1.1. STRUCTURA I FUNCIONAREA UNUI STRUCTURA I FUNCIONAREA UNUI SISTEM DE CALCULSISTEM DE CALCUL

Calculatorul este o main care prelucreaz informaiile automat. Pentru aceasta trebuie s i se furnizeze datele pe care trebuie s le prelucreze (datele de intrare) i o list de instruciuni (programul), care s i indice cum s prelucreze aceste date. Dac pentru a ajunge la un rezultat trebuie sa execute mai multe operaii, el le va efectua pe rnd. Operaiile i ordinea acestora i sunt specificate calculatorului prin intermediul programului. Calculatorul va furniza utilizatorului rezultatele obinute n urma prelucrrii (date de ieire). n timpul prelucrrii pot s apar i date intermediare.

Pentru a putea realiza aceste operaii, calculatorul este alctuit din dou componente:

Echipamentele fizice (partea material) - HARDWARE Programele i datele (partea logic) - SOFTWARE

A .HARDWARE-UL. reprezint echipamentele fizice din care este alctuit un sistem de calcul, n care circuitele electronice prelucreaz automat informaiile i asigur comunicarea ntre utilizator i sistem.

Von Newmann a stabilit c hardware-ul trebuie s asigure urmtoarele funcii:1. funcia de memorare;2. funcia de comand i control;3. funcia de prelucrare;4. funcia de intrare-ieire.

1. Funcia de memorare asigur memorarea datelor i a programelor i are ca suport memoria intern i memoria extern. n memoria intern sunt stocate programele i datele care sunt n lucru la un moment dat. n memoria extern sunt stocate toate programele i datele de care poate avea nevoie, n diferite situaii, sistemul de calcul.

2. Funcia de comand i control asigur: extragerea instruciunilor din memoria intern; analiza instruciunilor; comanda de executare a unei operaii; extragerea datelor de intrare din memoria intern; aranjarea datelor de ieire n memoria intern.

Funcia este realizat de Unitatea de Comand i Control.3. Funcia de prelucrare asigur efectuarea operaiilor aritmetice (adunare, scdere, nmulire i

mprire) i logice (AND, IF, NOT). Funcia este realizat de Unitatea Aritmetic Logic. 4. Funcia de intrare-ieire asigur introducerea datelor i a programelor n memoria intern i furnizarea

rezultatelor.

Exemplu: Calculul valorii expresiei e = (a+b) c

Rezult c un calculator este format din mai multe blocuri funcionale.

DATE DE INTRARE PROGRAM DATE INTERMEDIARE DATE DE IEIRE

ARHITECTURA unui calculator definete un set de reguli prin care subansamblele hardware sunt conectate fizic, fr s se in cont de amplasarea lor. Subansamblele sunt definite dup funcia asigurat:

unitatea de comand i control; unitatea aritmetic-logic; unitatea de memorie intern; unitatea de memorie extern; unitile de intrare-ieire.

1. UNITATEA CENTRAL DE PRELUCRARE (Central Processing Unit CPU) sau PROCESORUL, este creierul calculatorului care coordoneaz i controleaz ntreaga lui activitate.

Procesorul interpreteaz programele, identific instruciunile din program, decodific o instruciune, recunoate codurile operaiilor, activeaz circuitele electronice corespunztore i execut operaii aritmetice i logice.

Astzi, UCP-ul se bazeaz pe un singur circuit integrat, numit microprocesor. Circuitul integrat este o capsul n interiorul creia se gsesc sute de mii de circuite electronice. Acesta se

mai numete i cip (chip) i se monteaz pe placa calculatorului. Microprocesorul este format din circuite electronice cu ajutorul crora el poate interpreta i executa

instruciunile. Instruciunile reprezint codificarea comenzilor de operaii pe care trebuie s le execute calculatorul. Deoarece calculatorul este o main cu dou stri, aceste instruciuni vor fi iruri de cifre binare, iar codul folosit se numete cod main. Setul de instruciuni pe care microprocesorul l nelege i l execut se numete limbaj main.

Pentru executarea operaiilor, unitatea aritmetic-logic dispune de o memorie proprie, de dimensiuni reduse, organizat sub form de registre. Atunci cnd procesorul execut o instruciune, din memoria intern sunt aduse n registre operaiile pe care trebuie s le execute UAL.

Microprocesorul poate executa urmtoarele operaii: cele patru operaii aritmetice de baz: adunarea, scderea, nmulirea i mprirea; operaiile logice: AND, OR, NOT i XOR, cu ajutorul crora se poate controla ordinea n care se

execut operaiile, folosind: textul, adic operaia de comparare ntre dou operaii; saltul condiionat, adic executarea unei anumite instruciuni n funcie de o condiie; repetiia, adic executarea repetat a unei secvene de instruciuni.

2. MEMORIA INTERN este locul n care sunt aduse programele i datele pentru a fi prelucrate de procesor. ntruct toate instruciunile i datele sunt codificate ntr-o reprezentare binar, memoria va depozita secvene de bii. Fiecare bit este reprezentat printr-un comutator electronic individual, cu dou stri:

comutator ON cifra binar 1; comutator OFF cifra binar 0.Capacitatea de stocare a memoriei se msoar n uniti de msur a informaiei: Ko, Mo i Go sau Kb,

Mb i Gb.Informaia (instruciunile i datele) se gsete n memoria intern sub form de cifre binare grupate n

octei sau n cuvinte pe care le prelucreaz procesorul. Memoria intern este mprit n locaii de memorie (octei) identificate printr-o adres unic.

Adresa este un cuvnt binar prelucrat de procesor, prin care acesta identific poziia unei locaii din memorie.

3. UNITATEA DE INTRARE-IEIRE asigur comunicarea calculatorului cu mediul prin intermediul unor echipamente specializate, numite Dispozitive Periferice. Aceste dispozitive sunt:

dispozitivele de intrare-ieire: dispozitive de intrare; dispozitive de ieire; dispozitive de intrare-ieire.

memoriile externe.

a) Dispozitivele de intrare asigur transmiterea informaiilor i comenzilor ctre calculator prin operaiade citire (READ). Din aceast categorie fac parte: tastatura, mouse-ul, cititorul de cartele, cititorul de band perforat, creionul optic, stiloul electronic, scanerul, microfonul, etc. Informaiile citite pot fi: texte, imagini, muzic, comenzi vocale, valori analogice. Indiferent de tipul informaiei, principiul de funcionare al unui dispozitiv de

intrare este acelai: preia informaia, o mparte n uniti conform unui algoritm propriu, codific fiecare unitate ntr-o secven de bii i transmite aceti bii procesorului.

b) Dispozitivele de ieire sunt folosite pentru a comunica utilizatorului rezultatele operaiilor executate i informaii despre stare sistemului prin informaii de scriere (WRITE). Din aceast categorie fac parte: monitorul, imprimanta, ploterul, difuzorul.

Aceste dispozitive primesc secvene de bii de la procesor pe care le decodific, astfel nct s poat fi nelese de utilizator sub form natural.

c) Dispozitivele de intrare-ieire sunt utilizate pentru a realiza comunicarea n ambele sensuri, prin operaii de CITIRE i SCRIERE. Din aceast categorie fac parte: interfaa de , consola, placa multimedia.

Suporturile de informaie sunt obiecte folosite de calculator pentru a transmite informaii ntre sistem i utilizator. Acestea pot fi: hrtia, dispozitivele electromagnetice, etc.

4. MEMORIA EXTERN este un suport electromagnetic reutilizabil, pe care informaia se pstreaz codificat sub form binar, prin magnetizarea particulelor feromagnetice dup dou direcii de magnetizare, corespunztoare celor dou cifre binare.

Pstrarea informaiilor n afara sesiunii de lucru se face n memoria extern. Suporturile electromagnetice folosite ca memorii externe sunt: banda magnetic, discul magnetic, caseta magnetic.

Pe baza componentelor prezentate mai nainte, rezult c un calculator poate avea o configuraie minim i o configuraie maxim. Configuraia minim este dat de numrul minimum de componente necesar pentru ca sistemul s fie operaional i cuprinde, de regul: procesorul, memoria intern, o unitate de memorie extern, tastatura i display-ul. Configuraia maxim este dat de numrul maxim de componente care pot fi conectate la procesor. ntre configuraia minim i configuraia maxim, utilizatorul o poate alege pe cea care s corespund aplicaiilor dorite i posibilitilor financiare.

B .SOFTWARE-UL. sistemului de calcul este format din programele destinate s asigure conducerea i controlul procesului de prelucrare a informaiei, precum i efectuarea unor lucrri curente.

PROGRAMUL este o colecie organizat de comenzi de operaii care sunt transmise calculatorului. Aceste comenzi se numesc Instruciuni. Ele sunt codificate n modul binar i sunt tratate de unitatea de comand i control. n instruciune nu se precizeaz operaii, ci adresele de memorie intern la care se gsesc aceti operani. De exemplu, o instruciune conine urmtoarele informaii:

codul operaiei de executat; adresa primului operand; adresa celui de-al doilea operand; adresa locaiei de memorie a rezultatului.

