lansarea în execuţie a unei lucrări se face, în cadrul lotului din care face parte, secvenţial, adică respectând condiţiile:

o lucrare se lansează în execuţie numai după încheierea execuţiei lucrării care o precede;

ordinea de lansare în execuţie a lucrărilor este strict ordinea în care se află lucrările în lotul de lucrări;

la un moment dat, toate resursele sistemului sunt puse la dispoziţia lucrării aflate în execuţie. Acest mod de organizare a prelucrărilor se numeşte prelucrare batch (pe loturi), iar

sistemele de operare care utilizează această tehnică de exploatare se numesc sisteme de operare batch (BPS - Batch Processing Systems).

Lansarea în execuţie a lucrărilor din lotul de lucrări se face automat, sub controlul componentei sistemului de operare numită monitor de înlănţuiri.

Dezavantajele acestei tehnici sunt reprezentate de timpul mare de răspuns al sistemului (toţi utilizatorii primesc rezultatul prelucrărilor numai după executarea întregului lot) şi eficienţa scăzută în utilizarea resurselor sistemului (toate resursele sunt afectate, pe rând, câte unei singure lucrări în execuţie).

Monoprogramarea, în context mono-utilizator, este modalitatea curentă de lucru a sistemului de operare pentru calculatoarele personale. Sistemul de operare asigură în acest caz o gestiune sumară a lucrărilor, pregătirea memoriei, încărcarea programelor, tratarea întreruperilor etc. Protecţia datelor este relativ simplă pentru că nu există decât un singur program al utilizatorului prin care se scrie sau se citesc fişierele.

3.2.2. MultiprogramareaMultiprogramarea (multiprogramming) reprezintă modul de exploatare a unui sistem

de calcul care permite existenţa simultană în memoria internă a mai multor programe care se execută concurent, în partiţii fixe de memorie5, cu restricţia ca ele să nu folosească în acelaşi timp aceeaşi resursă. Obiectivul urmărit în cadrul multiprogramării constă în maximizarea volumului de lucrări care trec prin sistem şi minimizarea timpului petrecut de o lucrare în sistem.

Timpul de inactivitate al unităţii centrale, impus de perioadele de aşteptare, este redus substanţial dacă în memoria internă ar putea coexista simultan mai multe programe ce solicită unitatea centrală atunci când aceasta aşteaptă terminarea unei operaţii de intrare/ieşire pentru lucrarea curentă în execuţie. Execuţia mai multor programe în multiprogramare pare simultană (se simulează n procesoare pe un singur procesor) deşi, de fapt, la un moment dat este activ un singur program.

În multiprogramare sistemul de operare trebuie să asigure administrarea cererilor de I/E şi planificarea firelor de aşteptare pentru programele concurente. De asemenea, este necesar un mecanism de protecţie între lucrări care să permită execuţia unei lucrări, fără afectarea celorlalte existente în memoria internă, precum şi o gestiune eficientă a resurselor fizice şi logice solicitate de lucrările în execuţie.

Sistemele de calcul care utilizează tehnica multiprogramării sunt prevăzute cu o componentă a sistemului de operare numită monitor de planificare a lucrărilor care alege, dintr-un grup de programe, în ordinea sosirilor, pe acelea potrivit cărora timpul neocupat al unităţii centrale să fie minim.

La sistemele de operare pentru microcalculatoare multiprogramarea se referă la facilitatea de lucru multitasking.

3.2.3. MultiprelucrareaDacă n programe se găsesc în acelaşi timp în memoria internă şi partajează resursele

sistemului de calcul, atunci sistemul este exploatat în multiprogramare; dacă în multiprogramare

5 O partiţie de memorie trebuie să fie o zonă contiguă de memorie, adică o zonă de memorie formată numai din locaţii de memorie adiacente. O partiţie are o anumită lungime şi o adresă fixă.

105

se folosesc n procesoare, atunci sistemul este exploatat în multiprelucrare. Se poate astfel aprecia că multiprogramarea este un concept software, iar multiprelucrarea un concept hardware.

Un sistem de calcul este exploatat în multiprelucrare dacă cel puţin două unităţi centrale de prelucrare lucrează în paralel. De remarcat că în cadrul sistemelor exploatate în multiprelucrare, unitatea centrală de prelucrare poate executa instrucţiunile unui singur program, dar şi instrucţiuni din programe diferite.

Sistemele master/slave sunt sisteme care lucrează prin tehnica multiprelucrării. Unul dintre obiectivele multiprelucării este acela de a degreva o unitate centrală de prelucrare de task-uri specifice ca: tabelări de date, editări de texte şi întreţinerea colecţiilor de date (fişiere, baze de date). Pentru a realiza acest deziderat, la o unitate centrală de prelucrare poate fi cuplată o altă unitate centrală de prelucrare destinată coordonării activităţilor din sistem (master). Masterul coordonează toate operaţiunile de I/E, în timp ce slave-ul execută operaţii complexe; în acest caz master-ul este referit ca front-end processor, având rolul de interfaţă între slave şi dispozitivele de I/E. Tot masterul se poate utiliza ca interfaţă între slave şi colecţii voluminoase de date existente în memoria externă, situaţie în care este referit ca back-end processor, fiind responsabil de întreţinerea bazei de date.

3.2.4. Prelucrări SPOOLINGPrelucrarea spooling (Simultaneous Peripheral Operations On-line) reprezintă un mod

eficient de exploatare a sistemelor de calcul seriale, bazat pe principiul separării operaţiilor de intrare de operaţiile de ieşire şi de restul prelucrărilor şi pe executarea lor în paralel. Executarea lucrărilor se face în multiprogramare.

Această tehnică constă în organizarea de zone tampon de memorie (buffers) pentru realizarea de dispozitive periferice de intrare/ieşire virtuale care permit introducerea de lucrări înainte ca acestea să fie executate, redarea rezultatelor la imprimantă în timpul execuţiei altor lucrări, planificarea execuţiei lucrărilor pe baza unui sistem de priorităţi prestabilite, fără a se ţine seama de ordinea de sosire.

Pentru utilizarea tehnicii SPOOLING este nevoie de o memorie externă de capacitate mare, direct adresabilă, unde să fie organizate perifericele virtuale.

Efectele utilizării tehnicii SPOOLING sunt: creşterea randamentului de exploatare a unui sistem serial cu 40-50%, în primul rând prin

scăderea timpilor de aşteptare ai UCP creşterea randamentului de utilizare a echipamentelor I/O; acestea sunt utilizate în

reprize, dar într-o repriză sunt utilizate la capacitatea maximă. De exemplu, tehnica SPOOLING se poate folosi sub Windows pentru listările la

imprimantă, utilizând comanda Print care poate fi executată în paralel cu alte lucrări în execuţie, conform tehnicii de exploatare în multiprogramare.

3.2.5. Prelucrări în timp real

Sistemele de operare în timp real sunt sisteme care permit să se urmărească şi să se controleze evenimente din mediul extern sistemului de calcul, în momentul producerii acestora, preluând datele de intrare de la locul producerii lor şi furnizând informaţii de ieşire la locul desfăşurării evenimentelor. Avantajul utilizării unui sistem în timp real este capacitatea sa de a furniza la timp informaţii într-un mediu de date care se modifică foarte rapid. Obiectivul principal al sistemelor în timp real este ca timpul de răspuns al sistemului să fie suficient de scurt în raport cu procesul real care produce datele furnizate sistemului de calcul.

Exemple: supravegherea unui sistem radar; supravegherea sistemului energetic, a unei

instalaţii chimice, timpul de răspuns trebuind să fie la nivelul milisecundelor; supravegherea unui furnal sau cuptor de tratamente termice, timpul de răspuns

trebuie să fie de 1-2 secunde; gestiunea în timp real a stocurilor de materiale, timpul de răspuns este cuprins

între 20-30 secunde.Sistemele în timp real sunt sisteme interactive multiuser. Ele trebuie să realizeze

prelucrarea concomitentă a intrărilor primite de la un mare număr de dispozitive de intrare. Prelucrarea fiecărei intrări se face prin generarea în sistem a unui proces.

Sistemele în timp real se pot clasifica în :a) Sisteme in-line (sisteme de proces) - sunt sisteme în timp real cu ajutorul cărora se realizează urmărirea unui proces (un proces de fabricaţie, o reacţie chimică, etc.). Timpul de răspuns se măsoară în secunde. b) Sisteme tranzacţionale - sunt sisteme în timp real orientate pentru prelucrarea unui volum mare de date de aceeaşi natură (de exemplu: evidenţa vânzărilor într-un mare magazin, eliberarea biletelor cu locuri rezervate, etc.). Datele sunt primite de sistemul de calcul de la terminale prin intermediul unor mesaje cu format fix, numite tranzacţii. Timpul de răspuns se măsoară în minute.Exemplu : sistemele tranzacţionale sunt utilizate pentru sisteme informatice bancare, pentru sisteme de urmărire operativă a producţiei, sisteme de rezervare a locurilor la societăţi de transport aerian, feroviar, etc.

3.2.6. Sisteme de lucru multiutilizatorÎn sistemele multiutilizator mai mulţi utilizatori folosesc în acelaşi timp acelaşi

calculator. Putem distinge mai multe situaţii: sistem multiutilizator cu program comun, sistem time-sharing, sistem multiutilizator cu multiprelucrare.

Sistemul multiutilizator cu program comun (multi-terminal sau multi-posturi) permite ca mai mulţi utilizatori, instalaţi la terminale diferite, să execute acelaşi program (de exemplu consultarea bazelor de date în reţelele locale de calculatoare, sistemele de rezervare a locurilor în avion).

Sistemul de operare are ca preocupare principală asigurarea accesului şi securităţii datelor partajate între diferiţi utilizatori. De exemplu, se blochează accesul la un fişier de zboruri în timp ce de la un terminal se face o rezervare.

Exploatarea în time-sharing (cu "partajarea timpului") porneşte de la un obiectiv asemănător cu exploatarea în multiprogramare: executarea concurentă a proceselor, cu partajarea resurselor sistemului de calcul, de această dată în cazul sistemelor interactive, multiuser. Obiectivul este reducerea timpului de răspuns al sistemului, pentru servirea cererilor cât mai multor utilizatori.

Tehnica de divizare a timpului (time-sharing) se bazează pe principiile divizării timpului şi partajării resurselor între mai mulţi utilizatori independenţi. Se stabileşte o cuantă de timp pentru fiecare utilizator, în care acesta dispune de toate resursele sistemului. În acest context, fiecare utilizator are impresia că sistemul îi aparţine în întregime. La originea sistemelor stă, în esenţă, diferenţa dintre timpul de gândire şi de reacţie al utilizatorului (relativ mare) şi timpul afectat operaţiunilor de intrare/ieşire. Această diferenţă este folosită de sistemul de calcul pentru a executa alte programe aflate în stare “gata”.

107

Unitatea centrală este partajată pe bază de cerere, planificarea execuţiei urmărind obţinerea unui timp de răspuns minim. Lucrările nu au priorităţi prestabilite, astfel că acestea trebuie să fie executate dinamic.

Sistemul de operare în regim de time-sharing trebuie să răspundă următoarelor obiective: să asigure protecţia datelor fiecărui utilizator, evitând distrugeri accidentale sau

voluntare prin programele altor utilizatori; să asigure o repartizare echitabilă a resurselor între diferiţi utilizatori astfel încât

execuţia fiecărui program să fie posibilă.În sistemele de operare time-sharing, gestiunea lucrărilor şi gestiunea fişierelor devine

foarte complexă. Asigurarea protecţiei datelor (identificarea utilizatorilor, accesul la fişiere) sporeşte considerabil complexitatea sistemului de operare.

Un sistem în time-sharing este sistemul de operare Unix.Tehnica de prelucrare concurentă (parallel processes) oferă posibilitatea lansării în

execuţie a mai multor programe, asigurând un timp de răspuns redus şi utilizarea eficientă a echipamentelor prin executarea pe scară largă a activităţilor concurente între unitatea centrală şi dispozitivele periferice, distribuirea şi utilizarea simultană a datelor de mai multe programe în execuţie, comunicarea între programele în execuţie.

Capitolul 4. Reţele de calculatoare

4.1. Conceptul de reţea de calculatoareO reţea de calculatoare reprezintă ansamblul calculatoarelor interconectate prin

intermediul mediilor de comunicaţii în scopul utilizării în comun de către utilizatori a resurselor disponibile.

