Bazele informaticii

I.1. Introducere

Au trecut mai bine de doua decenii de cand firma IBM, prin cel mai bun si inspirat studiu de marketing din domeniul calculatoarelor, a definit si a caracterizat cel mai important segment de piata din domeniul tehnicii de calcul, cel al calculatoarelor personale profesionale.

Domeniul calculatoarelor personale, al arhitecturii IBM PC, a devenit cel mai dinamic, cel mai productiv domeniu, care a facut din calculator un fenomen de masa, un instrument simplu, prietenos si eficace in activitatea economica, de proiectare, de management, in activitatea stiintifica, industriala de gestiune, in activitatea medicala, deinvatamant, artistica etc. Fiecare dintre noi intelegem importanta unui calculator si mai ales accesul la informatii, pe care calculatorul il poate media, intr-o era cum este Era Informatiei. Astazi, din ce in ce mai multi oameni poseda suficiente cunostinte in modul de utilizare a unui

calculator, compatibil IBM, si in operarea unor programe simple, cum ar fi cele de editare text sau chiar cele de editare grafica. Dar cati dintre noi stim din ce este compus un calculator, cum functioneaza acesta sau, mai ales, care sunt caracteristicile de baza ale subansamblelor unui sistem de calcul.

Pe plan mondial este unanim recunoscut faptul ca orice activitate moderna, eficienta are la baza tehnica de calcul. Aceasta afirmatie a devenit de fapt o axioma. In tarile dezvoltate, toate domeniile in care lucreaza omul, incepand cu industria si comertul, ajungand pana la munca de birou si invatamant, cuprinzand medicina, transporturile si chiar arta, sunt cel putin sprijinite de utilaje si aparate moderne, intre care calculatoarele ocupa un loc de frunte. In ceea ce priveste calculatoarele, in ultimul deceniu s-a conturat

tot mai clar o tendinta noua: trecerea de la sistemele mari si mini la calculatoare personale (microcalculatoare). Acestea si-au demonstrat din plin eficienta: posibilitatea utilizarii in cele mai variate domenii, viteza mare de lucru, adaptabilitate la cerintele celor mai diversi utilizatori, etc.

I.2. Ce este un PC ?

Calculatorul este un echipament electronic ce permite prelucrarea automata a datelor sau realizarea unor sarcini, cum ar fi calculele matematice sau comunicatiile electronice, pe baza unor seturi de instructiuni, numite programe. Programele sunt seturi de comenzi sau instructiuni, ce se executa intr-o anumita ordine, care sunt culese si procesate de componentele electronice ale calculatorului, rezultatele fiind stocate sau transmise componentelor periferice, cum ar fi monitorul sau imprimanta. Este de remarcat faptul ca din ce in ce tot mai multe elemente importante din arhitectura unui calculator au capatat individualitate, pastrandu-si bineinteles integrarea in sistem, prin acest lucru urmarindu-se posibilitatea upgrade-urilor fara a se inlocui intregul calculator. Astfel acestuia i se poate conferi titulatura de sistem de calcul, adica un ansamblu de doua componente: hardware (care cuprinde totalitatea componentelor

electronice si mecanice) si software (care cuprinde totalitatea programelor utilizate).

Partea hardware cuprinde memoria care stocheaza datele si instructiunile ce permit calculatorului sa functioneze, unitatea centrala de procesare (CPU) care duce la indeplinire acele instructiuni, unitatea BUS care conecteaza partile componente ale computerului, unitatile de intrare, ca de exemplu tastatura si mouse-ul, care permit userului sa comunice cu computerul, unitatile de iesire, ca de exemplu imprimanta si

monitorul, care permit computerului sa afiseze informatiile cerute de user, si altele.

Partea de software este in general compusa din sistemul de operare si din programe utilitare care permit computerului managmentul fisierelor sau al unor periferice.

I.3. Componente

I.3.1. Placa de baza

Este componenta hardware care asigura interconectarea functionala (impreuna cu sistemul de operare) si fizica dintre toate componentele a unui sistem. de calcul.

Structura

a. Conectori (asigura interfata intre 2 medii) - sloturi, socketuri, mufe, porturi - slot - sloturi expansionale (PCI, PCI Express, ISA, VL (VESA Local-Bus), AGP, CNR, AMR); slot pentru procesoare (Slot A (AMD), Slot 1 (intel))

- socket

b. Magistrale - colectie de fire prin care sunt trimise date de la o componenta la

(magistrala de date transfera datele concrete, pe cand magistrala de adrese

specifica locul unde se duc datele)

- conectarea procesorului cu placa de baza;

- magistrala de adrese din memoria interna si externa;

- magistrala de date;

- magistrala de conectare altor componente;

- latimea bus-ului poate fi de 8 biti, 16 biti, 32 biti si 64 biti; latimea bus-ului determina cantitatea de date transmisa.

c. Ceas - componenta hard care genereaza un numar de impulsuri intr-o perioada de timp. Un impuls generat de ceas se numeste tact. La un tact se efectueaza o operatie elementara.

d. zona tampon de memorie (cache) (L1, L2, L3) - este un mecanism special de stocare cu viteza mare.

e. Chipset - este componenta de comanda si de control a placii de baza. Prin el se instituie un sistem de intreruperi. IRQ 0 este rezervat pentru. crash.