SOFTWARE-UL este format din dou componente: sistemul de operare; programele de aplicaie.

SISTEMUL DE OPERARE cuprinde programele de baz care controleaz ntreaga activitate a calculatorului. Acesta asigur legtura dintre componentele logice i fizice ale sistemului, i este furnizat mpreun cu sistemul de calcul de ctre firma productoare.

PROGRAMELE DE APLICAIE sunt mulimi organizate de instruciuni care se atribuie calculatorului pentru a efectua operaiile specifice unei anumite aplicaii. Programele de aplicaie sunt scrise de programatori la cererea utilizatorilor i codific, ntr-un limbaj de programare, algoritmul de rezolvare al problemei respective.Sistemul de operare gestioneaz resursele calculatorului, care sunt de dou tipuri:

resurse fizice componentele hardware; resurse logice componentele software.

Cele mai importante caracteristici ale unui sistem de calcul sunt: capacitatea de memorare; viteza de prelucrare a informaiei; controlul prin programare; precizia execuiei.

TIPURI DE SISTEME DE CALCULTIPURI DE SISTEME DE CALCULn evaluarea unui sistem de calcul, sunt luate n discuie urmtoarele performane:

dimensiunea memoriei interne; viteza de prelucrare; numrul de procesoare;

dimensiunea memoriei externe; numrul maxim de utilizatori; costul.

Calculatoarele se clasific dup mai multe criterii: domeniul de utilizare; modul de reprezentare a datelor; performanele.

1. n funcie de domeniul de utilizare, exist dou tipuri de calculatoare: calculatoare specializate care pot fi folosite numai pentru rezolvarea unui domeniu restrns de

probleme; calculatoare universale care asigur rezolvarea unei game foarte variate de probleme cu

ajutorul unor programe aplicative diverse.

2. Dup modul de reprezentare a datelor, calculatoarele sunt de dou tipuri: calculatoare analogice, care creeaz modelul matematic al unui sistem fizic real caracterizat

de anumite mrimi fizice care sunt reprezentate i manipulate cu ajutorul circuitelor electronice. Operaiile matematice sunt reproduse cu ajutorul caracteristicilor electrice ale diferitelor elemente de circuit: rezistene, capaciti, tensiuni, etc. Calculatorul este format din blocuri funcionale care se conecteaz ntre ele pentru a rezolva problemele reale ale sistemului fizic. Datele de intrare sunt furnizate continuu cu ajutorul unor echipamente, care le preiau din sistemul fizic real. Calculatoarele analogice sunt folosite pentru conducerea unor procese sau instalaii.

calculatoare numerice, care efectueaz calculele cu informaii reprezentate n cod binar. Prelucrarea se face pe baza unui program memorat care descrie algoritmul de lucru. Aceste sisteme sunt utilizate n diferite domenii, pentru soluionarea unor probleme care necesit calcule laborioase cu multe date i analiza unui mare numr de variante, ntr-un timp scurt.

n funcie de performane, calculatoarele numerice se clasific n: supercalculatoare (calculatoare mari); mainframes (calculatoare medii); minicalculatoare (calculatoare mici); microcalculatoare (calculatoare micro).1. Microcalculatorul este cel mai simplu sistem de calcul, dotat cu un singur procesor, care poate fi

utilizat de un singur utilizator. 2. Minicalculatorul poate fi folosit simultan de mai muli utilizatori (20-50 de terminale formate din

tastatur i display) i are tot un singur procesor. Minicalculatoarele au evoluat spre superminicalculatoare (VAX, SUN), care sunt folosite ca servere de reea.

3. Mainframe-ul este un sistem cu putere mare de calcul. Acesta poate fi utilizat simultan de foarte muli utilizatori i permite conectarea mai multor sute de terminale. Este dotat cu unul sau dou procesoare puternice pentru executarea calculelor i mai multe procesoare de putere mic, pentru administrarea transferurilor de date cu memoria extern. Este folosit n aplicaiile de gestiune economic, n ntreprinderi foarte mari, n universiti i n agenii guvernamentale mari. Ceea ce deosebete un mainframe de un superminicalculator, este capacitatea memoriei externe i domeniul de aplicabilitate (superminicalculatoarele sunt folosite n aplicaii de timp real, iar mainframe-ul n prelucrarea tranzaciilor i costurilor).

4. Supercalculatorul este un sistem cu o putere foarte mare de calcul. Lucreaz n regim multiuser, permind conectarea mai multor sute de terminale. Poate avea mai multe procesoare foarte rapide pentru efectuarea calculelor i un numr i mai mare de procesoare mai lente, pentru administrarea transferurilor de date.

REELE DE CALCULATOAREREELE DE CALCULATOAREO reea de calculatoare este format dintr-un ansamblu de calculatoare conectate ntre ele, care fac

schimburi de date i folosesc n comun resursele reelei. Fiecare calculator i pstreaz independena de execuie i de gestiune a propriilor resurse.

Dup apariia calculatoarelor personale, prelucrarea centralizat pe calculatoarele mari a fost nlocuit cu prelucrarea descentralizat pe microcalculatoare. Dezavantajul lipsei comunicrii unui sistem personal este compensat prin includerea acestuia ntr-o reea

Calculatoarele dintr-o reea pot fi: de acelai tip, n cazul reelelor omogene; de tipuri diferite, n cazul reelelor eterogene.

Reelele de calculatoare au aprut din necesitatea: de folosire n comun a unor resurse fizice scumpe (imprimante i hard disk-uri scumpe, plotere,

etc.); de folosire n comun a datelor i a resurselor software. Atunci cnd mai muli utilizatori

prelucreaz aceleai date, este necesar ca variantele fiierelor s fie reactualizate, iar acest lucru se realizeaz prin reea.

n funcie de aria de rspndire, exist urmtoarele tipuri de reele: Reele locale LAN (Local Area Networks) au o arie de pn la 2 km. i deservesc o

instituie; Reele metropolitane MAN (Metropolitan Area Networks) care acoper suprafaa unui ora; Reele globale WAN (Wide Area Networks) cu o arie de rspndire geografic de mrimea

unui stat sau continent. Cele mai mare reele WAN sunt cele de servicii internaionale (BBS), cum sunt CompuServe i Internet.

La rndul lor, reelele pot fi conectate ntre ele, permind schimbul de informaii. Conectarea unor calculatoare diferite se face conform unor standarde de reea. Realizarea unor reele de calculatoare necesit urmtoarele componente:

1. Hardware: calculatoare (noduri) dotate cu periferice din configuraie; cabluri de transmisie; echipamente specifice reelei:

adaptoare de reea NIC (Network Interface Card): sun plci de interfa, prin care este posibil conectarea calculatorului la reea;

modemuri: dispozitive pentru conectarea unui calculator la reea prin linie telefonic; dispozitiv de ataare la mediu (transceivers): echipament care transmite i recepteaz

semnalul ntre placa de reea i un mediu fizic de transmisie, altul dect cel suportat de placa de reea, cum ar fi transmisia prin unde radio;

Hub-uri (hubs): necesare pentru conectarea calculatoarelor ntr-o reea de tip stea, prin cabluri individuale;

repetoare (repeaters): amplific semnalul pentru a mri aria de rspndire ntr-o reea local; punile (bridges): realizeaz conectarea a doua reele de calculatoare, care prelucreaz

informaia n funcie de adresa destinatarilor i expeditorilor; porile (gateways): permit conectarea unor reele de calculatoare care folosesc protocoale

diferite (ex. o reea de microcalculatoare conectat la un minicalculator); routere (routers): controleaz fluxul de informaii i optimizeaz cile de transfer a datelor;

acestea sunt capabile s traduc protocoale de comunicare diferite. 2. Software:

Sistemul de operare al reelei care asigur integrarea echipamentelor i a software-ului de aplicaie n reeaua de calculatoare.

Legtura fizic dintre componentele reelei se realizeaz prin cablurile i echipamentele specifice iar legtura logic este stabilit prin sistemul de operare.

Sistemul de operare al reelei este o colecie de programe prin care sunt gestionate resursele reelei (echipamente, programe). Nodurile reelei pot fi servere sau staii de lucru.1. Serverele sunt calculatoare care asigur:

stocarea pe disc a unui volum mare de informaii la care pot avea acces i alte calculatoare din reea; servicii de tiprire; comunicarea ntre calculatoare i gestionarea reele.

2. Staiile de lucru sunt microcalculatoare care au acces la resursele serverului i pot fi sisteme standard (cu HDD) sau sisteme fr HDD (diskless).

Reelele se pot clasifica n: reele cu server de fiiere (file server), n care un calculator din reea este server i i partajeaz

resursele cu staiile de lucru; reele de la egal la egal (peer to peer), n care orice calculator din reea poate deveni server la un

moment dat, sau staie de lucru. Din punctul de vedere al modului de lucru al serverului, exist:

Reele cu server dedicat; Reele cu server nededicat.