O altă definiţie prezintă reţeaua de calculatoare ca fiind un ansamblu de calculatoare legate între ele în vederea comunicării de mesaje şi partajării resurselor1. Astfel este posibilă transmiterea informaţiei între utilizatori situaţi în puncte diferite, folosirea simultană a informaţiilor din bazele, băncile şi depozitele de date de către diferite categorii de utilizatori, precum şi exploatarea în comun a mai multor resurse, programe şi echipamente.

Calculatoarele reprezintă sistemele de calcul şi trebuie să fie echipate cu dispozitive de reţea, dispozitive care să confere conectivitatea necesară mediilor de comunicaţii.

Calculatoarele unei reţele pot fi atât servere care prestează servicii mai multor utilizatori ai reţelei, cât şi staţii de lucru utilizate în scopuri individuale de fiecare utilizator în parte. Serverul este calculatorul pe care rulează sistemul de operare de reţea NOS (Network Operating System), supervizează comunicaţiile în cadrul reţelei şi conţine programe care îi permit să se comporte ca un dispozitiv central de stocare pentru calculatoarele conectate la reţea. Serverele pot fi dedicate sau nededicate. Serverul dedicat este un calculator care funcţionează doar ca server, nefiind folosit ca staţie de lucru sau drept client, având rolul de a asigura securitatea fişierelor şi a directoarelor şi de a deservi rapid cererile clienţilor din reţea.

În aprecierea performanţelor unui server trebuie luaţi în considerare doi parametri:1. Scalabilitatea unui server se referă la posibilitatea de creştere a capacităţii

serverului. Este ineficient să se construiască un sistem în jurul unui server care este configurat la capacitatea maximă. Pe măsură ce se adaugă noi utilizatori la sistem, volumul tranzacţiilor creşte şi se acumulează din ce în ce mai multe date, iar cererile adresate serverului vor spori. Mai devreme sau mai târziu, cererile vor depăşi capacitatea serverului de a servi. Consideraţiile privind scalabilitatea includ:

adăugarea de noi module de memorie internă pentru a gestiona utilizatori suplimentari;

adăugarea de procesoare suplimentare pentru a putea control creşterea încărcăturii sistemului;

instalarea de discuri suplimentare; respectarea limitelor sistemului de operare (numărul de utilizatori, spaţiul disc

total).2. Toleranţa la erori a unui server se referă la posibilitatea de recuperare a contextului

curent de lucru după producerea unor disfuncţionalităţi hardware. Soluţiile utilizate pentru a asigura toleranţa la erori sunt sistemele neîntreruptibile la tensiune şi subsistemele de discuri

1 Niţchi, Ş., Racoviţan, D. ş.a., Bazele prelucrării informaţiilor şi tehnologie informaţională, Editura Intelcredo, Deva, 1996, p. 153

109

RAID2. Cele două facilităţi, împreună, protejează serverul de cele mai frecvente cauze care produc defecte: întreruperea tensiunii şi funcţionarea defectuoasă a discului. Pentru o toleranţă completă la erori fiecare componentă a sistemului de calcul trebuie să fie dublată.

Mediile de comunicaţii sunt suporturile fizice care realizează transferul datelor de la un calculator la altul. La ora actuală, acestea sunt foarte variate, fapt ce permite implementarea unei reţele de calculatoare în cele mai diverse locaţii. Cele mai des utilizate medii ce comunicaţii sunt:

Linia telefonică – permite conectarea calculatoarelor prin intermediul infrastructurii companiilor de telefonie fixă. Având în vedere extinderea în teritoriu a acestor reţele de telefonie, se poate realiza conectarea unui calculator la o reţea din orice locaţie care are la dispoziţie un post telefonic. Datorită tehnologiei, dar mai ales a compoziţie cablurilor liniilor telefonice (cupru), acest mediu de comunicaţii are o viteză de transfer redusă şi este supus interferenţelor cu diverse surse de bruiaj.

Cablul de reţea (coaxial, utp etc.) – prin intermediul lui se realizează conexiuni cu viteză şi calitate mult mai bună decât a liniilor telefonice, în schimb necesită instalarea unei reţele de cabluri la toate calculatoarele care urmează a se interconecta.

Fibra optică – este un mediu de comunicaţii relativ nou, care a adus performanţa tehnologică a comunicaţiilor la nivelul cel mai ridicat. Utilizând lumina ca suport de transfer a datelor (spre deosebire de liniile telefonice sau cablurile de reţea care utilizează ca suport de transfer curentul electric), fibra optică permite transferuri la viteze foarte mari, a unor cantităţi de informaţii impresionant. Principalul dezavantaj al utilizării acestui mediu de comunicaţii îl constituie costul implementării, care este forate ridicat.

Undele radio – reprezintă mediul comunicaţiilor mobile, datorită faptului că nu necesită existenţa fizică a unui suport de comunicaţie, informaţiile propagându-se de la un emiţător la un receptor prin intermediul undelor hertz-iene. Tehnologiile actuale permit un transfer de date foarte bun (viteză mare) în orice colţ al lumii.

Resursele disponibile reprezintă acele elemente ale unui sistem de calcul care pot fi folosite de către toţi utilizatorii unei reţele de calculatoare, putând fi identificate următoarele trei categorii de resurse:

2 un sistem RAID (Redundant Array of Inexpresive Disks – şir redundant de discuri ieftine) este un tip sofisticat de memorie disc, având fiabilitatea apropiată de 100 %. Sistemul asamblează laolaltă mai multe unităţi de disc şi le tratează ca pe o unitate omogenă. În cazul defectării unei unităţi de disc din sistemul RAID, datele de pe aceasta sunt automat recuperate de pe celelalte. Unitatea de disc defectă este dusă la reparat, iar datele memorate pe aceasta pot fi refăcute cu ajutorul informaţiilor conţinute pe celelalte. La înlocuirea discului după reparaţie, operaţia de refacere şi instalare are loc automat. 110

Hardware – reprezintă echipamentele electronice ale unui sistem de calcul. În reţea se pot utiliza în comun următoarele categorii de resurse hardware: unităţi de stocare a datelor, imprimante etc. Prin utilizarea în comun a unităţilor de stocare a datelor, utilizatorii au la dispoziţie un spaţiu de stocare considerabil mai mare, acesta fiind rezultatul însumării tuturor spaţiilor disponibile de pe toate calculatoarele din reţea. Utilizarea imprimantelor în reţea reduce considerabil costurile achiziţiei de astfel de dispozitive, nefiind necesară conectarea la fiecare calculator a câte unei imprimante, ci conectarea tuturor calculatoarelor la o singură imprimantă.

Software – reprezintă ansamblul aplicaţiilor ce pot fi folosite în paralel de către utilizatorii reţelei de calculatoare. Acest lucru diminuează considerabil costurile achiziţiei de programe de aplicaţii, fiind necesară doar o licenţă software pentru un program instalat pe un singur calculator şi folosit de mai mulţi utilizatori simultan de la mai multe calculatoare. Totodată, actualizarea acestor programe este mult mai simplă, fiind necesară efectuarea operaţiei doar pe un calculator.

Resurse informaţionale – reprezintă rezultatele prelucrării datelor. Utilizarea în comun a acestor resurse determină eficientizarea sistemului informaţional al organizaţiei.

În termeni de specialitate, utilizarea în comun a resurselor unei reţele de calculatoare se numeşte partajarea resurselor. Acest procedeu determină o eficientizare a costului resurselor, dar mai ales o eficientizare a rezultatelor obţinute.

O reţea de calculatoare este susţinută de un software de reţea, absolut indispensabil, capabil să rezolve probleme de comunicare complexe. (de exemplu, Novell Netware şi Windows NT pentru reţelele locale şi sistemele de tip UNIX -Linux mai ales pentru conectarea subreţelelor în reţele de arie mai largă).

Sistemele de operare în reţea controlează funcţionarea componentelor hardware şi software ale sistemului de calcul, în condiţiile specifice lucrului într-o reţea de calculatoare, precum şi accesul utilizatorilor la resursele reţelei, permiţând partajarea acestor resurse.

Sistemele de operare proiectate pentru gestionarea lucrului în reţea trebuie să asigure câteva funcţii suplimentare, faţă de celelalte funcţii ale unui sistem de operare. Aceste funcţii se referă la:

1. Comunicarea între nodurile reţelei (nodurile reţelei sunt sistemele de calcul din reţea). Această funcţie trebuie să asigure transferul de date între sistemele de calcul din reţea, utilizând un set de reguli care reglementează comunicarea în reţea, set de reguli numit protocol de reţea; problema transferului de date este complexă şi implică:

o realizarea legăturii punctuale între două sisteme de calcul: un sistem transmite date şi celălalt le recepţionează

o asigurarea transferului de date între două noduri, prin intermediul altor noduri

111

o operaţii de selecţie a traseului pe care să se facă transferul de date între două sisteme de calcul din reţea (funcţii de rutare)

o operaţii de conversie a datelor în şi din formatul specific transmiterii datelor în reţea, codificarea sau împachetarea datelor, conform anumitor reguli, numite protocoale de comunicaţie, etc.

o mecanisme de detectare şi tratare a erorilor de transmisie o autentificarea proceselor implicate în transfer, cu verificarea drepturilor de

acces în reţea, etc. 2. Partajarea resurselor unui sistem de calcul între nodurile reţelei. Se numeşte host un

nod al reţelei care permite partajarea resurselor sale de către celelalte noduri din reţea. Partajarea propriilor resurse de către un nod presupune gestionarea cererilor multiple şi

simultane de acces la resursele partajate, care pot să apară de la celelalte noduri din reţea. Aceasta înseamnă că sistemul host trebuie să fie un sistem multitasking şi multiuser.De exemplu opţiunea Sharing (utilizare în comun) din meniul de context al unor obiecte Windows permite definirea modului de partajare a resursei respective în cadrul reţelei

3. Accesarea resurselor partajate din reţea se referă la capacitatea unui nod de a avea acces la resursele partajate de un alt nod din reţea.

Pentru a permite accesul la o resursă partajată din reţea, se definesc, pentru această resursă, drivere virtuale, care sunt declarate pe sistemul nodului care utilizează resursa partajată. Aceste drivere se referă deci la resurse care nu există fizic în sistemul de calcul respectiv dar există fizic pe host. Definirea unei corespondenţe între unităţile fizice partiţionate, din reţea, şi driverele virtuale definite pe nodul local se numeşte operaţie de mapare.Gestionarea driverelor virtuale este realizată de o componentă de reţea specializată, instalată pe fiecare nod.De exemplu opţiunea Map Network Drive (Mapare unitate de reţea) este oferită, în sistemul de operare Windows, de aplicaţia Explorer; ea dă posibilitatea mapării unei unităţi virtuale locale la o unitate din reţea. Operaţia inversă, de anulare a mapării, se realizează cu opţiunea Disconnect Network Drive (Deconectare unitate de reţea).

4. Identificarea nodurilor reţelei şi stabilirea drepturilor de acces în reţea. Aceste funcţii sunt implementate pe serverul de reţea şi presupun asocierea unui sistem de parole fiecărui utilizator din reţea, pentru identificarea acestuia; în felul acesta pot fi reglementate drepturile de acces la resursele partajate de server, pentru fiecare utilizator şi pot fi definite acţiunile permise utilizatorilor din reţea. Mecanismul de identificare a utilizatorilor oferă şi posibilitatea urmăririi (înregistrării)

activităţii utilizatorilor în reţea.Spre exemplu, Windows NT Server este un sistem de operare pentru un server de reţea

şi are implementată funcţia de definire şi control ale drepturilor de acces.Răspândirea fără precedent a reţelelor de calculatoare se explică prin importanţa pe

care o are schimbul informaţional şi avantajele pe care reţelele de calculatoare le oferă în această direcţie. Astfel, ele asigură atât o flexibilitate sporită, cât şi avantaje economice. Flexibilitatea sporită este dată de posibilităţile de extindere a reţelei prin adăugarea de noi staţii de lucru sau servere sau de împărţirea resurselor între utilizatori. Avantajele economice sunt determinate de costurile mai reduse ale echipamentelor, dar şi de exploatarea în comun a mai multor resurse: date, programe, echipamente.

112

4.2. Clasificarea reţelelor de calculatoare

Datorită diversităţii reţelelor de calculatoare, în procesul de clasificare a acestora se regăsesc mai multe criterii, şi anume:

1. Răspândirea geografică a sistemelor de calcul2. Arhitectură3. Topologie4. Modelul de comunicare (standardul de comunicare)

4.2.1. Clasificarea reţelelor de calculatoare în funcţie de răspândirea geografică a sistemelor de calcul

În funcţie de răspândirea geografică a sistemelor de calcul din cadrul unei reţele de calculatoare se disting patru categorii de reţele:

Reţelele LAN3 – au o extindere relativ redusă (de la câţiva centimetri până la 1 kilometru distanţă între calculatoare). Se regăsesc în general la nivelul unei camere sau a unei clădiri şi sunt implementate adesea în cadrul organizaţiilor.