1. Serverul dedicat este degrevat de orice alt sarcin, fiind folosit numai pentru gestionarea reelei;2. n reelele cu server nededicat, calculatorul desemnat server poate rula i alte aplicaii n timp ce ofer i servicii de reea pentru celelalte calculatoare.Caracteristicile unei reele de calculatoare sunt date de:

topologie; mediul fizic de transmisie; standardul de transport.

Aceste elemente determin viteza reelei; sunt definite dou viteze: viteza de transmisie a semnalelor, care depinde de tehnologia de transport i se msoar n

BAND (1 band este echivalent cu 1 byte/sec.). viteza datelor care se msoar n bps (bits per second bit/s).

Se definesc dou tipuri de topologii ale reelei: topologia fizic, adic modul n care sunt legate fizic calculatoarele; topologia logic, adic modul n care sunt transferate datele ntre componentele reelei.

Exist mai multe tipuri de topologii fizice: topologia liniar sau magistral (Bus Topology); topologia inelar (Ring Topology); topologia stea (Star Topology); topologia stea-inel, n care sunt legate circular mai multe calculatoare dispecer care

gestioneaz fiecare cte o reea. Mesajele circul pe inel pn cnd unul dintre calculatoare recunoate n antet adresa unui calculator din reeaua sa. Calculatorul dispecer va prelua mesajul de pe canal i l va transmite calculatorului destinatar.

Topologia liniar sau magistral (Bus Topology). n acest caz exist un singur canal de comunicaie lacare sunt conectate toate calculatoarele. Cablul de legtur formeaz o linie de legtur de la un capt la altul al reelei. Fiecare calculator este conectat la canalul de comunicaie i transmite mesaje n reea. Fiecare mesaj are un antet care conine adresa calculatorului destinaie.

Topologia liniar (magistral)

Topologia inelar (Ring Topology). n aceast topologie, calculatoarele sunt conectate circular. Fiecarecalculator este conectat prin intermediul canalului de comunicaie la alte dou calculatoare, astfel nct mesajele circul de la un calculator la altul, pe un traseu interior, pn cnd un calculator recunoate mesajul transmis. Defectarea unui calculator nseamn ntreruperea canalului de comunicaie.

Topologia inelar

Topologia stea (Star

Topology). n aceast

configuraie exist un

calculator central la care sunt

legatetoate celelalte calculatoare. Toate mesajele sunt schimbate prin intermediul calculatorului central, care are rol de dispecer i distribuie mesajele n funcie de adresa utilizatorului.

Topologia stea

Topologia stea-inel. n acest caz, sunt legate circular mai multe calculatoare dispecer, care gestioneaz

fiecare cte o reea. Mesajele circul pe inel, pn cnd unul dintre calculatoare recunoate n antet adresa unui calculator din reeaua sa, preia mesajul i l transmite calculatorului destinatar.

Topologia stea-inel

Mediul fizic de transmisie este suportul fizic pe care se transmit datele sub form de cureni electrici sau unde electromagnetice. Acest tip de mediu se poate clasifica n:

mediu prin cablu: cablu rsucit, cablu coaxial, cablu cu fibr optic; mediu fr cablu: telefonie celular, unde radio terestre, unde radio prin satelit, unde laser, microunde,

unde meteorice.Mediul de transmisie prin cablu se conecteaz la plcile de interfa cu reeaua prin intermediul

conectoarelor (de tip T, BNC, DB, etc.).

Transportul n reea reprezint un set de tehnici folosite pentru transmisia i recepia datelor dea-lungul mediului de transmisie. Sunt definite mai multe standarde de transport: ARCnet, Ethernet, Token Ring, FDD1 (standardul ANSI pentru fibr optic). Fiecare standard cuprinde detaliile mediului de transmisie (tipul mediului, lungimea total acceptat a cablului, etc.), numrul maxim de staii care pot fi conectate, topologia fizic i logic a reelei, metoda de detectare i corecie a erorilor, protocolul folosit pentru transmiterea datelor.

Legtura de date (Data Link) este o legtur fizic, ce se stabilete ntre dou calculatoare pentru a face schimb de date. Pentru a realiza legtura de date, este necesar s se stabileasc un limbaj comun de dialog i o disciplin a conversaiei, adic un protocol de comunicaie. Acest protocol reprezint un set de reguli prin care se asigur schimbul de date i mesaje ntre dou calculatoare ntre care exist o legtur fizic. Protocolul de comunicaie trebui s asigure:

controlul transferului de date; detectarea i nlturarea erorilor; optimizarea utilizrii liniei de comunicaie; independena fa de modul de transmisie.

Reelele cu server de fiiere (file server, reele client-server) sunt formate din: un calculator pe care ruleaz sistemul de operare al reelei, numit SERVER DE FIIERE; mai multe calculatoare care pot avea acces la resursele reelei, numite staii de lucru

(workstations, client). La staia de lucru se afl utilizatorul, care este o persoan ce are acces la resursele reelei. Organizarea clienilor reelei este fcut de o persoan numit administrator de reea. Utilizatorii pot fi organizai n cadrul reelei n grupuri de utilizatori, definite de ctre administrator. Utilizatorii din cadrul unui grup au aceleai drepturi de lucru n reea. Fiecare grup de utilizatori se identific printr-un nume unic. La resursele reelei pot avea acces numai utilizatorii definii i recunoscui de reea. Fiecare utilizator primete un cont protejat printr-o parol. Prin

stabilirea parametrilor de conectare se limiteaz drepturile de acces n reea ale unui utilizator. Operaiile de conectare i deconectare sunt numite logon i logoff.

Problema principal a gestionrii reelei este organizarea securitii datelor, care se realizeaz printr-un mecanism de control organizat pe mai multe niveluri.

Calculatorul care are rol de server trebuie s fie cel mai puternic din reea. El trebuie s conin: un HDD de mare capacitate (sau mai multe); memoria intern cu cea mai mare capacitate; microprocesorul cel mai rapid; suportul fizic pentru controlul imprimantelor; plcile de interfa pentru reea.

Avantajele unei reele cu server de fiiere sunt: ofer o mare securitate a datelor; partajarea fiierelor se face mai uor, fiind controlat de server.

Cel mai rspndit sistem de operare pentru reelele cu server de fiiere este NetWare (Novell), care ocup 70% din piaa de software pentru reea. Acesta accept o gam variat de sisteme de operare pentru clieni: MS-DOS, Windows, OS/2, Unix, Machintosh. Alte sisteme de operare pentru reea sunt:

VINES (Virtual Networking System) al firmei Banyan, pentru UNIX; LAN Manager al firmei Microsoft, pentru OS/2; LAN Server al firmei Microsoft i IBM pentru OS/2; Windows NT Advanced Server al firmei Microsoft.Reele peer to peer (de la egal la egal). n acest sistem de reea, fiecare calculator poate fi n acelai timp

i client i server i se recomand numai atunci cnd nu se cer performane mari i se prefer conturi mici. Aceast reea suport viteze mici de lucru i nu ofer securitate total a datelor. Se aplic n cazul unui numr mic de calculatoare. Cele mai cunoscute sisteme de operare pentru reele peer to peer sunt:

NetWare Life i Personal NetWare al firmei Novell (Personal NetWare se poate integra n mediul Windows);

Windows for Workgroups al firmei Microsoft; LANtastic al firmei Aotisoft.

2.2. ARHITECTURA GENERAL A UNUI ARHITECTURA GENERAL A UNUI SISTEM DE CALCULSISTEM DE CALCUL

Privit n interior, un sistem de calcul este construit modular, din componente electronice. Partea cea mai important este placa de baz (systemboard, mainboard sau motherboard). Aceasta conine circuitele electronice cele mai importante, microprocesorul i alte circuite integrate care servesc la ndeplinirea sarcinilor. Unul dintre aceste circuite este ceasul (clock), care stabilete ritmul de lucru al procesorului. Un alt circuit este coprocesorul matematic, care ajut microprocesorul la calculele matematice. Tot pe aceast plac de baz se afl i memoriile calculatorului, memoria RAM i memoria ROM.

Alturi de placa de baz se afl sursa de alimentare (power supply), care asigur tensiunile electrice necesare funcionrii circuitelor electronice.

Unitile de discuri sunt singurele pri mecanice din calculator i primesc tensiune direct de la surs. Pe placa de baz sau n apropiere, se afl conectorii la magistral (bus conectors), prin care sunt conectate la placa de baz plcile adaptoare (options board) pentru imprimant, modem, display, uniti de discuri flexibile.

Dac aceste plci ar fi legate direct la placa de baz, legturile i protocolul de comunicare ar trebui definite separat i diferit, sistemul pierznd astfel din flexibilitate i devenind un sistem nchis. Pentru a pstra caracterul de sistem deschis i flexibil, a fost creat magistrala (bus), care reprezint un canal comun de comunicaie ntre plcile calculatorului. Pe acest canal circul acelai tip de semnale ntre componente. Magistrala a fcut din calculator un sistem deschis, la care pot fi adugate oricnd plci opionale.

Plcile adaptoare sunt introduse opional n sloturi i configureaz calculatorul dup dorinele utilizatorului. Sloturile sunt conectori care asigur legtura cu magistrala i comunicarea cu microprocesorul. Cele mai

importante plci opionale sunt: adaptorul video (display screen adapter), care transform comenzile calculatorului n imagini vizibile

pe ecran; adaptorul unitii de discuri flexibile (disk drive adapter), care transform comenzile calculatorului

n nregistrri magnetice pe suportul de informaii i reciproc; plcile de memorie (memory boards), care se adaug memoriei de baz a calculatorului pentru a

mri memoria intern; porturile seriale i paralele (serial and parallel ports), prin care se pot conecta imprimanta i

modemul pentru transmisie. UNITATEA DE MEMORIEUNITATEA DE MEMORIE

1. Structura i funciile unitii de memorie. Caracteristicile memorie interne sunt: capacitatea, timpul de acces i ciclul de memorie.

Capacitatea memoriei interne arat dimensiunea depozitului de informaie; Timpul de acces reprezint intervalul de timp care se scurge din momentul n care s-a emis o cerere

de acces la memorie pentru a se executa o operaie de citire sau scriere i pn n momentul n care a nceput s se execute efectiv operaia respectiv. Se msoar n microsecunde sau monosecunde;

Ciclul de memorie reprezint intervalul de timp n care se realizeaz o operaie n memorie (citire sau scriere). Se msoar n microsecunde sau monosecunde.

Exist dou tipuri de memorie intern: memorie ROM; memorie RAM.

Memoria ROM (Read-Only Memory) este o memorie permanent care se poate citi dar nu se poate scrie. n ROM este manevrat un microprogram de tip firmware (nscris de ctre productor), destinat iniierii lucrului cu calculatorul la punerea sub tensiune a acestuia. Utilizatorul nu are acces la memoria ROM.

Memoria RAM (Random Access Memory) este o memorie n care se poate scrie i din care se poate citi. La scoaterea de sub tensiune a sistemului, informaiile scrise aici se pierd. Memoria RAM pstreaz programele sistemului de operare al utilizatorului, iar utilizatorul are acces la aceasta.

Capacitatea memoriei interne a unui calculator este dimensiunea memoriei RAM i este o caracteristic de performan a sistemului. De memoria RAM depinde lungimea maxim a unui program care poate fi ncrcat ntr-o sesiune de lucru i executat de procesor.

Programele ruleaz n memoria intern a calculatorului. Acest lucru nseamn c datele i programul sunt ncrcate n memoria intern, instruciunile sunt executate de microprocesor iar rezultatele sunt aduse n memoria intern.

Numrul de bii din memoria intern este constant. Cnd un program este ncrcat ntr-o zon de memorie, comutatoarele de aici sunt setate s reprezinte instruciuni, date sau bii rmai liberi. Transferul de bii n i din memorie este realizat de microprocesor, care execut dou operaii:

depoziteaz secvenele de bii n memorie (store); extrage secvenele de bii din memorie (fetch).Depozitarea secvenelor de bii n memorie se face prin schimbarea strii comutatoarelor astfel nct s

reprezinte noile valori, vechile valori fiind terse. Extragerea secvenelor de bii din memorie nseamn copierea acestor bii n registrele procesorului, fr

modificarea strii comutatoarelor din memorie. Noile generaii de calculatoare sunt dotate cu memorie CMOS permanent, n care se poate scrie i citi.

Aceast memorie pstreaz coninutul n afara sesiunii de lucru, deoarece are un acumulator propriu care i asigur alimentarea atunci cnd este oprit. n CMOS sunt pstrate informaii despre configurarea calculatorului, tipul i capacitatea HDD, tipul FDD, capacitatea memoriei interne, data calendaristic, parola de acces, etc. Aceste informaii pot fi modificate de utilizator atunci cnd se reconfigureaz calculatorul. Acumulatorul acestei memorii se ncarc singur atunci cnd se alimenteaz calculatorul.

Calculatoarele au o memorie mai special numit memoria CACHE. Aceasta aparine microprocesorului i este o memorie tampon ntre memoria RAM i microprocesor.

Memoria CACHE este o memorie mult mai rapid dect memoria RAM. Microprocesorul este i el mai rapid dect memoria RAM, de aceea la execuia unui program este posibil ca microprocesorul s atepte dup memoria RAM. Timpii de ateptare pot fi eliminai dac microprocesorul este dotat cu memorie CACHE, unde pot fi aduse din RAM blocuri de instruciuni pentru a fi executate de microprocesor. Cu ct memoria CACHE este mai mare, cu att crete viteza de lucru a calculatorului.

ORGANIZAREA MEMORIEI INTERNEORGANIZAREA MEMORIEI INTERNEMemoria intern este un depozit de informaie n care comenzile, semnalele, textele, numerele, imaginile,

etc., sunt reprezentate n codificare binar. Pentru regsirea informaiei memoria intern a fost mprit n locaii de memorie care se identifica dup o adres unic. Dimensiunea locaiei de memorie difer de la un tip de calculator la altul i poate fi de la 1 bit la 60 bii (8 , 12 , 16 ,18 , 24 , 27 , 32 , 36 , 48 , 60).

Lungimea cuvntului de adres reprezint numrul de cifre binare folosite pentru exprimarea adresei. Acest numr de cifre binare determin cte numere binare diferite pot fi exprimate cu aceste cifre, deci numrul de adrese diferite care pot fi exprimate. Lungimea cuvntului de adres determin valoarea maxim a unei adrese i deci capacitatea maxim a memoriei care poate fi adresat.

Exemplu : cu o cifr binar se pot scrie 2 numere binare diferite : 0,1, 21 numere binare; cu dou cifre binare se scriu 4 numere binare diferite : 00, 01, 10 ,11 22 numere binare; cu trei cifre binare se scriu 8 numere binare diferite : 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 adic 23

numere binare; cu patru cifre binare se pot scrie 16 numere binare diferite : 0000, 0001, 0010, 0100, 1000, 0011, 0101,

1010, 0110, 1100, 1001, 0111, 1011, 1110, 1111, adic 24 = 16.Rezult c pentru n cifre binare se pot scrie 2n numere binare diferite. Dac un calculator folosete un cuvnt de adres cu 16 cifre atunci se pot aduna 216 octei deci 26 Koctei, adic 64 K. Primele calculatoare foloseau cuvinte de adres de 16 bii, iar urmtoarele generaii de calculat folosesc cuvinte de 32 bii. Mecanismul de gestionare a memoriei interne depinde de sistemul de operare folosit.

Reprezentarea datelorCalculatorul este o main cu dou stri. El nelege, manipuleaz i prelucreaz iruri de cifre binare, care

semnific semnale, comenzi, informaii, date.Informaia dintr-un text corespunde limbajului uman care folosete 10 cifre ( 0,1,,a ) 26 de litere mici, 26 de

litere mari i caractere speciale. Acest ansamblu de simboluri nu poate fi neles de ctre calculator, care nelege numai sistemul binar. Informaia trebuie s fie transformat astfel nct s fie neleas de calculator, n form binar.

Operaia de transformare a informaiei din forma de reprezentare extern, care este inteligibil pentru om, n forma de reprezentare intern pe care o poate nelege calculatorul, se numete codificare intern a informaiei.

1 octet

DATELECalculatorul este o main care prelucreaz date. Datele sunt reprezentarea fizic pe un suport material a

entitilor din care este format informaia (cifre, litere, caractere speciale, desene, sunete, etc.) pentru ca aceasta s poat fi prelucrat, transmis sau scris n memorie. Rezult c sistemul de calcul prelucreaz informaii. Data este un model de reprezentare a informaiei, accesibil unui procesor (om, calculator sau program), care este preluat pentru a obine noi informaii.

ntre informaie i dat exist urmtoarele deosebiri : informaia este obiectul ; data este modelul de reprezentare al obiectului .Informaia i data coincid atunci cnd modelul de reprezentare coincide cu obiectul. Din punct de vedere

logic, data poate fi reprezentat printr-un triplet de forma:

d = ( i, v, a )

atribute

valoare

DAT identificator

Identificatorul datei este un simbol (nume) care se asociaz datei pentru a o putea distinge de alte date pentru a putea fi referit n timpul prelucrrii .

Valoarea datei poate fi precizat prin enumerare sau printr-o proprietate comun. Dup valoarea, datele pot fi variabile sau constante.

Atributele datei sunt proprieti ale acesteia care determin modul n care poate fi aceasta tratat n procesul de prelucrare. Iat exemple de atribute :

tipul datei numeric (ntreg, real), logic, alfanumeric; precizia reprezentrii interne (simpl precizie, dubl precizie, extins); alinierea datei n zona de memorie afectat (aliniat la dreapta sau la stnga);

Reprezentarea intern a datelor se face difereniat n funcie de tipul datei.