Fig. nr. 4.1. Model de reţea locală LAN

Reţelele MAN4 – sunt extinse la nivelul unui oraş, suprafaţa lor variind între 1 şi 10 kilometri pătraţi. Adesea sunt constituite de către furnizorii de Internet şi sunt utilizate de către clienţii acestora.

3 LAN – Local Area Network – Reţea cu acoperire locală4 MAN – Metropolitan Area Network – Reţea cu acoperire metropolitană

113

Fig. nr. 4.2. Model de reţea metropolitană MAN

Reţelele WAN5 – sunt extinse la nivelul unei regiuni, chiar la nivel naţional şi continental.

Fig. nr. 4.3. Model de reţea cu acoperire vastă WAN

Reţelele GAN6 – se extind la nivel global, acoperind întreaga suprafaţă a planetei. În această categorie de reţele intră şi Internet-ul, alături de reţelele companiilor multinaţionale sau a organizaţiilor mondiale.

5 WAN – Wide Area Network – Reţea cu acoperire vastă6 GAN – Global area network – Reţea cu acoperire globală

114

Fig. nr. 4.4. Model de reţea cu acoperire globală GAN4.2.2. Clasificarea reţelelor de calculatoare în funcţie de arhitectură

În funcţie de arhitectura lor, reţele de calculatoare se clasifică în: Reţele peer to peer – reprezintă acele reţele de calculatoare în care fiecare nod

(sistem de calcul) este investit cu capabilităţi şi responsabilităţi similare. Astfel, fiecare utilizator al reţelei are drepturi egale cu ale celorlalţi. Adesea, această categorie de reţea este implementată la nivelul unei organizaţii mici, are o extindere locală (LAN) şi un număr mic de utilizatori. Principalul dezavantaj îl constituie lipsa securităţii informaţiilor, dar datorită numărului mic de utilizatori, efectele acestuia sunt limitate.

Fig. nr. 4.5. Model de reţea peer to peer

Reţele client/server – utilizează două tipuri de calculatoare, respectiv:115

o Server – reprezintă acel nod din reţea care oferă servicii celorlalte noduri ale reţelei;

o Client – reprezintă acel nod din reţea care utilizează serviciile oferite de un server.

Fig. nr. 4.6. Model de reţea client-server

În cadrul unei reţele care are implementată arhitectura client/server, orice sistem de calcul poate îndeplini funcţiunea de server sau de client, după cum sunt solicitate şi/sau oferite serviciile. Serviciile oferite de un server pot fi:

Servicii de transfer al fişierelor – server ftp; Servicii de poştă electronică – server POP3, IMAP, SMTP etc.; Servicii de conectare la Internet – server PROXY; Servicii web – server web (IIS, APACHE etc); alte servicii.

Serviciile în cadrul acestei reţele sunt oferite de către aplicaţii specializate, aplicaţii care poartă denumirea generică server. Acestea sunt instalate pe sistemele de calcul din reţea şi sunt folosite de către toţi utilizatorii autorizaţi ai reţelei respective. Datorită faptului că o aplicaţie de tip server necesită resurse hardware considerabile, acestea se instalează de obicei pe un calculator care dispune de aceste resurse şi care primeşte denumirea de server.

Celelalte sisteme de calcul, care utilizează serviciile oferite de un server, necesită instalarea unor aplicaţii care să poată prelucra serviciile, numite aplicaţii client. Acestea, în general, nu necesită resurse hardware deosebite.

După cum se poate observa, prin arhitectura client/server se realizează o bună distribuţie a resurselor în reţea, fiind necesare puţine noduri care să dispună de resurse hardware mai performante (server-ele), restul sistemelor de calcul putând dispune de un minim de astfel de resurse. Acest lucru conduce la minimizarea costurilor de implementare şi maximizarea randamentului de prelucrare a datelor.

116

4.2.3. Clasificarea reţelelor de calculatoare în funcţie de topologie

Prin topologia unei reţele de calculatoare se înţelege modul de amplasare a acestora în spaţiu. În funcţie de acest criteriu se disting următoarele categorii de reţele:

reţele de tip magistrală (bus) – conectarea tuturor sistemelor de calcul şi a tuturor echipamentelor se face liniar prin intermediul unui cablu numit trunchi. Toate datele sunt transmise în toată reţeaua, dar sunt recepţionate doar de calculatorul sau dispozitivul căruia îi sunt destinate. La capetele trunchiului de reţea se montează câte un dispozitiv numit terminator, cu scopul de capta semnalele libere, respectiv semnalele care nu au fost recepţionate de nici un nod din reţea.

Fig. nr. 4.8. Model de reţea cu topologia magistrală (bus)

o Avantaje: necesită o infrastructură simplă şi puţin costisitoare; conferă independenţă funcţională fiecărui calculator sau

echipament conectat în reţea;o Dezavantaje:

funcţionarea reţelei presupune neapărat şi funcţionarea trunchiului sau magistralei. Dacă apare o defecţiune la magistrală, calculatoarele şi echipamentele din cadrul acesteia nu mai pot comunica între ele.

Datorită faptului că semnalul se difuzează în toată reţeaua, există pericolul interceptării acestuia de către utilizatori neautorizaţi, deci nu conferă o securitate fizică a comunicaţiei.

reţele de tip stea (star) – conectarea tuturor sistemelor de calcul, precum şi a echipamentelor periferice se face prin intermediul unui dispozitiv special numit concentrator sau hub. Astfel fiecare nod din reţea are legătură directă cu hub-ul, realizându-se astfel o legătură permanentă între nodurile reţelei. Reţeaua funcţionează atât timp cât nodul central este în funcţiune, fiecare nod al reţelei fiind independent de celelalte noduri.

117

Fig. nr. 4.9. Model de reţea cu topologia stea (star)

o Avantaje: Oferă un control centralizat al traficului prin reţea; Oferă independenţă nodurilor reţelei.

o Dezavantaje Necesită o infrastructură de comunicaţii costisitoare (se

utilizează cablaje pe distanţe mari, plus concentratorul care reprezintă un echipament utilizat doar la centralizarea traficului);

Funcţionarea reţelei este dependentă de funcţionarea concentratorului.

reţele de tip inel (ring) – toate sistemele de calcul sunt interconectate între ele în stilul conectării în topologia magistrală, doar că primul şi ultimul sunt unite formându-se astfel o buclă (inel). Informaţia se transmite de la un nod la următorul, într-un singur sens. Avantajele şi dezavantajele sunt aceleaşi ca la reţelele de tip magistrală, cu o completare, şi anume că reţele de tip inel oferă un grad ridicat de securitate privind transferul informaţiilor în şi din exterior, prin simplu fapt că acest transfer nu se poate realiza.

118

Fig. nr. 4.10. Model de reţea cu topologia inel (ring)

reţele de tip arbore (tree) – această categorie de reţele combină topologia reţelelor de tip magistrală cu cea de tip stea. Specific acestei topologii este magistrala centrală, respectiv un cablu denumit backbone7. Pornind de la acest cablu, se dezvoltă strucuturi de reţele de tip stea şi/sau de tip magistrală, formându-se astfel reţeaua de tip arbore. Această topologie este cel mai des întâlnită la reţelele metropolitane, mai ales în cadrul companiilor furnizoare de servicii Internet. Aceste companii dezvoltă propriile reţele de cablaje, aşa-numitele backbone-uri, la care se conectează clienţii serviciilor de Internet. Aceştia dispun de reţele locale proprii, cu arhitectură şi topologie proprie, astfel constituind împreună o reţea metropolitană de tip arbore. Principalul dezavantaj al acestui tip de reţele îl constituie dependenţa de elementul structural central (backbone), fără de care nici un nod al reţelei nu poate beneficia de conectivitate totală.

7 backbone – este un termen provenit din limba engleză, care în traducere reprezintă coloana vertebrală având înţelesul unui stâlp de susţinere sau a unui schelet pe care începe o construcţie, o dezvoltare a unei infrastructuri.

119

Fig. nr. 4.11. Model de reţea cu topologia arbore (tree)

4.2.4. Clasificarea reţelelor de calculatoare în funcţie de modelul de comunicare (standardul de comunicare)

O reţea de calculatoare este alcătuită dintr-un ansamblu de mijloace de transmisie şi de sisteme de calcul utilizate pentru a realiza atât funcţii de transport a informaţiei, cât şi funcţii de prelucrare a acesteia. Dar fiecare sistem de calcul prezintă un mod specific de stocare a informaţiei şi de interfaţare cu exteriorul. Astfel, o reţea de calculatoare care interconectează diferite sisteme de calcul poate funcţiona în bune condiţii numai dacă există o convenţie care stabileşte modul în care se transmite şi se interpretează informaţia. Această convenţie poartă numele de protocol.

Un protocol este un set de reguli şi convenţii ce se stabilesc între participanţii la o comunicaţie în vederea asigurării bunei desfăşurări a comunicaţiei respective; sau protocolul este o înţelegere între părţile care comunică asupra modului de realizare a comunicării.

Pe parcursul evoluţiei comunicaţiei între calculatoare au fost elaborate mai multe familii de protocoale. Cele mai importante sunt modelul de referinţă ISO / OSI şi modelul de referinţă TCP / IP.

4.2.4.1. Modelul OSI (Open Systems Interconnection) pentru reţele, propus de ISO (International Standard Organization), ca un prim pas către standardizarea internaţională a protocoalelor folosite pe diferite niveluri, se ocupă de conectarea sistemelor deschise comunicării cu alte sisteme. Modelul OSI conţine şapte niveluri: fizic, de legătură date, reţea, 120

transport, sesiune, prezentare, aplicaţie (vezi figura nr. 4.9). Acest model nu reprezintă în sine o arhitectură de reţea deoarece nu specifică serviciile şi protocoalele utilizate la fiecare nivel, ci arată numai ceea ce ar trebui să facă fiecare nivel.

Nivelul fizic se ocupă de transmiterea biţilor printr-un canal de comunicaţie: când unul din capete trimite un bit 1, acesta este receptat în cealaltă parte ca un bit 1 şi nu ca un bit 0.

Nivelul legatură de date are sarcina de a transforma un mijloc oarecare de transmisie într-o linie care să fie disponibilă nivelului reţea fără erori de transmisie nedetectate. De aceea, nivelul legătură de date obligă emiţătorul:

să descompună datele de intrare în cadre (blocuri) de date (câteva sute sau mii de octeţi);

să transmită cadrele secvenţial; să prelucreze cadrele de confirmare trimise înapoi de receptor.

Nivelul reţea se ocupă de controlul funcţionării subreţelei. O problemă cheie în proiectare este determinarea modului în care pachetele sunt dirijate de la sursă la destinaţie. De asemenea, nivelul reţea se ocupă de rezolvarea neconcordanţelor dintre modul de adresare, dimensiunea pachetelor sau chiar protocoalele sursei şi destinaţiei.

Nivelul transport are rolul de a accepta date de la nivelul sesiune, de a le descompune, dacă e cazul, în unităţi mai mici, de a transfera aceste unităţi nivelului reţea şi a se asigura că toate fragmentele sosesc corect în celălalt capăt.

Nivelul sesiune permite utilizatorilor de pe maşini diferite să stabilească între ei sesiuni. Ca şi nivelul transport, o sesiune permite transportul obişnuit de date, dar furnizează şi servicii îmbunătăţite, utile în anumite aplicaţii.

Nivelul prezentare. Spre deosebire de nivelele inferioare, care se ocupă numai cu transferul sigur al biţilor dintr-un loc în altul, nivelul prezentare se ocupă de sintaxa şi semantica informaţiilor transmise.

Exemplu: codificarea datelor, reprezentarea tipurilor de bază etc.Nivelul aplicaţie are rolul de a uniformiza interfaţa dintre date şi utilizator. Prin

interfaţa dintre date şi utilizator se înţelege în cazul de faţă modul de afişare sau sistemul de păstrare a fişierelor care poate fi diferit de la un sistem la altul.