REPREZENTAREA DATELOR ALFANUMERICEREPREZENTAREA DATELOR ALFANUMERICEReprezentarea informaiei alfanumerice se face prin cuvinte de cod de 8 cifre binare. Lungimea de 8 cifre

permite construirea a 256 cuvinte de cod diferite care acoper necesarul unei aplicaii. Lungimea de 8 cifre binare a devenit un standard impus de firma IBM, prin codul EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code).

Urmtorul cod care s-a impus a fost codul ASCII pe 8 bii. Codul ASCII (American Standard Code for Information Interchange) a devenit codul calculatoarelor compatibile IBM, PC i conine setul extins de caractere n numr de 256.

Fiecare caracter (liter, cifr, blanc sau caracter special) este codificat printr-o frecven de lungime fix (8 cifre binare) folosind codul ASCII. Astfel, caracterul A va fi reprezentat prin secvena de 8 cifre binare 01000001, iar caracterul 9 prin secvena 00111001.

Asupra datelor de tip alfanumeric se pot face operaii de CONCATERNARE i COMPARARE.

REPREZENTAREA NUMERELORReprezentarea intern a datelor numerice se face difereniat, n funcie de tipul informaiei :

numere ntregi cu semn sau fr semn; numere reale.

Asupra datelor de tip numeric lucreaz operatorii aritmetici + , - , * , / , i de comparare < , > , =, #, >=, >=.Reprezentarea numerelor ntregi. Fiecare numr ntreg pozitiv sau negativ este codificat ca un numr

binar de lungime fix. Lungimea secvenei, binare este multiplu de 8 bii : 8,16,32 . Pentru completarea secvenei de bii se adaug zerouri nesemnificative. La reprezentarea ntregilor cu semn, primul bit din stnga reprezentrii indic semnul numrului, astfel: 1 pentru numr negativ i 0 pentru numr pozitiv.

Exemplu: dac se reprezint un ntreg fr semn, fie 9 acest numr, pe 16 bii atunci se obine: 9(10)= 1001(2) 0000 0000 0000 1001.

Rezult c domeniul de reprezentare a ntregilor fr semn, utiliznd 8 cifre binare este 0255, iar pentru 16 cifre binare, 0 + 65535.

Domeniul de definiie al unei date de tip numeric ntreg cu semn, reprezentat pe 8 cifre binare(pe un octet sau un byte) este 128 +127, iar pe cuvinte de 16 bii este de 65536+65535.

Reprezentarea numerelor reale. Numerele reale sunt formate din semn, parte ntreag i parte fracionar. Acestea pot fi reprezentate n dou moduri n virgul fix (binary fixed print) sau n virgul mobil (binary floating print). n reprezentarea n virgul fix se presupune c partea ntreag este desprit de partea fracionar printr-o virgul imaginar care se afl ntr-o poziie fix. n acest caz sunt fixe att numrul de poziii ale prii ntregi ct i numrul de poziii ale prii fracionare. Acest mod de reprezentare a realilor este dezavantajos deoarece nu permit dect reprezentarea unei game restrnse de numere reale. n virgul mobil, numerele sunt reprezentate prin exponent i mantis n aa numita notaie tiinific. Se tie c orice numr poate fi scris explicitnd diferite puteri ale lui 10 (exponeni). n acest fel poate fi controlat poziia virgulei zecimale, care i schimb locaia n funcie de valoarea exponentului.Exemplul 1: 43,7 = 437 * 10(-1) = 437E-1. 437 este mantis iar 1 este exponentul. Conform acestei convenii, dac se folosete un cuvnt de 32 bii, pentru reprezentarea unui real n virgul mobil, atunci repartizarea biilor se va face astfel :1 bit pentru semnul numrului, 1 bit pentru semnul exponentului, 7 bii pentru exponent i 23 de bii pentru mantis.Exemplul 2: 12,5(10) =1100,1(2) =0,11001(2)*24=11001(2)*10(2)100(2), mantisa este 11001; exponentul este 4(10)=100(2) ; bitul de semn al numrului = 0 ;bitul de semn al exponentului = 0 ; iar reprezentarea numrului este

0 0 0000100 11001 00 0000 0000 000 0000

bit semn bit semn exponent valoare bii nesemnificativi numr exponent mantis pentru completare

mantisSe poate demonstra c domeniul de valori al unei date pe 32 bii din care 7 pentru exponent i 23 pentru

mantis este: -1038 1038, iar data va avea maxim 7 cifre semnificative. Reprezentarea n virgul mobil permite memorarea numerelor reale de diferite dimensiuni cu o precizie foarte mare.

n funcie de numrul de bii folosii pentru reprezentarea numrului exist : reprezentare n simpl precizie pe 32 de bii; reprezentare n simpl precizie pe 64 de bii.

Reprezentarea desenelor i sunetelor. Desenele i sunetele sunt i ele codificate n secvene de cifre binare. Pentru codificare se stabilesc niveluri de luminozitate pentru desene sau niveluri de semnal sonor pentru sunete. Aceste niveluri se codific prin numere ntregi care pot fi reprezentate n sistem binar. Acest procedeu se numete digitizarea desenelor i sunetelor.

Unitatea centralMicroprocesoarele difer ntre ele prin :

numrul de instruciuni executate n unitate de timp; viteza de execuie; cantitatea de memorie pe care o pot adresa .

Indiferent de tip, orice procesor conine 4 mari blocuri funcionale : unitatea de comand i control (UCC); unitatea aritmetic-logic (UAL); registrele proprii; unitatea de interfa cu celelalte componente ale sistemului (UI).

UCC-ul, UAL i registrele formeaz mpreun unitatea de execuie (UE), care realizeaz efectiv operaiile.

Unitatea de comand i control coordoneaz i controleaz ntreaga activitate de prelucrare la nivelul componentelor calculatorului. Acesta (UCC) execut instruciunile unui program (memorat n memoria intern la adrese succesive) astfel:

extrage din memoria intern a calculatorului o instruciune din program; decodific instruciunea pentru a afla ce operaie trebuie s execute i ce date vor fi folosite; extrage din memoria intern datele necesare prelucrrii; activeaz circuitele electronice corespunztoare din UAL pentru a executa operaia cu datele solicitate; scrie la o anumit adres de memorie rezultatul obinut n urma executrii operaiei solicitate.

Registrele folosesc ca memorie tampon n timpul executrii unei instruciuni.

Unitatea aritmetic-logic (UAL) reprezint ansamblul de circuite electronice prin care se realizeaz prelucrarea datelor cerute prin instruciuni sau comenzi. Prelucrarea se face prin operaii aritmetice, logice i de comparare. Fiecare circuit este specializat s realizeze un una din operaiile de baz.

Registrele proprii funcioneaz ca o memorie proprie a procesorului n care acesta pstreaz temporar informaiile .Exist mai multe tipuri de registre :

registrul de date n care sunt stocate datele i rezultatele prelucrrii; registrul de instruciuni n care se pstreaz codul instruciunii curente; registrul contor program n care este memorat adresa instruciunii care urmeaz s fie executat; registrul contor date n care se pstreaz adresa datelor care urmeaz s fie prelucrate.

Unitatea de interfa cu celelalte componente ale calculatorului (UI) asigur, prin intermediul magistralei, legtura dintre procesor i celelalte componente ale sistemului: memoria intern i dispozitivele de intrare-ieire . Acesta (UI) realizeaz funcia de transfer al datelor de la i spre procesor.

Comunicarea microprocesorului cu celelalte componente cum ar fi controlerul adaptorului de discuri, controlerul adaptorului video, etc., se face prin intermediul unor puncte de intrare n microprocesor numite porturi. Acesta identific printr-un numr unic ce funcioneaz ca un numr telefonic.

Calculatorul i implicit microprocesorul desfoar diferite activiti care au nevoie pe rnd de microprocesor. Rezult c mp. trebuie s ntrerup o activitate pentru a executa alt activitate. De exemplu, acionarea unei taste determin o ntrerupere. ntreruperile pot fi determinate prin mecanisme hardware i software .

ntreruperea hardware este declanat de un semnal numit cerere de ntrerupere, prin care i se cere microprocesorului s acioneze ca urmare a unui eveniment.

Fiecare ntrerupere are un numr de identificare. Prin acest numr, microprocesorul identific evenimentul.Pentru a executa operaiile, mp. dispune i de stive (STACKS). Stiva este folosit ca o zon de memorie

temporar a datelor pe care le prelucreaz mp. La o cerere de ntrerupere, mp. trebuie s-i salveze datele din aplicaia curent pentru a le putea folosi ulterior i comut pe o alt aplicaie. Locul n care sunt salvate temporar datele curente se numete STIV.

Un mp. este caracterizat de urmtoarele atribute : tip;

frecven de lucru; lungimea cuvntului.