121

Fig. nr. 4.13. Modelul OSI4.2.4.2. Modelul TCP/IP este mult mai vechi decât modelul OSI şi a fost utilizat drept

model de referinţă de către strămoşul tuturor reţelelor de calculatoare, ARPANET şi apoi de succesorul său, Internet-ul. ARPANET a fost o reţea de cercetare sponsorizată de către DoD (Department of Defense - Departamentul de Apărare al Statelor Unite). În cele din urmă, reţeaua a ajuns să conecteze între ele, utilizând linii telefonice închiriate, sute de reţele universitare şi guvernamentale. Modelul de referinta TCP / IP a apărut ca o necesitate de interconectare a reţelelor de diferite tipuri, iar denumirea a fost dată după cele două protocoale fundamentale utilizate.

Din figura nr. 4.14. se poate observa diferenţa dintre modelul de referinţă ISO / OSI şi modelul TCP / IP.

Modelul ISO / OSI Modelul TCP / IP

Fig. nr. 4.14. Comparaţie între modelul ISO/OSI şi modelul TCP/IP

Nivelul gazdă - la - reţea (interfaţă - reţea) – despre acest nivel modelul TCP / IP nu  spune  mare  lucru,  singura menţiune este aceea că gazda trebuie să se lege la reţea pentru a putea transmite date, folosind un anumit protocol. Acest protocol nu este definit şi variază de la gazdă la gazdă şi de la reţea la reţea. Acest nivel face ca funcţionarea nivelului superior, numit Internet şi respectiv, reţea, să nu depindă de reţeaua fizică utilizată în comunicaţie şi de tipul legăturii de date.

Nivelul Internet are rolul de a permite gazdelor să emită pachete în orice reţea şi de a face ca pachetele să circule independent până la destinatie.

Nivelul Internet defineşte oficial un format de pachet şi un protocol numit IP - Internet Protocol care asigură un serviciu de transmitere a datelor fără conexiune. Alte protocoale care pot funcţiona la acest nivel sunt:

- ICMP - Internet Control Message Protocol; - ARP - Address Resolution Protocol;

122

- RARP - Reverse Address Resolution Protocol.Nivelul transport permite conversaţii între entităţile pereche din gazdele sursă şi,

respectiv, destinaţie, deci asigură comunicaţia între programele de aplicaţie.Sunt definite două protocoale:

TCP (Transmission Control Protocol) este un protocol punct - la - punct, orientat pe conexiuni care permite ca un flux de octeţi trimişi de pe un sistem să ajungă fără erori pe oricare alt sistem din inter - reţea (asigură livrarea corectă, în ordine, a mesajelor);

UDP (User Datagram Protocol) este un protocol nesigur (nu asigură livrarea mesajului la recepţie fără erori, fără pierderi, fără duplicate, în ordinea în care au fost emise), fără conexiuni, care foloseşte IP pentru transportul mesajelor.

Nivelul aplicaţie asigură utilizatorilor reţelei, prin intermediul programelor de aplicaţie, o varietate de servicii:

terminal virtual TELNET, protocol care permite unui utilizator de pe un sistem să se conecteze şi să lucreze pe un alt sistem aflat la distanţă;

transferul de fişiere FTP (File Transfer Protocol) protocol care pune la dispoziţie o modalitate de a transfera eficient date de pe o staţie pe alta, în ambele sensuri;

poşta electronică SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Poşta electronică a fost la origine doar un tip de transfer de fişiere, dar ulterior a fost dezvoltat un protocol specializat pentru acest serviciu. Acest protocol este folosit pentru transferul mesajelor de poştă electronică între utilizatori conectaţi la reţele diferite, dar care au o conexiune Internet.

Ulterior , au apărut o serie de alte protocoale, cum ar fi: Serviciul Numelor de Domenii, DNS (Domain Name Service), pentru a stabili

corespondenţa dintre numele gazdelor şi adreselor reţelelor; HTTP (HyperText Transfer Protocol) - folosit pentru aducerea paginilor de pe

Web.Fig. nr. 4.15 prezintă protocoalele şi reţelele modelului TCP/IP.

Fig. nr. 4.15. Protocoalele utilizate de modelul TCP/IP

123

4.3. Administrarea şi securitatea reţelelor de calculatoare

Administrarea reţelei constă în planificarea, configurarea şi gestionarea tuturor elementelor reţelei: resurse locale şi aflate la distanţă, conturi de utilizator, dispozive pentru conectivitate. Scopul administrării reţelei este de a creşte produtivitatea prin asigurarea accesului la resursele necesare.

Administrarea reţelei trebuie să înceapă cu planificarea acesteia, cu documentarea ciclului de viaţă al reţelei. În acest sens trebuie să se înceapă cu configuraţia curentă, răspunzându-se la următoarele întrebări:

Ce hardware şi ce software - ce versiuni - sunt utilizate în prezent? Acestea sunt adecvate nevoilor utilizatorilor? Cum este văzută dezvoltarea reţelei în viitor?

Înainte de a avea o reţea funcţională, administratorul de reţea trebuie să decidă cum gestionează accesul. Accesul include nu numai conectarea la o anumită staţie de lucru, ci şi accesarea resurselor. Înainte de a lua această decizie, administratorul trebuie să definescă metoda care va fi utilizată pentru a stabili cerinţe privind numele de utilizator şi parolele.

Principalele două tipuri de conturi de reţea care permit gestionarea utilizatorilor reţelei sunt conturile de utilizator şi conturile de grup.

În reţelele bazate pe server, accesul este acordat fiecărui utilizator printr-un cont individual. Crearea conturilor de utilizator şi atributele aplicate acestor conturi sunt elementele prin care se gestionează accesul la resurse.

Conturile de utilizator şi cele de grup sunt create de obicei cu ajutorul unui utilitar furnizat de sistemul de operare de reţea (de exemplu, User Manager sau User Manager for Domains în Windows NT sau Windows 2000, Syscon for NetWare pentru versiunile 3.x sau NWAdmin pentru versiunile 4.x şi 5.x). Utilitarele pot fi utilizate pentru a desemna opţiuni, precum exigenţele pentru parole şi apartenenţele la grupuri.

Majoritatea sistemelor de operare în reţea creează în timpul instalării un cont administrator şi unul guest (oaspete). Administratorul trebuie să creeze apoi conturi pentru toţi utilizatorii reţelei, stabilindu-le drepturile de acces şi apartenenţele la grupuri.

Unul dintre cele mai importante aspecte ale securităţii reţelei îl reprezintă parolele. Parolele lungi sporesc securitatea reţelei, fiind greu de detectat. Acest lucru este valabil mai ales când sunt combinate caractere numerice şi alfabetice. Păstrarea unui istoric al parolelor reduce accesul neautorizat la reţea. Securitatea este sporită prin solicitarea ca parolele să fie schimbate periodic.

Grupurile sunt utilizate pentru a organiza utilizatorii în mulţimi logice pe baza modului în care aceştia au nevoie de acces la resusele reţelei. Utilizatorilor li se acordă permisiunile necesare la resuse pe baza grupului din care fac parte, nu în mod individual. Fiecare utilizator care este membru al grupului are aceleaşi permisiuni de acces ca şi grupul.

Modelul de securitate pentru o reţea de calculatoare este structurat pe mai multe niveluri8:

Securitatea fizică este nivelul exterior al modelului de securitate şi trebuie să asigure prevenirea accesului la echipamente şi date. Este comună tuturor sistemelor electronice de calcul, distribuite sau nu;

8 Patriciu, V., Criptografia şi securitatea reţelelor de calculatoare, Editura Tehnică, Bucureşti, 1994, pp. 26-28

124

Niveluri logice de securitate destinate asigurării controlului accesului la resursele şi serviciile sistemului.

Din punct de vedere al accesului la resursele sistemului întâlnim următoarea structurare:

Nivelul de acces la sistem care determină dacă şi când reţeaua este accessibilă utilizatorilor. La acest nivel se realizează gestiunea accesului şi se stabilesc măsuri de protecţie la conectare (deconectare forţată, interzicerea lucrului în afara orelor de program, limitarea lucrului la unele staţii);

nivelul de acces la cont care se referă la identificarea utilizatorilor după numele de utilizator asociate şi autentificarea lor prin parola introdusă;

nivelul drepturilor de acces care individualizează, pe fiecare utilizator sau pe grupuri de utilizatori, drepturile pe care le au aceştia (citire, scriere, ştergere, vizualizare etc.)

La nivelul de securitate a serviciilor se controlează accesul la serviciile sistemului cum ar fi echipamentele de intrare/ieşire, gestiunea serverului şi pot fi individualizate astfel:

nivelul de control al serviciilor care este responsabil de funcţiile de avertizare şi de raportare a stării serviciilor;

nivelul de drepturi la servicii care determină cum poate folosi un anumit utilizator un serviciu (de exemplu, drepturile unui operator asupra unei imprimante)

Securitatea fizică constă în împiedicarea pătrunderii în sistem a intruşilor, transmiţându-le mesaje de averizare, iar atunci când aceasta nu este posibil sunt create bariere care să stopeze sau să întârzie atacul. Pe lângă protecţia contra atacurilor deliberate, securitatea fizică trebuie să asigure şi protecţia împotriva dezastrelor naturale. Măsurile prin care este asigurată securitatea fizică se referă la controlul accesului, asigurarea securităţii echipamentelor din reţea (calculatoare şi echipamente periferice), protecţia contra dezastrelor naturale, incendiilor sau inundaţiilor, protecţia bibliotecii de suporturi de date (magnetice, optice, magneto-optice).

4.4. Interconectarea reţelelor de calculatoare

Pentru reţelele care interconectează un număr mare de calculatoare sau mai multe reţele locale este necesară prezenţa unor componente suplimentare: repetoare, punţi, repartizoare, porţi.

Repetorul (repeater) este un echipament care amplifică semnalele pentru a mări distanţa fizică pe care acţionează reţeaua. Repetoarele sunt folosite când lungimea totală a cablului de reţea este mai lungă decât cea admisă pentru tipul respectiv de cablu (de exemplu cablu torsadat: 100m; cablu coaxial gros: 500m; cablu coaxial subţire 185m). Repetorul aşteaptă sosirea semnalelor pe cablul de reţea, le amplifică şi le transmite mai departe.

Prin acest mecanism se poate asigura legătura dintre două reţele similare. Aceste repetoare se numesc hub-uri. Iniţial hub-ul a fost doar un simplu repetor de semnal care prelua semnalul de pe unul din cabluri şi-l transmitea pe un alt cablu, permiţând extinderea lungimilor reţelelor. Apoi aceste repetoare au permis separarea unei reţele în mai multe

125

segmente. Divizarea unei reţele în segmente a permis administratorilor de reţea să creeze la nivel logic şi fizic grupuri de lucru. A doua generaţie de hub-uri a fost înzestrată cu posibilităţi de management şi de administrare a segmentelor, permiţând astfel administratorilor de reţea reconfigurarea uşoară a întregii reţele.

Fig. nr. 4.16. Prelungirea unei reţele cu ajutorul unui repetor

Puntea (bridge) este dispozitivul care leagă două reţele într-una singură, fiind considerată un repetor inteligent. Cele două reţele pot fi şi de tipuri diferite. Repetoarele interceptează semnelele care vin prin cablu, le amplifică şi le transmit mai departe. Spre deosebire de acestea, puntea are şi capacitatea de a identifica automat adresa fiecărui calculator situat de o parte şi de alta a punţii, pe baza acestor adrese putându-se direcţiona mesajele în mod corespunzător.

126

Fig. nr. 4.17. Schema unei reţele cu punte

Repartizorul (router) este similar unei punţi super-inteligente pentru reţele foarte mari. El ştie totul despre reţea: adresele tuturor calculatoarelor, adresele altor punţi şi/rutere din reţea şi poate construi traseul optim pe care poate fi transmis mesajul în drumul său de la adresant la destinatar. Dacă o anumită parte a reţelei este ocupată, repartizorul poate lua decizia de redirecţionare a unui mesaj, folosind un traseu mai puţin ocupat. Unele repartizoare sunt chiar calculatoare propriu-zise cu plăci de reţea, prevăzute cu un software special care le permite execuţia funcţiilor de coordonare. O altă funcţie a router-elor este conectarea prin modemuri a reţelelor localizate geografic la mare distanţă.

Fig. nr. 4.18. Schema conectării a două reţele cu ajutorul unui routerBruter-ul este un echipament care combină calităţile unei punţi şi ale unui repetor. El

poate acţiona ca ruter pentru un anumit protocol şi ca punte pentru altele. Porţile (gateways) sunt repartizoare super-inteligente şi au fost proiectate pentru

conectarea reţelelor de tipuri diferite. O poartă conectează două sisteme care nu folosesc aceleaşi:

127

protocoale de comunicaţie; structuri de formate; limbaje; arhitecturi.