Tipul microprocesorului definete apartenena acestuia la o familie de microprocesoare care au caracteristici comune, ce determin performanele calculatorului.

Piaa sistemelor de calcul este dominat de dou familii mari de microprocesoare: INTEL sau COMPATIBILE, folosite de calculatoarele IBM PC sau compatibile, fabricate de firma IBM

sau alte firme ; MOTOROLA, folosite de calculatoarele Machintosh realizate de firma APPLE .Cele dou tipuri de mp.

nu sunt compatibile, adic nu neleg acelai set de instruciuni.

Frecvena de lucru a mp.-lui este frecvena de tact a ceasului. Ceasul este cel care stabilete frecvena impulsurilor pentru circuitele calculatorului, impulsuri prin care li se comand acestor circuite s execute operaii. Frecvena se msoar n MHz, adic n milioane de operaii pe secund. Cu ct aceast frecven este mai mare, cu att mp. este mai performant. Valorile frecvenelor de tact sunt standardizate.

Cuvntul mp. reprezint numrul de bii, multiplu de octet, care pot fi prelucrai la un moment dat de ctre mp. Dimensiunea cuvntului depinde de capacitatea de memorare a registrelor mp. Cu ct cuvntul mp. este mai mare cu att viteza de lucru este mai mare i mp. mai performant.

Aceste caracteristici de mai sus determin viteza de lucru a mp., adic determin ct de repede realizeaz mp. un ciclu complet de executare a unei instruciuni. Viteza se msoar n milioane de instruciuni pe secund (M.I.P.S.).

Ultimele generaii de mp. INTEL folosesc cuvinte pe 32 i 64 de bii. Prin cuvnt intern se nelege numrul de bii care pot fi prelucrai de mp. printr-o singur operaie.Prin cuvnt extern se nelege numrul de bii care pot fi transmii de mp. ctre magistrala de date pentru a fi

transportate n paralel.

DISPOZITIVE DE INTRARE IEIREDISPOZITIVE DE INTRARE IEIRE

Transmiterea informaiei n interiorul sistemului. n calculator informaia se transmite codificat, n format binar. Numai mp. este capabil s fac deosebire ntre programe i date .Pentru celelalte componente, informaia este un ir de bii fr nici un fel de semnificaie informaional.

ntre componentele calculatorului, informaia circul pe magistral sau bus.Magistrala este un mnunchi de cabluri electrice prin care informaia circul sub form de impulsuri electrice

cu dou niveluri de tensiune, crora le corespund cele dou niveluri de tensiune, crora le corespund cele dou cifre binare 0 i 1.

Dup natura informaiilor transmise, magistralele sunt : magistrale de date; magistrale de comenzi; magistrale de semnale i control.

Dup sensul de circulaie a informaiei, magistralele se clasific n : magistrale bidirecionale; magistrale unidirecionale.

Dispozitivele periferice se conecteaz la magistral prin intermediul unor interfee care se mai numesc i controlere, adaptoare, drivere, care au rolul:

de a controla traficul ntre periferie i magistral; de a transforma semnalele din serie n paralel sau invers, realiznd compatibilitatea ntre emitorul i

receptorul semnalului; de a converti semnalele care au codificri diferite; de a pregti semnalul pentru teletransmitere

Principiul de detectare a erorilorPe parcursul transmiterii unui cod de la o surs la o destinaie pot s apar perturbaii care modific

secvena de cos, alternd coninutul informaiei. Pentru a putea detecta erorile, codul utilizat trebuie s conin informaii suplimentare. Aceste informaii se numesc coduri redundante.

ntr-un cod redundant, cuvntul de cod va fi format din : simboluri necesare pentru codificarea informaiei; simboluri suplimentare (redundante) pentru detectarea erorilor.

(simboluri de control ) Att sursa ct i receptorul trebuie s recunoasc acelai criteriu de detecie a erorilor.Sursa transmite informaia ntr-un cod redundant, mbogit cu secvenele suplimentare de cod.Receptorul verific secvena de cod primit .Dac nu este satisfcut criteriul de detecie, secvena de cod

este considerat eronat i nu este validat. Dac este satisfcut criteriul de detecie, secvena transmis este

validat. Nu exist un criteriu capabil s detecteze erorile n proporie de 100%. Un criteriu puternic necesit o redundan foarte mare, deci o secven de cod foarte mare.

Controlul de paritate este un control al corectitudinii, transmisiei unei secvene de cod binar cu ajutorul unui singur bit de control numit bit de paritate, care se adaug la sfritul secvenei de cod.

Pentru paritate par : C=0 dac suma simbolurilor informaionale este par ; C=1 dac suma simbolurilor informaionale este impar.

Pentru paritate impar: C=0 dac suma simbolurilor informaionale este impar ; C=1 dac suma simbolurilor informaionale este par.

Dac ntr-o secven de cod n timpul transmisiei au fost alterai doi bii de informaie, codul nu poate detecta eroarea. Controlul paritii nu poate corecta eroarea i nu poate determina poziia n care a aprut eroarea. Dac se detecteaz o eroare, singura posibilitate de corecie este retransmiterea secvenei de ctre surs.

Configuraia dispozitivelor de intrare-ieire ale unui microcalculator Configuraia general a unui calculator compatibil IBM i PC poate cuprinde urmtoarele dispozitive

periferice:- dispozitive de intrare:

tastatur mouse scaner .

- dispozitive de ieire: diplay imprimant

- dispozitive de intrare-ieire: placa multimedia modemul

- memorii auxiliare: discul flexibil

- Hard Discul: discul compact caseta magnetic (streamer)

Calculatoarele compatibile IBM-PC sunt de dou tipuri: de birou i portabile.

Dispozitive de intrare Tastatura este un dispozitiv de intrare de tip STRING cu ajutorul cruia utilizatorul transmite comenzi i date

calculatorului, sub forma unor iruri de caractere. Fiecare caracter se genereaz prin acionarea unei taste electronice, cere are ca efect nchiderea unui circuit prin care se genereaz un cod unic (codul ASCII al caracterului respectiv) .

Tastatura conine patru blocuri de taste:. Tastatura alfanumeric include taste pentru codurile cifrelor, literelor mari i mici, semnelor speciale i bara

de spaiu. De asemenea aici sunt i codurile comenzilor retur de car (carriage return )i salt n linie nou (line feed) ; tabulare ; ntreruperea unui program ; tiprirea ecranului la imprimant , suspendarea temporar a executrii .

2.Tastatura de editare care conine tastele pentru editarea unui text:;;;; comutare ntre modul insert i modul suprascriere cu tasta ; tergere i

3. Tastatura numeric este destinat introducerii datelor numerice i a oparaiilor aritmetice, la care se adaug separatorul zecimal .

4. Tastele funcionale conin 12 taste notate cu , ,.., care au ataate diferite comenzi sau grupuri de comenzi specifice programului care controleaz activitatea calculatorului.

Tasta cald, prin acionare genereaz un cod ctre calculator, care poate reprezenta un caracter sau o comand;

Tasta rece nu genereaz cod prin apsare. Aceasta se folosete totdeauna mpreun cu o tast cald pentru a schimba codu acesteia. Tastele reci sunt , > i

Astfel dac se acioneaz o tast cald se genereaz codul unei litere mici. Dac se acioneaz simultan o tast cald i tasta se obine codul literei mari.

Tastele comutator:- comut ntre caractere mici i caractere mari;

- comut tastatura de editare n starea de tastatur numeric ( led aprins ) sau tastatur de editare (led stins ).

- comut ntre corectura cu inserare i corectura cu suprascriere.Tastatura anglo-saxon are tastele dispuse astfel: Q, W, E, R, T, Y, Tastatura fancez are dispunere: A, Z, E, R, T, Y, Tastaturile sunt specializate pe ri. Calculatorul identific fiecare tip de tastatur printr-un cod intern. Mouse-ul este un dispozitiv periferic de intrare utilizat n toate aplicaiile cere au interfee cu utilizatorul

prin ferestre, casete de dialog, meniuri i obiecte. Poziia mouse-ului este n coresponden cu poziia unui cursor pe ecranul display-ului, diferit de cursorul text. Cu ajutorul mouse-ului se pot executa patru operaii:

operaia de indicare (point) prin care cursorul de mouse este deplasat pe ecran pentru a indica un anumit obiect;

operaia clic (click) prin care se apas scurt un buton al mouse-ului; operaia clic dublu (double click) prin care se apas scurt de dou ori succesiv, un buton al mouse-

ului; operaia de glisare sau tragere (drag) prin care mouse-ul avnd un buton apsat, se deplaseaz ntre

dou puncte de pe masa de lucru, cauznd deplasarea conform a cursorului pe ecran. Exist mai multe tipuri de mouse-uri clasificate dup:

numrul de butoane: cu 2 sau 3 butoane; tipul postului prin cere se conecteaz la calculator: serial sau paralel; compatibilitate: compatibile Microsoft, compatibile Genius, compatibile Logitech, etc.Cel mai rspndit mouse este mouse-ul serial, compatibil Microsoft.Scanerul este un dispozitiv periferic de intrare prin care pot fi digitizate imaginile grafice de pe suport

material ( hrtie, fotografii, etc. ). Imaginea citit de scaner este de tip raster ( matrice de puncte ). Fiecare punct are asociat un cod de culoare. Fiierul imagine obinut cu scanerul poate fi prelucrat cu ajutorul unor aplicaii software specializate. Scanerul este caracterizat de urmtoarele atribute:

rezoluia care reprezint numrul de puncte pe unitate de lungime ( dots per inch ) pe care le poate citi scanerul. Calitatea imaginii roster crete o dat cu rezoluia care poate fi de cteva sute dpi ( 300-400 );

numrul de culori reprezint setul de culori care sunt codificate de scaner. Calitatea imaginii crete odat cu numrul de culori;

viteza de scanare este viteza de lucru a scanerului adic viteza de prelucrare a imaginii.