În general, aceste echipamente permit conectarea la un mainframe a reţelelor locale. Porţile reprezintă de obicei servere dedicate într-o reţea, care convertesc mesajele primite într-un limbaj de e - mail care poate fi înţeles de propriul sistem. Ele realizează o conversie de protocol pentru toate cele şapte niveluri OSI şi operează la nivelul aplicaţie. Sarcina unei porţi este de a face conversia de la un set de protocoale de comunicaţie la un alt set de protocoale de comunicatie.

Porţile functionează şi la nivelul transport al modelului ISO / OSI.

Sofware de comunicaţieSchimbul de date între utilizatori diferiţi situaţi local sau la distanţă, lucrând la sisteme

de calcul identice sau diferite se realizează după schema de mai jos (fig.nr. 4.19):

Fig. nr. 4.19. Comunicarea informaţiei

Buna desfăşurare a schimburilor de date mediate de echipamentele de comunicaţie se asigură prin intermediul software-ului de comunicaţie.

Acesta are următoarele funcţii9:1. Armonizarea derulării lucrărilor între emiţător şi receptor Calculatorul emiţător

declanşează comunicarea, iar calculatorul receptor trebuie să întrerupă temporar lucrările sale pentru a putea face recepţia. Este deci necesară coordonarea în orice moment a activităţilor îndeplinite. O altă soluţie este utilizarea terminalelor pasive pregătite întotdeauna pentru recepţie. Calculatorul central realizează alocarea timpilor de comunicaţie cu terminalele.

2. Dirijarea datelor în reţea. În fiecare nod de comunicaţie datele de transmis trebuie dirijate pe subansamble către calculatoarele destinaţie. Comutarea (dirijarea) poate fi asigurată prin mijloace fizice utilizând comutarea circuitelor. Comutatorul rezervă, la momentul transmisiei, circuitul corespunzător între emiţător şi receptor, iar mesajul parcurge acest circuit. Pentru ameliorarea performanţelor se utilizează şi comutarea mesajelor. În acest caz calculatoarele specializate în comutări, plasate la nodurile reţelei, au rolul de intermediari în memorarea mesajelor. Ele primesc

9 ***, Contabilitate şi sisteme informaţionale, Editura Sedcom Libris, Iaşi, 1999, p. 248

128

totalitatea mesajelor, le memorează şi apoi le retransmit către receptor. Un mesaj poate trece prin mai multe noduri pentru a ajunge la destinatar. Software-ul specializat are misiunea de a alege calea de comunicaţie în funcţie de trafic dacă mai multe căi sunt posibile. Comutarea pachetelor reia principiul comutării mesajelor fixînd mărimea mesajului la o valoare standard (de exemplu 128 caractere în TRANSPAC). În acest mod, gestiunea pachetelor la nodurile de comunicaţie este mai uşoară. Un mesaj mai scurt este completat cu spaţii, iar unul mai lung este descompus în câte pachete este necesar. Pachetele aceluiaşi mesaj pot sosi într-o ordine diferită de cea de la emitere, dacă au parcurs căi diferite. La recepţie se recompune mesajul prin reordonarea pachetelor.

3. Protecţia contra erorilor. Întrucât liniile de transmisie sunt supuse factorilor perturbatori, protecţia prin software se poate asigura prin coduri detectoare de erori, corectarea prin retransmisie etc.

4. Gestiunea traficului reţelei. Fiecare echipament din reţea are o anumită capacitate de transmisie, iar traficul de date este de obicei variabil. Ajustarea cererii de transmisie la posibilităţile tehnice trebuie să evite pierderea de informaţie prin depăşirea vitezei unei linii sau a capacităţii unui nod.

Principalele modalităţi de lucru sunt: alegerea căilor de transmisie din mai multe posibile; temporizarea nodurilor; refuzul unui trafic suplimentar, dacă se detectează punctul de saturaţie.

129

Capitolul 5. Produse-program utilizate în economie

5.1. Caracteristici generaleProdusele informatice pot fi concepute, realizate şi implementate în trei moduri:

produse specifice unui anumit tip de utilizator, în care tipologia prelucrărilor este particulară şi în principiu regeneralizabilă către alte tipuri de utilizatori;

produse-program generalizabile de la un anumit tip de utilizatori către alte tipuri de utilizatori, atunci când este posibilă asimilarea acestora;

sisteme informatice exploatabile atât prin produse-program specifice, cât şi prin produse-program generalizabile într-un context operaţional din punct de vedere tehnic, dinamic şi funcţional.

Indiferent de varianta folosită trebuie să se respecte cerinţele, restricţiile şi dezideratele legislaţiei economice în vigoare.

Aceste elemente impun dezvoltarea unor sisteme de programe care să satisfacă cerinţele informatice de prelucrare cu caracter general ale unei arii largi de utilizatori. În practica informatică aceste sisteme sunt cunoscute cel mai adesea sub denumirea de produse-program generalizabile, pachete de programe, produse informatice generalizabile.

Produsul-program generalizabil reprezintă un sistem complet, parametrizabil, adaptabil şi documentat de programe, proiectat de firme specializate în software de aplicaţii, livrabil utilizatorilor finali.

Soluţia utilizării de produse program comercializate de firme producătoare sau de firme specializate în comercializare conduce la o mare economie de timp în realizarea aplicaţiilor la nivelul întreprinderilor, înlăturând fazele pretenţioase de analiză şi proiectare a aplicaţiilor.

Produsele-program sunt comercializate acum ca oricare alt produs şi cuprind în general următoarele componente:

dischete sau CD-ROM-ul cu programele înregistrate; manualul de prezentare care descrie amănunţit diferitele funcţii ale programelor

şi organizarea fişierelor; manualul de utilizare care explică modul de utilizare a produsului-program; datele de test care permit însuşirea uşoară a principiilor de lucru.

5.2. Principii de utilizare specifice produselor program generalizabilePachetele de programe sunt asemănătoare cu produsele rezultate dintr-o activitate de

producţie, fiind însă rezultatul unei activităţi intelectuale. Ca şi în industrie, firmele producătoare fac investiţii în acest domeniu numai în condiţii de eficienţă economică. De aceea, la proiectarea pachetelor de programe se iau în considerare următoarele principii:

1. Existenţa unei pieţe reale pentru desfacerea produselor informatice înseamnă dezvoltarea unor studii de marketing care să evidenţieze existenţa sau inexistenţa unor posibili beneficiari ai produselor program care urmează să fie comercializate.

130

Prin aceste studii sunt identificate următoarele elemente: numărul viitorilor utilizatori, nivelul mediu al cheltuielilor de proiectare şi realizare, posibilităţi concrete de livrare prin estimarea unor preţuri de livrare pertinente. Un produs-program este vândut la un preţ mai mic în raport cu investiţia iniţială pentru realizarea lui. Investiţia este totuşi rentabilă deoarece produsul-program se vinde într-un mare număr de exemplare. Pentru ca piaţa produselor-program să funcţioneze trebuie asigurate următoarele condiţii:

Protecţia firmei producătoare contra copierii frauduloase a produselor-program de către clienţii săi – se realizează prin lege, prin contractul încheiat între cumpărător şi vânzător sau prin practicarea unor preţuri scăzute şi asigurarea unor servicii care nu sunt oferite de copiile pirat (documentaţia şi punerea la dispoziţie a unor noi versiuni).

Piaţă potenţială extinsă, urmărindu-se comercializarea produselor-program nu numai la nivelul unei ţări, ci într-o zonă geografică întinsă.

Produse-program de calitate, utilizarea lor trebuind să se facă fără probleme chiar dacă utilizatorii nu sunt experimentaţi în domeniu.

Un răspuns pertinent la o cerinţă generică, produsul-program trebuind să răspundă unor cerinţe care se manifestă în mod curent şi care pot fi satisfăcute într-o manieră standardizată.

2. Fundamentarea pe criterii tehnico-economice presupune comensurarea cheltuielilor necesare pentru conceperea şi realizarea produselor-program comparativ cu veniturile care urmează a fi obţinute din vânzarea acestor produse. Analizele economice trebuie realizate în corelaţie cu cele tehnice care implică utilizarea celor mai moderne resurse informatice.

3. Existenţa cadrului legislativ presupune existenţa unei legislaţii economice naţionale în concordanţă cu cea europeană pentru ca viitorul produs să poată fi uşor generalizat atât în ţara de origine, cât şi în alte ţări.

4. Utilizarea unor soluţii tehnice moderne şi eficiente în proiectarea produselor informatice înseamnă folosirea ultimelor noutăţi hardware şi software din domeniu, noutăţi care conduc la obţinerea unor produse competitive.

5. Posibilitatea algoritmizării eficiente a problemelor abordate presupune dezvoltarea şi utilizarea produselor informatice pentru domenii economice în care procesele de prelucrare au un caracter cuantificabil şi pot fi asociate specificului sintactic şi semantic al sistemului electronic de calcul.

6. Dezvoltarea de soluţii informatice bazate pe sisteme de programe reutilizabile în contextul evoluţiei sistemelor de operare are în vedere conceperea acestora prin folosirea unor structuri care să permită dezvoltarea, modificarea sau suprimarea unor module informatice cu efort material şi uman minim în condiţiile apariţiei unor noi versiuni de sisteme de operare.

7. Asigurarea activităţilor de publicitate şi asistenţă tehnică are în vedere estimarea fondurilor necesare pentru lansarea pe piaţă a produsului informatic, urmată de o campanie publicitară eficientă. Publicitatea este asigurată apelându-se la un personal de specialitate şi o tehnică de calcul de un nivel înalt. Pentru asigurarea credibilităţii,

131

firma producătoare trebuie să asigure asistenţa tehnică pentru exploatarea la parametrii de eficienţă a produsului respectiv.

8. Asigurarea de soluţii tehnice cu caracter plurinaţional rezidă din cerinţele de comercializare a viitorului produs atât pe piaţa internă, cât şi pe cea externă. În acest scop la proiectare şi realizare trebuie avute în vedere cerinţele cadrului legislativ din ţara de origine şi din ţările în care produsul va fi livrat, particularităţile limbii, alfabetul, sistemul de unităţi monetare, sistemele de codificare, termenii şi conceptele economice utilizate etc.Plecând de la aceste principii, utilizarea produselor-program generalizabile presupune

parcurgerea unor etape în care utilizatorul final foloseşte în mod efectiv pachetul program existent în biblioteca sursă direct executabilă (livrată de proiectant).

5.3. Caracteristici de calitate ale produselor program În IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineering) Glossary of Software

Engineering Terminology, calitatea produselor informatice este definită ca fiind gradul în care un sistem, o componentă sau un proces satisface clientul, necesităţile utilizatorului sau aşteptările acestuia.

Calitatea software reprezintă totalitatea însuşirilor tehnice, economice şi sociale ale produselor software, însuşiri ce exprimă gradul în care acestea satisfac nevoia utilizatorilor, în funcţie de parametrii tehnico-economici, de gradul de utilitate şi de eficienţa economică în exploatare.

Utilizatorul este cel care certifică calitatea unui produs program, având drept criteriu satisfacerea cerinţelor sale. Producătorii de software trebuie să obţină, cel puţin, acel nivel al calităţii care să permită satisfacerea aşteptărilor utilizatorului. Un nivel mai scăzut duce la alegerea produselor software concurente care, la acelaşi preţ, oferă nivelul necesar al calităţii. Pe de altă parte, un nivel mult mai ridicat al calităţii antrenează costuri foarte mari care se reflectă în preţul produsului. În acest caz, utilizatorul alege acele produse concurente care, la un preţ mai scăzut, oferă un nivel suficient al calităţii. Este necesară, deci, utilizarea unor metode de evaluare a calităţii software astfel încât să existe posibilitatea comparării nivelului planificat al calităţii cu cel obţinut efectiv.

Definirea problemei la beneficiar, clarificarea şi detalierea acesteia de către beneficiar şi producător prin elaborarea unor specificaţii are un impact deosebit atât asupra calităţii proiectului şi, ulterior, a produsului, dar şi asupra întregului ciclu de viaţă al produsului software1.

Caracteristicile de calitate ale produselor software sunt puse în evidenţă în diferite etape din ciclul de viaţă ale produsului program. Creşterea nivelului unei caracteristici poate conduce automat atât la creşterea nivelurilor pentru unele caracteristici, cât şi la scăderea nivelurilor pentru altele. Programatorii trebuie să cunoască modul în care interacţionează caracteristicile şi atributele de calitate pentru a asigura realizarea echilibrului necesar încadrării produsului program între limite de performanţă admise. Aceste caracteristici de calitate sunt următoarele:

1 Ciclul de viaţă al unui produs software reprezintă intervalul de timp de la momentul deciziei de realizare şi până la retragerea sau înlocuirea totală a acestuia cu un nou produs software, reprezentând orizontul de timp în care operează şi evoluează produsul program. După glosarul de termeni - terminologie software - ai IEEE (Institute of Electric and Electronic Engineering), ciclul de viaţă reprezintă o abordare sistemică începând cu dezvoltarea, utilizarea, mentenanţa şi până la retragerea software-lui.

132

fiabilitatea (un program posedă caracteristica de fiabilitate în măsura în care îndeplineşte funcţiile de prelucrare cerute de beneficiar, pe un interval de timp dat, fără erori), corectitudinea (un produs program este corect dacă transformările pe care le efectuează conduc la obţinerea de rezultate ce corespund calitativ şi cantitativ cu specificaţiile de programare), eficacitatea (un produs program este eficace dacă realizează o corelaţie optimă între consumurile de resurse -timp de execuţie, memorie internă, tipuri şi număr periferice - şi complexitatea problemei ce se rezolvă), siguranţa în utilizarea curentă (stabileşte măsura în care un program aplicativ nu permite efectuarea de modificări neautorizate sau nedorite în volume de date, precum şi distrugerea parţială sau totală a volumelor de date), stabilitatea (indică rezistenţa programului aplicativ faţă de efectele generate de o modificare a datelor iniţiale, cât şi în secvenţele de instrucţiuni care compun modulele care intră în componenţa sa), mentenabilitatea (indică măsura în care este permisă actualizarea rapidă şi uşoară a produsului program pentru a putea continua utilizarea acestuia chiar în condiţii modificate), adaptabilitatea (reprezintă capacitatea produsului software de a permite integrarea de noi funcţii de prelucrare şi de a include acele secvenţe de instrucţiuni care măresc performanţa programului, aducându-l la nivelul eficienţei de utilizare de la un moment dat, ulterior elaborării), liniaritatea (măsoară gradul în care la elaborarea unui modul, a unei secvenţe sunt utilizate instrucţiuni care se execută una după alta sau măsura în care nu sunt utilizate instrucţiuni de salt condiţionat sau necondiţionat), claritatea (un produs program este considerat impur atunci când secvenţele ce formează modulele sale conţin instrucţiuni ce pot lipsi fără a fi afectată calitatea rezultatelor finale), reutilizabilitatea (reprezintă capacitatea unor module ale produsului program de a fi încorporate în alte programme, având rezultat direct economia de muncă vie), portabilitatea (caracteristica de calitate care pune în evidenţă gradul în care un produs program poate fi rulat pe mai multe tipuri de calculatoare), integrabilitatea (arată gradul în care produsele software pot fi incluse în sisteme complexe de prelucrare a datelor), testabilitatea (oferă utilizatorilor posibilitatea de a pune în evidenţă cât mai multe variante de probleme ce pot fi rezolvate şi comportamentul programului aplicativ în situaţii particulare - fişiere vide, date incomplete, date neconsistente), completitudinea (dă măsura în care modulele produsului software sunt parţial activabile şi fiecare realizează funcţia de prelucrare dată în specificaţii), generalitatea (pune în evidenţă aria de cuprindere a funcţiilor de prelucrare, variantele problemei ce pot fi rezolvate, cazurile particulare, dimensiunile maxime ce se iau în considerare), consistenţa (pune în evidenţă măsura în care modulele realizează funcţii de prelucrare necontradictorii şi se bazează pe uniformizare în folosirea simbolurilor, a regulilor de construire a identificatorilor, etichetelor şi în general a secvenţelor omogene), complexitatea (permite stabilirea diferenţelor dintre structurile programelor şi ierarhizarea programelor după noduri şi arce şi mod de orientare a acestora din urmă), flexibilitatea (determină volumul de restricţii impus utilizatorilor pentru a obţine rezultate complete şi corecte prin folosirea unui program aplicativ), modularitatea (descrie ordinea din cadrul produsului format din module).

133

1.4. Selecţia produselor program generalizabile şi evaluarea performanţelor acestora

Deoarece pe piaţa specializată există o mare varietate de produse informatice viitorul beneficiar trebuie să aibă în vedere un sistem de criterii după care se va face selecţia. Aceste criterii sunt sistematizate în tabelul 5.1.

La alegerea unui produs program se iau în considerare cerinţe cum ar fi: Dimensiunea maximă a problemei ce trebuie rezolvată în raport cu dimensiunea

maximă planificată de produsul program. Resursele configuraţiei sistemului de calcul necesare implementării produsului

program în raport cu resursele configuraţiei sistemului la care are acces utilizatorul. Flexibilitate, uşurinţa în vehicularea datelor de I/E, modul de înţelegere (învăţare) a

utilizării produsului program şi de interpretare care să conducă la un anumit număr redus de rulări cu erori.

Costurile implicate de utilizarea curentă şi de menţinere în exploatare să se situeze la nivele care să nu afecteze negativ eficienţa economică a unităţii beneficiare.

Produsul program să poată încorpora noi componente pentru funcţii de prelucrare identificate ulterior şi/sau să poată fi adaptat tehnicilor de prelucrare ce corespund dezvoltării ulterioare a configuraţiei sistemului de calcul.

Nivelul de tratare a erorilor să conducă la reducerea numărului de rulări incomplete ale produsului program; produsul poate pune în evidenţă totalitatea erorilor existente în date, poate realiza corectarea sau ignorarea unora din acestea, iar mesajele de eroare trebuie să stabilească cât mai exact locul, cauza şi modalităţile de eliminare a erorilor.

Nivelele de fiabilitate şi metenabilitate trebuie să fie astfel dimensionate încât ponderea erorilor ce necesită modificarea de secvenţe în program să fie cât mai redusă.

Implicaţiile algoritmului utilizat în realizarea produsului program asupra preciziei, vitezei, consumului de resurse.

Tabelul nr. 5.1. Criterii de selecţie a produselor-program

CriteriuUnitate de exprimare

Tipul de optim urmărit

Preţul de livrare Mii lei MinimProcent de informatizare/realizare a activităţii/problemei abordate de PPG

% Maxim

Costul mediu de funcţionare estimat Mii lei MinimCostul estimat al sistemului de calcul de achiziţionat

Mii lei Minim

Costul mediu al service-ului lunar Mii lei MinimNumărul de exemplare de PPG vândute de firma proiectantă

Bucăţi Maxim

Versiunea de PPG (monopost/reţea)Solicitată de beneficiar

Timpul mediu de funcţionare/exploatare Ore Minim

134

lunar a PPGNumărul de persoane implicat în utilizarea PPG

Număr de persoane

Minim

Numărul de ţări/oraşe/firme în care PPG este implementat

Număr Maxim

135

Capitolul 6. Logica programării

Pentru ca o problemă să fie rezolvată cu ajutorul calculatorului electronic trebuie să existe un program informatic care să descrie algoritmul de rezolvare a problemei într-un limbaj accesibil calculatorului, precizându-se operaţiunile prin care, de la datele de intrare, se ajunge la rezultate şi să existe datele structurate într-un anumit mod, pentru a fi accesibile programului informatic.

Ansamblul activităţilor de concepere, dezvoltare şi întreţinere a programelor poartă denumirea de programare.

6.1. Etapele rezolvării problemelor economice

Calculatoarele actuale gestionează datele fără a lua în considerare semnificaţia lor. Identificarea datelor reprezentate se realizează prin amplasarea simbolurilor în memoria internă, în anumite zone de pe suport, după cum sunt definite prin programele de prelucrare. De aici necesitatea organizării datelor, deci a structurării lor conform logicii programelor.

Întrucât în starea iniţială problemele de rezolvat, inclusiv cele din domeniul economic, nu răspund condiţiilor specificate anterior este necesară parcurgerea anumitor etape pentru ca problema să fie adaptată prelucrărilor informatice. Literatura de specialitate face apel la mai multe concepţii în modelarea problemelor în vederea prelucrărilor informatice1: concepţia tradiţională (clasică), concepţia utilizatorului final (prin folosirea de instrumente software specializate), achiziţionarea de produse-program.

În concepţia tradiţională drumul de la problemă la rezultate este relativ greoi, fiind necesară însuşirea şi utilizarea unui limbaj de programare. Etapele de analiză şi programare durează, de obicei, mult timp şi presupun costuri ridicate.

1 Reix, R., Systemes d’information et management des organisations, Les Editions Foucher, Paris, 1990, pp. 146-148136

Fig. nr. 6.1. Concepţia tradiţională de rezolvare a problemelor economice Aşa cum rezultă din figura 6.1, calea de la problema de rezolvat la rezultate poate fi

sintetizată astfel: definirea şi analiza problemei, elaborarea algoritmului de rezolvare a problemei, codificarea algoritmului într-un program utilizând un limbaj de programare, transformarea programului sursă în program executabil (prin compilare sau interpretare), testarea şi corectarea, documentarea programului, execuţia şi întreţinerea.

În etapa de definire şi analiză a problemei se prezintă imaginea conceptuală completă, coerentă şi neambiguă a problemei luate în studiu. După formularea problemei în termeni concreţi şi clari urmează analiza tuturor aspectelor privind datele de intrare şi rezultatele (natură, formă, mod de prezentare, mod de organizare), precum şi precizarea modificărilor suferite de datele de intrare pentru a obţine rezultatele dorite. După stabilirea acestor elemente se poate întocmi, ca o sinteză a etapei, schema de sistem.

Etapa de elaborare a algoritmului de rezolvare a problemei detaliază prelucrările până la nivelul operaţiunilor elementare de efectuat, luând în considerare toate restricţiile identificate în faza de analiză. Reprezentarea algoritmului se face prin diverse tehnici: schemă logică, pseudocod etc.

Etapa de codificare a algoritmului presupune alegerea unui limbaj de programare adecvat pentru scrierea programului sursă (se utilizează pentru scriere un editor sau procesor de texte), programul sursă introducându-se în sistem sub forma unui fişier în format text.

Programul scris de om se numeşte program-sursă. Pentru a putea fi înţeles de calculator el trebuie adus în format executabil. Obţinerea formatului executabil se realizează prin traducere, cu ajutorul unor programe speciale care pot fi interpretoare sau compilatoare. Majoritatea limbajelor de programare actuale reprezintă medii de programare, fiind prevăzute

Programator

pe baza analizeiproblemei de rezolvat

instrucţiunipentru calculator

Scrieprogramul

Traducere automatăîn limbaj maşină

Reguli şi restricţii alelimbajelor de programare

Program

Calculator

Problema

(utilizator)

execută

programul

Rezultat

137

cu editor de texte pentru introducerea programului sursă, cu module de traducere, cu editoare de legături, cu module de depanare etc.

Testarea şi corectarea programului. Programul pregătit pentru exploatarea curentă trebuie să fie corect din punct de vedere al logicii de rezolvare a clasei de probleme. În acest scop se folosesc date de test, respectiv date de intrare pentru care se cunosc rezultatele.

Documentarea programului este necesară deoarece, de obicei, programele sunt folosite în exploatarea curentă de alte persoane decât cele care le-au proiectat. Ea presupune precizarea instrucţiunilor de utilizare, a explicaţiilor şi exemplelor care să conducă la o utilizare corectă a programului respectiv. În acest scop se întocmeşte o documentaţie. Aceasta poate fi inclusă în program prin linii de documentare/linii comentariu care nu influenţează modul de derulare a execuţiei programului, facilitând doar înţelegerea sa sau poate fi ataşată programului sub forma dosarului de programare care cuprinde descrierea problemei şi a funcţiilor sale, descrierea structurii datelor (de intrare şi de ieşire), descrierea algoritmului de rezolvare a problemei, programul sursă, descrierea condiţiilor de implementare şi exploatare, exemple de utilizare etc.

Exploatarea are în vedere utilizarea curentă a programului în rezolvarea cazurilor concrete din clasa de probleme pentru care a fost proiectat. Întreţinerea programului are atât un aspect corectiv, înlăturând eventualele erori care au mai apărut, cât şi un aspect evolutiv, care ţine seama de dinamica clasei de probleme rezolvate.

Concepţia utilizatorului final se bazează pe utilizarea instrumentelor software specializate care apropie utilizatorul de calculator şi elimină faza de programare. Asemenea instrumente software specializate sunt limbajele de programare din generaţia a 4-a (programe de calcul tabelar, programe de grafică, sisteme de gestiune a bazelor de date etc.) care permit definirea unui model de rezolvare a problemei apropiat de formaţia utilizatorului.