Dispozitive de ieire Ecranul este un suport de ieire pe care calculatorul scrie rezultatele prelucrrilor, mesajele pentru utilizator

i informaiile despre starea sistemului. Acesta face parte dintr-un dispozitiv numit display sau monitor care este format i din circuite necesare obinerii imaginii pe ecran. Monitorul este conectat la o plac video (adaptorul video) din calculator care prelucreaz semnalele primite de la procesor pentru a le transforma n imagini grafice. n sistemele de calcul disponibile astzi, exist trei tipuri de terminale grafice care par a fi mai importante:

tub cu remprosptare prin fascicul direct; tub cu stocare direct a imaginii (DVST); tub cu stocare raster (TV digital).

Tubul cu remprosptare prin fascicul direct folosete metoda vectorial pentru generarea imaginii pe ecran. Termenul de remprosptare se refer la faptul c imaginea trebuie regenerat de mai multe ori pe secund, deoarece pixelii i menin strlucirea un timp foarte scurt, de ordinul microsecundelor. O imagine continu se obine prin remprosptarea repetat a ecranului de ctre fasciculul direct. Admite proceduri de tergere parial i animaie.

Tubul cu stocare direct a imaginii genereaz o imagine care rmne stabil o perioad de timp nelimitat, pn cnd ecranul este ters. Nu suport operaii de tergere selectiv.

La tuburile cu scanare roster, un fascicul de electroni traseaz n zig-zag o imagine pe ecran. Acest mod de lucru este asemntor cu acela al televizoarelor comerciale. Diferena este c sistemul TV primete semnale analoge originale, generate de o video camer, n timp ce terminalele raster primesc semnale digitale generate de calculator. Aceste monitoare au o imagine de calitate i suport animaia.

Ecranul cu plasm. Tehnologia ecronelor cu plasm este relativ nou. Display-urile cu plasm utilizeaz lmpi cu neon minuscule, aranjate ntr-o reea plan, care asigur o rezoluie medie.

Display-uri cu cristale lichide (LCD) sunt terminale cu ecrane din cristale lichide pe care imaginea este generat cu ajutorul diodelor luminiscente (LED). n afar de ecranele enumerate pn acum, mai exist display-uri care utilizeaz fascicule laser, n locul fasciculelor de electroni.

Legtura ntre magistral i monitor este fcut de placa video, care conine dou componente de baz: controlerul video care regleaz imaginea de pe ecran; memoria de regenerare a imaginii (display memory) care conine codul imaginii afiate pe ecran.

Exist dou tipuri de plci adaptoare: plci monocrome care pot genera numai texte monocrome;

adaptoare grafice color care pot genera att texte ct i imagini grafice, n mai multe culori.Monitoarele au urmtoarele caracteristici:

lungimea diagonalei; radiaia ecranului efectul produs de aceste radiaii asupra ntregului organism uman i nu numai

asupra ochilor, deci se recomand monitoare Low-radiation sau chiar fr radiaii; tipul semnalului folosit monitoarele pot fi:

cu semnale analogice (semnale pentru transmiterea informaiei, care pot prezenta orice valoare ntre o valoare maxim i o valoare minim);

cu semnale digitale (semnale care codific informaia n binar i care pot prezenta doar dou valori, corespunztoare cifrelor binare).

numrul de dimensiuni pentru afiare monitoarele pot fi: cu dou dimensiuni; cu trei dimensiuni.

Monitoarele pot lucra n dou moduri: - modul text; - modul grafic. 1. n modul text ecranul este mprit n linii i coloane (24 de linii i 80 de coloane). La intersecia unei linii

cu o coloan se genereaz un caracter text printr-o matrice de puncte luminoase (pixeli).Pentru fiecare poziie de afiare de pe ecran, n memoria de regenerare a imaginii trebuie s se pstreze

urmtoarele informaii: codul ASCII al caracterului; atributul caracterului prin care se controleaz aspectul caracterului afiat.Pentru codul caracterului sunt necesari 8 bii, iar pentru atribut ali 8 bii. Atributul caracterului este diferit,

n funcie de adaptorul folosit.

Atributul pentru afiarea color este format din trei elemente: elementul de control pentru culoarea caracterului (foreground ) sau culoarea cernelei; elementul de control pentru culoarea fundalului (background ) sau culoarea hrtiei; elementul de tip comutator pentru controlul clipirii (blink) caracterului.

Exista trei culori de baz: rou, verde i albastru (RGB-red-green-blue). Aceste culori se pot combina obinndu-se nc cinci culori. Cele opt pot avea strlucire normal sau mrit (bright) i n acest mod se mai pot obine opt culori. n total vor fi 16 culori. Fiecare culoare are un cod de la 0 la 15. Pentru culoarea caracterului se pot folosi toate cele 16 culori. Pentru culoarea fundalului se pot folosi numai culorile care nu sunt strlucitoare, deci numai 8 culori. Pentru clipire se vor codifica dou stri. Rezult c pentru atribut se folosesc 4 bii pentru culoarea caracterului, 3 bii pentru culoarea fundalului i 1 bit pentru clipire, n total 8 bii.

2. n modul grafic ecranul reprezint o suprafa de puncte luminoase numite pixeli. Cu ajutorul acestor pixeli se realizeaz diferite imagini pe ecran. Fiecare pixel este caracterizat printr-un atribut care este codul de culoare. n modul grafic monitorul este caracterizat de urmtoarele elemente:

rezoluia care reprezint numrul de puncte pe ecran (nxm). claritatea imaginii crete odat cu rezoluia.

definiia este distana dintre dou puncte pe ecran (exemplu 0,28 mm). Acurateea imaginii crete odat cu micorarea definiiei.

numrul de culori folosite pentru obinerea imaginii. Fiecare culoare este codificat. Fiecare pixel are un cod de culoare. Exist monitoare cu 2, 4, 16, sau 256 culori. De exemplu monitoarele SVGA (Super Video Graphics Array) au rezoluia de 800x600 pe 256 culori sau 1024x768 pe 16 culori.

Memoria ecran necesar se poate calcula. De exemplu, pentru regenerarea imaginii unui monitor este necesar o memorie de 4 Kb pentru modul text i 469 Kb n modul grafic. Mediile grafice avansate cum este WINDOWS, solicit foarte mult procesorul care trebuie s execute un volum enorm de operaii pentru gestionarea imaginilor. Pentru a descrca procesorul de o parte din activitatea de gestiune grafic se folosesc plcile acceleratoare care au un coprocesor grafic pentru executarea funciilor grafice: trasarea de linii, umplerea contururilor, desenarea umbrelor, defilarea textului, deplasarea blocurilor, a pictogramelor sau a desenelor.

Imprimante. Imprimanta este un dispozitiv de ieire prin care calculatorul comunic rezultatele obinute n urma prelucrrii prin intermediul unui suport de hrtie. De exemplu, o imprimant are urmtoarele componente:

un mecanism pentru tiprirea caracterelor; un mecanism pentru antrenarea hrtiei; un panou de comand cu butoane i leduri; dou cabluri: unul de alimentare la reea i unul de conectare la calculator.Imprimanta este caracterizat de urmtoarele elemente: rezoluie care reprezint numrul de puncte pe inch afiate; viteza de imprimare care se msoar n caractere pe secund (cps) sau pagini pe minut (ppm); dimensiunea maxim a hrtiei este dat de formatul pe care poate s scrie imprimanta: A4, A3, etc;

memoria proprie reprezint capacitatea de memorare proprie imprimantei n care sunt transferate informaiile ce urmeaz a fi tiprite. Viteza de prelucrare a procesorului este mult mai mare dect viteza de imprimare. Memoria imprimantei permite stocarea informaiilor pn n momentul n cere vor fi tiprite, evitnd blocarea magistralei de date.