Achiziţionarea de produse-program. Pentru aplicaţiile curente din domeniul economic (producţie, stocuri, contabilitate generală etc.) societăţi specializate în producţia de software pun la dispoziţie, pe piaţă, produse-program la cheie. Firmele interesate pot achiziţiona asemenea produse-program după analiza atentă a cerinţelor de prelucrare. Ulterior utilizatorul trebuie să-şi adapteze structura datelor la cerinţele produsului-program.

6.2 Algoritmi: Definiţie, proprietăţi, operaţiuni de bază

6.2.1. Noţiuni generale privind algoritmii

După cum se ştie, activitatea noastră zilnică nu este algoritmică. Algoritmizăm de obicei o activitate în următoarele situaţii:

Volumul de calcul necesar este mare; Activitatea se repetă foarte frecvent; Rezultatele sunt necesare în foarte scurt timp.

În alte situaţii algoritmizarea şi utilizarea calculatoarelor pentru rezolvarea problemelor nu este justificată. Există însă şi probleme care nu pot fi algoritmizate. Acest lucru însemnă că nu există posibilitatea de programare a rezolvării acestor probleme. Evident, dacă o problemă

138

poate fi rezolvată, se pune problema eficienţei, din punct de vedere al spaţiului şi a timpului necesar rezolvării pe calculator a acestei probleme.

În DEX2 algoritmul este descris în două moduri: ansamblu de simboluri folosite în matematică şi logică, permiţând găsirea în

mod mecanic (prin calcul) a unor rezultate; succesiune de operaţii necesare în rezolvarea unor probleme oarecare.

În dicţionarul de informatică3 algoritmul este prezentat ca un “concept folosit în mod intuitiv pentru a desemna o mulţime finită de operaţii (instrucţiuni, comenzi) cunoscute, care executate într-o ordine bine stabilită, pornind de la un set de valori (intrări), produc în timp finit, un alt set de valori (ieşiri)”.

Structura unui algoritm este constituită din următoarele elemente de bază: Date - variabile şi tipuri de date utilizate pentru accesul la memorie şi generarea de

valori conform calculelor implementate în procesul de calcul prin intermediul instrucţiunilor;

Expresii - forme de calcul asemănătoare expresiilor matematice utilizate pentru calcule aritmetice, logice(booleene), operaţii asupra valorilor de tip caracter (caractere ASCII) sau string (şir de caractere).

Instrucţiuni - instrucţiuni sau comenzi executabile pentru operaţii Input/Output şi operaţii de prelucrare a datelor din memorie conform procesului de calcul;

Proceduri/Funcţii - subprocese de calcul cu o structura asemănătoare unui algoritm ce pot fi executate prin aşa-numitele instrucţiuni de apelare.Se pot enumera multe exemple de algoritmi cum ar fi:

algoritmul extragerii rădăcinii pătrate a unui număr; algoritmul conversiei dintr-o bază de numeraţie în alta; algoritmul determinării minimului dintr-o mulţime de numere, etc.

Amintim şi câteva exemple de algoritmi care operează cu mulţimi de date economice având drept scop rezolvarea problemelor de gestiune: algoritmul pentru calculul salariilor, algoritmul determinării costului de producţie folosind articolele de calculaţie.

Pentru ca problema să fie rezolvată cu ajutorul calculatorului, algoritmul trebuie exprimat în formatul acceptat de acesta, deci în cod-maşină. Acest lucru ar fi deosebit de dificil şi totodată puţin eficient. Soluţia o reprezintă limbajele de programare care pot face descrierea algoritmilor într-un format oarecum apropiat factorului uman. În cazul problemelor complexe descrierea directă într-un limbaj de programare necesită efort de programare deosebit şi, în plus, solicită cunoaşterea detaliată a limbajului de programare. De aceea se preferă trecerea treptată spre program, prin descrieri intermediare, simplificate, concise şi uşor de urmărit (scheme logice, pseudocod, tabele de decizie etc.).

6.2.2. Proprietăţile algoritmilor

Pentru a fi programabil, orice algoritm trebuie să îndeplinească cumulativ anumite condiţii (proprietăţi): generalitate, determinism, realizabilitate, finitudine, eficienţă.

2 ***, Dictionarul Explicativ al Limbii Române, Editura Univers Enciclopedic, Bucureşti, 1996, p. 273 ***, Dicţionar de informatică, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti, 1981, pp. 18-19

139

Generalitate (universalitate). Algoritmul trebuie să se refere la o clasă de probleme şi nu la o problemă singulară (de exemplu algoritmul de determinare a stocului maxim va lua în considerare “n” produse).

Determinism (claritate). În fiecare moment al execuţiei se cunoaşte cu exactitate următoarea operaţiune ce trebuie executată. De asemenea, algoritmul trebuie să prevadă modul de soluţionare a tuturor situaţiilor posibile care pot apare în rezolvarea problemei, într-o manieră fară ambiguităţi sau neclarităţi.

Realizabilitate (efectivitate). Fiecare din operaţiunile elementare prezente în algoritm trebuie să poată fi executată într-un timp finit.

Finitudine. Operaţiunile trebuie astfel concepute încât algoritmul să se termine într-un număr finit de paşi, cunoscut sau necunoscut.

Eficienţă. Această caracteristică ia în considerare procesorul care execută algoritmul. Se are în vedere evaluarea a două funcţii:

complexitatea-timp, respectiv intervalul de timp cerut pentru executarea tuturor paşilor din algoritm;

complexitatea-spaţiu, respectiv resursele necesare pentru execuţie (spaţiu de memorie, număr de regiştri etc.).

Din păcate, având în vedere caracteristica de generalitate este foarte greu de determinat eficienţa algorimilor.

Algoritmizarea unei probleme presupune parcurgerea următoarelor etape4: definirea unui enunţ precis al problemei; transformarea acestui enunţ în enunţ algoritmic; reprezentarea enunţului algoritmic cu ajutorul instrucţiunilor specifice

(organigrame, tabele de decizie, limbaje algoritmice etc); programarea propriu-zisă utilizând un limbaj de programare.

Trebuie făcută precizarea că aceeaşi problemă poate fi algoritmizată sub mai multe forme. Obţinerea unui algoritm este un act creativ care face apel la inteligenţă, intuiţie şi experienţă.

6.2.3. Operaţiuni de bază în algoritmi

Operaţiunile prevăzute în algoritmi utilizează date elementare şi date structurate. Este vorba de constante, variabile, masive de date (tablouri), articole, fişiere. Asupra acestor mărimi se pot defini următoarele categorii de operaţiuni: operaţiuni de atribuire, operaţiuni de decizie, operaţiuni de intrare/ieşire, alte operaţiuni.

Operaţiunile de atribuire asociază unei variabile o anumită valoare definită printr-o constantă, printr-o altă variabilă sau printr-o expresie. Tot aici se includ operaţiunile de calcul definite pe mulţimea numerelor reale: adunare, scadere, înmulţire, împărţire, ridicare la putere etc.

Exemple:Nota :=9 Medie := (Nota1 + Nota2) / 2Nume := “Popescu”

4Bernard-Fanounillet, E,., ş.a. Informatique pour comptabilité el la gestion, Editura Eska, Paris, p. 181140

Operaţiunile de decizie determină valoarea logică a unei propoziţii (adevărat sau fals). În redactarea condiţiilor se utilizează variabile, constante, expresii, operatori relaţionali (=, #, >, <, >=, <=) şi, eventual, operatori logici (NOT, AND, OR).

Exemplu:DACA tip_cont = “A” OR tip_cont = “a”

ATUNCI SFD := SID +RD – RC

ALTFEL SFC := SIC +RC – RD

SFARSIT_DACAOperaţiunile de intrare/ieşire precizează fie introducerea datelor în memoria internă

(citire), fie extragerea rezultatelor din memoria internă (scriere) pentru a putea fi stocate sau vizualizate şi interpretate.

Alte operaţiuni includ operaţiunile de salt, operaţiunile de apel a unei proceduri, etc.

6.3. Tehnici de reprezentare a algoritmilor

După ce un algoritm este elaborat principial el trebuie prezentat într-o formă accesibilă şi în mod detaliat. Această operaţie este numită reprezentarea algoritmului. Descrierea se poate face în mai multe moduri şi anume prin:

limbaj logico-matematic; limbaje de tip pseudocod; limbaj grafic; scheme logice verticale; scheme logice orizontale (Chapin); diagrame arborescente (Tabourier sau Mills); prin tabele de decizie; prin intermediul diferitelor limbaje de programare; orice combinaţie între ele, fiecare formă având avantajele şi dezavantajele sale.

În continuare sunt prezentate câteva din posibilităţile de reprezentare a algoritmilor.

6.3.1. Scheme logice

6.3.1.1 Prezentare generală, tipuri de scheme logice

Schemele logice sunt reprezentări grafice ale fluxului general de date şi a algoritmului de prelucrare, utilizând anumite simboluri predefinite. Simbolurile folosite în schemele logice au fost standardizate prin standardul X35 din 1970 aprobat de ANSI (American National Standard Institute), conform cu recomandările R1028/1969 ale ISO (International Standard Organization).

Forma simbolurilor este definită prin configuraţia geometrică şi raportul înălţime/lăţime (dreptunghi: 2/3; romb: diagonala mică/diagonala mare = 2.3; paralelogram: înălţime/lăţime = 2/3, unghi ascuţit = 75). Liniile folosite trebuie să aibă aceeaşi grosime, indiferent de dimensiunea simbolului. Direcţia normală a fluxului de prelucrare este de la stânga la dreapta şi de sus în jos. Când direcţia este de sens opus se folosesc vârfuri de săgeată

141

faţă de direcţia liniei de flux. Pentru mai multă claritate mulţi programatori folosesc vârfuri de săgeată în toate cazurile. Standardul nu specific[ modul cum se localizează şi cum se scrie textul în interiorul unui simbol pentru descrierea operaţiei de executat.

Distingem două tipuri de scheme logice: scheme logice de sistem, scheme logice de program.

Schemele logice de sistem (numite prescurtat scheme de sistem) au rolul de a indica sistemul de resurse afectat pentru obţinerea rezultatelor scontate. Se schematizează relaţiile dintre date şi suporturile tehnice de înregistrare, precum şi fluxul general de prelucrare. În cadrul lor există unul sau mai multe blocuri de prelucrare ce reprezintă proceduri independente de prelucrare, deci programe diferite.

Simbolurile standard utilizate în realizarea schemelor logice de sistem sunt prezentate în fig. nr. 6.5. De asemenea, se utilizează şi simboluri nestandardizate (vezi fig. nr. 6.6).

TI:PROGRAM

FBA ND

FDISC

FIM P

Fig. nr. 6.4. Exemplu de schemă logică de sistemScheme logice de program sintetizează succesiunea etapelor de rezolvare a unei

probleme constituind o reprezentare grafică a algoritmului proiectat. În cadrul acestor scheme se folosesc simbolurile standard din fig. nr. 6.5.

Schema logică reprezintă, în final, un graf orientat, care îndeplineşte următoarele condiţii5:

conţine un singur bloc START şi un singur bloc STOP; orice arc este etichetat cu una din informaţiile:

o START sau STOP;o citire sau scriere date;o decizie;o atribuire;

orice arc face parte din cel puţin un drum care începe cu blocul START şi se termină cu blocul STOP.

O schemă logică în care sunt respectate condiţiile de mai sus este o schemă logică structurată.

5Apostol, C., s.a., Introducere în programare. Teorie şi practica PASCAL, Editura Viaţa Românească, Bucureşti, 1996, p. 37142

SIMBOLURI PENTRU SCHEME LOGICE DE SISTEM SIMBOLURI PENTRU SCHEME LOGICE DEPROGRAM

SIMBOLURI PARTICULARE

Cartela perforata

Banda perforata

Caseta magnetica

Banda magnetica

Pachet de cartele

Tambur magnetic

Disc magnetic

Document imprimanta

SIMBOLURI PENTRU PRELUCRARI

Simbol general pentruprelucrare si atribuire

Subprogram (modul)

Intrare-iesire

Prelucrare nedetaliata

Decizie

SIMBOLURI PENTRU PRELUCRARE

Simbolul generalsistem, subsistemunitate functieunitate de prelucrare

Operatiemanuala

Intrare consola

Fuziune Separare

Sortare Interclasare

SIMBOLURI AUXILIARE

Inceput-sfarsit, intrerupere

Sensul prelucrarii

Conectorobisnuit Conector pagina

Telecomunicatii Comentarii

Fig. nr. 6.5. Simboluri ANSI folosite în schemele logice

SIMBOLURI NESTANDARDIZATE

Floppy disc

Afisaj video

Fig. nr. 6.6. Simboluri nestandardizate folosite în schemele logice

6.3.1.2 Structuri de bază în schemele logice

Ordinea în care instrucţiunile programului sunt executate constituie structura de control a acestuia.

Structurile de control, în general, se împart în două categorii:a. structuri secvenţiale;b. structuri nesecvenţiale.

143

Structura secvenţială este folosită în cazul programelor simple, în care, ordinea execuţiei instrucţiunilor sau modulelor de instrucţiuni coincide cu ordinea sintactică a acestora.

În programele complexe, această structură se poate regăsi doar pentru anumite părţi ale acestora: (P = M1; M2; M3, ..., Mn). Sintetizat, structura secvenţială pentru programul P care este format din modulele M1, M2,...., Mn se prezintă astfel:

..

M 1

M 2

M n

Fig. nr. 6.7.Structura secvenţialăStructuri nesecvenţiale. Structurile nesecvenţiale apar în cazul în care instrucţiunile se

execută numai în anumite condiţii şi/sau se repetă, în funcţie de rezultatul evaluării unor condiţii. Rezultă că structurile secvenţiale pot fi:

structuri alternative (numite şi de decizie sau de selecţie6); structuri repetitive (iterative); structuri mixte.

Structura alternativă este acea structură în care se efectuează un bloc de operaţiuni sau altul în funcţie de o anumită condiţie C impusă de logica de rezolvare a problemei. Condiţia se poate referi la:

verificarea conţinutului şi a naturii unor zone de memorie; verificarea conţinutului unui contor, a cărui valoare poate creşte sau descreşte; verificarea corectitudinii unor date de intrare etc.

Cazul general de program (P) cu structură alternativă este de forma:P=M1; {M2 dacă C = DA sau M3 dacă C = NU}; M4.

în care M1, M2, M3, M4 sunt modulele programului P, iar C condiţia evaluată. Derularea programului se realizează astfel:

Sub forma P = M1; M2; M4, când condiţia C este îndeplinită sau Sub forma P = M1, M3, M4, când condiţia C nu este îndeplinită.

Schematic structura alternativă (IF - THEN - ELSE) se prezintă astfel:

6Nickerson, R.C., Computers, Concepts and Applications for Users, San Francisco, 1990, p.291144

Fig.nr. 6.9. Structura alternativă IF-THEN-ELSEÎn particular, atunci când M3 nu conţine nici o instrucţiune se obţine o structură

alternativă cu o ramură vidă (pseudoalternativă). Condiţia trebuie astfel construită încât de instrucţiuni ce va fi executat să fie subordonat valorii de adevăr (IF - THEN). Derularea programului se realizează astfel:

P = M1; M2; M4 dacă C=DA P = M1; M4 dacă C = NU

Schematic această structură se reprezintă astfel:INCEPUT

M1

M2

C

M4

SFARSIT

DANU

Fig.nr. 6.10. Structura de control alternativă de tip IF-THENStructurile alternative prezentate mai sus au fost generalizate de C.A.R. Hoare sub

forma unei structuri cu n ramuri (DO - CASE sau SELECT - CASE) care permit selecţia între mai multe ramuri de instrucţiuni7.

7Hoare, C.A.R., An Axiomatic Basis for Computer Pragramming, Comm. ACM 12, p. 576

INCEPUT

M1

M2M3

C

M4

SFARSIT

DANU

145

Într-o secvenţă de programe Sp în care apare o structură alternativă generalizată (selecţia multiplă) se execută numai modulul pentru care rezultatul evaluării condiţiei C este adevărat. Fiecărui modul de instrucţiuni îi este asociată o condiţie. Secvenţial se evaluează fiecare condiţie în parte. Prima condiţie care este adevărată, determină execuţia modulului aferent acesteia. Modulele care urmează în structură sunt ignorate, controlul fiind predat instrucţiunilor din următoarea secvenţă de program.

Derularea prelucrărilor se realizează astfel:Sp = M1 dacă C1 = DA

M2 dacă C2 = DA...

Mn dacă Cn = DASchematic o structură alternativă generalizată se prezintă astfel:

Fig.nr. 6.11. Structura alternativă generalizatăStructurile repetitive permit execuţia repetată a aceluiaşi modul de instrucţiuni.

Numărul de repetiţii poate fi predefinit (FOR) sau condiţionat de rezultatul evaluării unei condiţii (WHILE - DO, DO - UNTIL).

În primul caz este vorba de structura repetitivă cu un număr definit de paşi (DO FOR). Numărul de repetiţii este controlat de o variabilă (V), numită variabilă de control, care are o valoare iniţială (Vi) şi una finală (Vf) - ambele prestabilite - şi o raţie R (un increment) care se adaugă la valoarea curentă a variabilei de control după fiecare execuţie a modulului repetitiv. Ieşirea din structura repetitivă se realizează atunci când variabila de control depăşeşte valoarea finală. Derularea structurii DO FOR pentru o secvenţă de program (SP) se realizează astfel:

Sp = MODUL pentru V < Vf

146

Fig.nr. 6.12. Structura repetitivă cu un număr definit de paşi

În cel de-al doilea caz, în funcţie de plasarea condiţiei, structura repetititvă poate fi condiţionată anterior (WHILE - DO) sau condiţionată posterior (DO - UNTIL).

În structura repetitivă condiţionată anterior evaluarea condiţiei precede execuţia modulului repetitiv. Execuţia şi, apoi, eventual, repetarea modulului se va face numai când condiţia este adevărată. Derularea structurii repetitive condiţionată anterior se prezintă astfel:

Sp = cât timp C = DA execută MODUL REPETSchematic această structură se prezintă astfel:

Fig.nr. 6.13. Structura repetitivă condiţionată anteriorÎn structura repetitivă condiţionată posterior evaluarea condiţiei se realizează după

fiecare execuţie a modulului. Reluarea execuţiei are loc atât timp cât condiţia nu este adevărată. Derularea structurii repetitive condiţionată posterior se prezintă astfel:

INCEPUT

MODUL

SFARSIT

V>Vf

V:=Vi

V:=V+R

DA

NU

INCEPUT

MODUL INITIAL

SFARSIT

CDA

NU

MODUL FINAL

MODUL REPET

147

Sp = Execută MODUL REPET până când C = DA

Fig.nr. 6.14. Structura repetitivă condiţionată posterior

Structurile mixte se întâlnesc în cadrul programelor complexe. Pe diverse niveluri de organizare se folosesc toate tipurile de structuri prezentate anterior. Practica a demonstrat că pentru definirea structurii de control a oricărui program sunt suficiente structura secvenţială, structura alternativă şi structura repetitivă condiţionată anterior. Este motivul pentru care în literatura de specialitate acestea sunt numite şi structuri fundamentale8.

8Böhm, C., Jacopini, G., Flow diagrams, ACM, 9, pp. 366-371148

INCEPUT

MODUL INITIAL

SFARSIT

C

DA

NU

MODUL FINAL

MODUL REPET

Fig.nr. 6.15. Structuri de control mixte6.3.2. Pseudocoduri

6.3.2.1 Prezentare generalã

Limbajul pseudocod este folosit în faza de proiectare a programelor pentru descrierea algoritmilor; el este o alternativă la schemele logice. Limbajul pseudocod nu este un limbaj de programare. Pseudocodul are numeroase variante, practic ele deosebindu-se de la proiectant la proiectant. Chiar la acelaşi proiectant se pot întâlni variaţii ale formei, existând în anumite limite impuse de claritatea descrierii algoritmului, libertatea alegerii variantei celei mai adecvate. Toate variantele au însă ca trăsături comune utilizarea enunţurilor nestandard, precum şi a operaţiilor prescrise de programarea structurată.

Construcţia de bază a limbajului este propoziţia, un algoritm fiind constituit ca o succesiune de propoziţii. Propoziţiile sunt de tipul:

propoziţii simple prin care se exprimă operaţii ce se vor codifică apoi direct într-un limbaj de programare (de exemplu: deschide fişier, citeşte înregistrare din fişier etc.);

propoziţii complexe prin care se exprimă operaţii ce urmează a fi detaliate ulterior. Simbolul # este utilizat pentru a marca astfel de propoziţii care se vor detalia ulterior.

Fiecare propoziţie începe cu un verb care exprimă cât mai fidel operaţia descrisă.În dicţionarul de informatică pseudocodul este definit ca “limbaj utilizat în proiectarea

şi documentarea programelor obţinut prin grefarea unor reguli sintactice pe limbajul natural. Mai exact, structurile de control sunt reprezentate prin folosirea unor cuvinte cheie (dacă .... atunci .... altfel .... ; execută....până când....ş.a.) şi printr-o anumită aliniere în pagină a liniilor. Poate fi utilizat în toate fazele proiectării, precum şi ca mijloc de documentare9.

Nu există restricţii de definire unică a formei pe care trebuie să o aibă un pseudocod. De fapt oricine poate crea un asemenea limbaj respectând însă condiţia ca limbajul să conţină structuri de bază suficiente pentru a descrie orice algoritm.

Avantajul pseudocodului este dat de faptul că reprezintă o metodă convenţională de notare şi exprimare a algoritmilor, fără să uzeze de regulile rigide din sintaxa unui limbaj de programare.

6.3.2.2 Reprezentarea structurilor de control cu ajutorul pseudocodurilor

Cu ajutorul pseudocodurilor pot fi reprezentate toate structurile de control fundamentale.

Structura secvenţială este structura în care fiecare operaţiune se reprezintă printr-o propoziţie. Propoziţiile sunt aliniate pe verticală în ordinea desfăşurării operaţiunilor, iar termenii început şi sfârşit fac delimitarea de alte sructuri de control.

Începutciteşte CODPROD, DENPROD, CANT, PREŢcalculează VALOARE = CANT * PREŢscrie DENPROD, VALOARE

9 ***Dicţionar de Informatică, Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti, 1981, p.279149

Sârşit.

Structura alternativă are următorul format general:

Începutdacă condiţie

atuncipropoziţia - 1propoziţia - 2

... alternativa 1

...propoziţia - m

altfel:propoziţia - 1propoziţia - 2

... alternativa 2

...propoziţia - n

sfârşit-dacăSfârşit

Un exemplu de pseudocod, cu structură alternativă, pentru calculul salariilor este redat mai jos:

Începutciteşte date de la terminal: MARCĂ, NUME, ORE, TARIFdacă ORE ≠ zero

atuncicalculează SALARIUL = ORE * TARIFaltfelafişează mesajul “articol care nu se prelucrează”

sfârşit-dacăSfârşit

Structura alternativă cu o ramură vidă are urmatorul format:Început

dacă condiţieatuncipropoziţia - 1propoziţia - 2

...

...propoziţia - nsfârşit

sfârşit_dacăSfârşit

150

Structură alternativă generalizată are următorul format general:Începutselectează i dintre

1: propoziţia - 1propoziţia - 2 alternativa 1

...propoziţia - m

2: propozitia - 1propoziţia - 2 alternativa 2

...propoziţia - n

...

...

...x: propozitia - 1

propoziţia - 2 alternativa x...

propoziţia - psfârşit

Sfârşit

Exemplu pentru actualizarea unei baze de date:

Începutprecizează idacă i = 1

atunci# adaugă articol

dacă i = 2atunci

# modifică articoldacă i = 3

atunci # şterge articol

sfârşit dacăsfârşit dacă

sfârşit dacăSfârşit

151

Structura repetitivă condiţionată anterior are următorul format:Început

cât timp condiţie adevăratăexecută propoziţia - 1

propoziţia - 2......

propoziţia - nsfârşit

sfârşit cât timpSfârşit

Exemplu pentru stabilirea soldurilor la produsele existente în stoc.Început

cât timp STOC > 0calculează SOLD = STOC * PRETafişează DENPROD, STOC, SOLD

sfârşit cât timpSfârşitStructura repetitivă condiţionată posterior are următorul format:Început

executăpropoziţia - 1propoziţia - 2

...

...propoziţia - n

până când condiţia este adevăratăSfârşitExemplu:Început

Executăcalculează SOLD = STOC * PREŢafişează DENPROD, STOC, SOLD

până când STOC < 0SfârşitPentru a asigura apropierea de limbajele de programare la ora actuală în multe cazuri

se adoptă o notare în limba engleză pentru marcarea structurilor de control.De exemplu, o structură alternativă devine o structură de tip IF..THEN..ELSE astfel:IF condiţie adevărată

THEN propoziţie – 1

ELSE propoziţie – 2

152

ENDIF

153