La fel ca i caracterele de pe tastatura alfanumeric, caracterele tiprite de imprimant formeaz set standard care nu cuprinde caracterele specifice fiecrei tri ( de exemplu pentru Romnia: , , , , ). Setul de caractere poate fi extins prin metode software ( ncrcare ) i prin metode hardware ( dispozitive ataate cartridge- care conin seturi suplimentare de caractere ).

Imprimantele sunt fabricate de diverse firme, ntr-o gam larg, pe diverse principii funcionale. Din acest punct de vedere exist mai multe tipuri de imprimante:

imprimante cu tambur sau panglic metalic; imprimante matriceale; imprimante laser; imprimante cu jet de cerneal; imprimante termice.

Imprimante cu tambur sau panglic metalic au caracterele imprimate pe un tambur sau o band metalic. Acestea nu permit generarea caracterelor sub o alt form dect cea existent pe tambur sau band. Acest tip de imprimant nu mai este folosit.

Imprimante matriceale (Dot Matrix Printer). Acestea au un cap de serie format din mai multe ace care apas o band tuat, genernd caracterul printr-o matrice de puncte. Capul de imprimare poate conine 9,18 sau 24 ace, iar caracterele pot fi generate sub diverse forme. Rezoluia acestor imprimante

este de 180360 dpi, iar viteza variaz ntre 150 cps i 800 cps.Imprimantele laser se bazeaz pe principiul copiatoarelor. Razele laser polarizeaz electrostatic un cilindru

care atrage o substan numit toner. Acesta se depune pe cilindru n conformitate cu informaia care trebuie tiprit. Tonerul de pe cilindru este transferat apoi pe hrtie. Aceast tehnologie asigur o calitate ridicat a tipririi cu o rezoluie de pn la 1000 dpi i o vitez de 4-8 ppm. Acestea dispun de o memorie proprie de 1-6 Mb care face posibil imprimarea unor imagini complexe.

Imprimante cu jet de cerneal scriu pe hrtie trimind un jet de tu cu o anumit intensitate. Se pot obine imagini color, cu o rezoluie de pn la 300 sau 600 monocrom. Sunt cele mai rapide imprimante, cu o vitez de 3-16 ppm.

Imprimante termice. Acestea tipresc informaia prin fixare termic a vaporilor de cerneal pe o hrtie special (principiul Fax-ului). Sunt mai lente dect cele inkjet sau laser.

Plotere. Ploterul este un dispozitiv de ieire prin care calculatorul deseneaz pe hrtie imagini de mare precizie: hri, desene tehnice, etc.

Cteva caracteristici funcionale ale ploterului sunt: hrtia poate fi parcurs n ambele sensuri; accept formate mai mari de hrtie; precizia desenelor este mult mai mare, avnd o rezoluie de 300-800 dpi.

Ploterul este format dintr-o surs pentru desenare i un corp de desenare ce se poate deplasa ntr-un spaiu plan. Tehnologiile de imprimare sunt cu seturi de tocuri, cu jet de cerneal, cu laser sau electronic.

Dispozitive de intrare-ieirePlaca multimedia asigur conversia informaiei din binar n alte formate utilizate de diferite echipamente:

imaginea video a televizorului sau a videocasetofonului; sunetul microfonului, al casetofonului sau al magnetofonului.

Memoriile externeMicrocalculatoarele compatibile IBM-PC folosesc ca memorii externe discurile. Pe un disc din plasteic sau

aluminiu este depus un strat de substan cu proprieti feromagnetice, care poate fi magnetizat dup dou direcii corespunztoare cifrelor binare 0 i 1.

Discurile sunt de dou tipuri: discuri fixe sau hard discuri HD; discuri flexibile FD care pot fi de 5,25 sau 3,5.

Dispozitivele fizice folosite pentru citirea memoriilor externe se numesc uniti de discuri. Pentru fiecare tip de disc exist o unitate corespunztoare. Astfel exist:

uniti de hard disc; uniti de disc flexibil; uniti de disc optic.

Discurile flexibile au dou suprafee pe care se poate scrie informaia. Suprafaa discurilor este mprit n cercuri concentrice numite piste (TRACKS). Pistele, la rndul lor sunt divizate n arce de cerc egale numite sectoare (SECTORS). Fiecare pist conine acelai numr de sectoare pe cere se nregistreaz informaia n format binar. Hard discul este un pachet de discuri asemntoare celor flexibile i este montat n interiorul

calculatorului fiecare suprafa de disc este mprit n piste i sectoare, iar pistele de aceeai raz formeaz un cilindru. Unitile de discuri au urmtoarele atribute:

tipul unitii: unitate HDD; unitate FD.

tipul mediu de acces la pist reprezint timpul necesar pentru localizarea unei piste pe disc. Se msoar n ms: 16 ms, 18 ms, 23 ms

viteza de transfer a informaiei reprezint cantitatea de informaie care se transfer ntre unitatea de disc i memoria intern. Se msoar n kb/s. Unitile de discuri flexibile sunt mai lente ( 20 ko/s ) dact unitile de discuri dure ( 450700 kb/s ).

Discul compact (CD-ROM).CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory ) este o memorie extern pe un suport optic special de pe care

se poate citi dar pe care nu se poate scrie. Acesta este nscris n fabric printr-un dispozitiv cu laser. CD-ROM-ul cu capacitate de stocare de sute de MB dar vitez de transfer mai mic de 2-3 ori dect a HDD-ului.

Caseta magnetic (Streamerul).Streamerul este o caset magnetic asemntoare casetei video pe 8 mm, pe care informaia este

nregistrat pe band magnetic. n acest dispozitiv accesul este secvenial, iar capacitatea de memorie este de sute de Mb.

Magistrale i interfee

La mp. compatibile IBM-PC, magistralele sunt formate din trasee de Cu dispuse pe o plac de circuit imprimat. Prin intermediul magistralelor se realizeaz comunicaia ntre memoria intern si mp. sau, prin posturi ntre mp. i interfeele dispozitivelor periferice.

Astfel, pe magistrala de date circul adresele i datele: de la memoria intern la mp.:

instruciunile programului; datele prelucrate de instruciuni; de la mp. la memoria intern: adresele instruciunilor; adresele datelor de prelucrat; adresele rezultatelor; rezultatele obinute n urma prelucrrilor

Pe magistrala de comenzi circul: de la mp. la memoria intern:

comenzi de citire din memorie (de transmitere pe magistrala de date a instruciunilor sau a datelor);

comenzi de scriere n memorie ( de preluare de pe magistrala de date a rezultatelor prelucrrii ) de la memoria intern la mp.:

semnale de confirmare a terminrii operaiei de citire; semnale de confirmare a terminrii operaiei de scriere.

Prin cablurile elecrice ale echipamentelor periferice, informaia poate fi transmis n serie sau n paralel.La transmiterea n paralel fiecare set de informaie se transmite pe cte un cablu sub form de

impulsuri. Astfel pentru transmiterea unui caracter codificat pe 8 bii sunt necesare 8 cabluri electrice.La transmiterea serial a informaiei se folosete un singur cablu electric pe care circul informaia bit cu

bit, sub form de impulsuri.Transmisia serial se face cu vitez mult mai mic dect cea paralel. Interfeele seriale sunt foarte flexibile putnd fi folosite pentru diverse conectri. Un dispozitiv periferic se leag de calculator prin intermediul unui

mpCache RAM CMOS ROM

M A G I S T R A L A D E D A T E

M A G I S T R A L A D E C O M E N Z I

INTERF.MOUSE

INTERF.DISCURI

INTERF.IMPRIM.

INTERF.TASTAT.

ADAPTORVIDEO

conector. n funcie de tipul interfeei folosite exist conectri pentru interfa paralel i conectri pentru interfa serial.Un calculator cu o configuraie minim ( tastatur, monitor, HDD i FD ) va avea urmtoarele interfee:

interfa pentru tastatur care asigur transferarea codului tastei activate i a semnalelor prin care se sincrobizeaz biii transmii ;

interfaa pentru monitor sau adaptorul video care asigur afiarea coninutului memorie video, comutarea ntre modurile de afiare i comunicarea cu mp. ;

interfeele cu unitile de discuri care asigur : controlurile suporturilor de memorie extern, controlul vitezei de transfer al datelor i conversia semnalului din paralel n serie i invers.

Conectarea dispozitivului periferic la interfee se face prin puncte de intrare numite porturi care pot fi paralele sau seriale. PC-urile au de regul urmtoarele porturi: un port paralel LPT 1 pentru imprimant i dou porturi seriale COM1 i COM2 la care se poate conecta mouse-ul i alt periferic serial.

REPREZENTAREA DATELOR ALFANUMERICEntreruperea hardware este declanat de un semnal numit cerere de ntrerupere, prin care i se cere microprocesorului s acioneze ca urmare a unui eveniment.Prin cuvnt extern se nelege numrul de bii care pot fi transmii de mp. ctre magistrala de date pentru a fi transportate n paralel.

DISPOZITIVE DE INTRARE IEIREPrincipiul de detectare a erorilor