- Southbridge - chip-ul ce controleaza toate functiile de intrare/iesire ale computerului (USB, audio, port serial, BIOS-ul, ISA, canalele IDE) mai putin memoria, sloturile PCI si AGP-ul.

- Northbridge - chip sau chip-uri ce controleaza functiile placii de baza; ea conecteaza procesorul cu memoria; northbridge-ul comunica prin FSB cu procesorul.

f. BIOS (Basic Input Output System) - este o componenta hard de memorie, in care se gaseste un modul program ce asigura o conexiune minimala cu suporti de memorie externa. Acest program cauta pe suporti de memorie externa sistemului de operare si daca-l gaseste il lanseaza in executie. La pornirea calc. se preia

continutul din BIOS si din CMOS in memoria externa ca un program care se pregateste a fi executat si se lanseaza in executie. Acum este de tip Flash, adica poate fi rescris de catre utilizator (upgrade in cazul unor noi versiuni de BIOS, corectarea greselilor precedente, suport pentru componente noi).

g. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) - este o componenta hard de memorie intretinuta de o baterie. In aceasta memorie se pastreaza date personale despre caracterul de folosire a calculatorului: parola de intrare, configuratia de baza; semiconductoarele CMOS folosesc circuitele : NMOS (polaritate negativa) si PMOS (polaritate pozitiva)

I.3.2. Microprocesorul (CPU - central processing unit sau Unitatea centrala de procesare)

Este componenta hardware ce poate decodifica, interpreta si in cazul in care le recunoaste, executa instructiuni cuprinse in fluxul de date ce ii este destinat. Este singura componenta care poate recunoaste si executa instructiunile din programe.

Structura

a. ALU (Arithmetic Logic Unit) - este componenta hardware a computerului (mai nou inclusa in procesor) ce realizeaza toate operatiile aritmetice si logice.

b. Register (registre) - este zona speciala de stocare la viteze mari din procesor; toate datele trebuiesc reprezentate in registre inainte de a fi procesate.

c. FSB (front side bus) - magistrala ce conecteaza procesorul de memoria fizica.

d. Ceas - viteza cu care procesorul executa instructiuni; vitezele sunt exprimate in megahertzi (MHz) sau mai nou gigahertzi (GHz

Caracteristici

1. Microprocesoarele au anumite caracteristici care le confera performanta:

- viteza de lucru, data de viteza ceasului;

- capacitatea de memorie pe care o poate aloca la un moment dat;

- setul de instructiuni pe care le poate executa;

- capacitatea registrilor de lucru;

- tipul constructiei.

2. Marimea cuvantului (capacitatea de memorie direct adresabila:16 biti, 32 biti, 64 biti).

3. Setul de instructiuni predefinite.

Microprocesoarele au doua tipuri logice functionale

1. CISC (implementeaza peste 400 de instructiuni care se descompun in microinstructiuni).

2. RISC (cat mai putine instructiuni dar in acest fel se optimizeaza functia pentru cea mai rapida executie) este 50% - 75% mai rapid decat CISC. In sistemele RISC sunt posibile si prelucrarea paralela a mai multor operatii.

I.3.3. Hard Disk-ul

Hard disk-ul este singura parte mecanica, esentiale pentru functionare care, la ora actuala, mai face parte dintr-un calculator modern. Din aceasta cauza, ea este si cea mai inceata - in comparatie cu restul componentelor PC-ului (desigur, excludem floppy-ul si unitatea CD-ROM, care nu se folosesc continuu). In interiorul cutiei unui hard disk se gasesc unul sau mai multe discuri (platane) de aluminiu, un motor si un sistem de magneti si electromagneti, toate controlate de un mic procesor, si inchise aproape ermetic intr-un mediu cu o puritate foarte mare.

Hard disk-urile IDE moderne au evoluat din discurile care dotau primele IBM PC XT. Interfata IDE (Integrated Drive Electronics) a inceput sa fie folosita pe scara larga insistemele personale pe la inceputul anilor '90. Aceasta oferea o interfata intre disc, BIOS si sistemul de operare prin intermediul a trei parametri - CHS - Cylinders (cilindri), Heads (capete), Sectors (sectoare). evoluat in EIDE (Extended IDE), care avea o noua metoda de a adresa discul, numita LBA (Logical Block Addressing), adica fiecarui sector distribuindu-se cate un numar intre 0 si 224, lasand controlerul sa converteasca aceasta adresa in formatul Heads, Sectors si Cylinders. Pe langa alte imbunatatiri aceasta interfata suporta si alte unitati (CD-ROM, DVD etc.) si interfata a fost redenumita ATAPI. Ajungandu-se la momentul in care aceasta interfata a devenit prea inceata pentru ratele de transfer de care era nevoie, i s-a adus noi modificari. Astfel au aparut UDMA 33, UDMA

66, UDMA 100, UDMA 133 (se foloseste si UltraATA in loc de UDMA sau UltraDMA), cu ratele de transfer de maxim 33, 66, 100 si 133MB/s.

Standardul RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) a aparut in anul 1988, ca si consecinta a nevoii de rate de transfer mai mari si a nevoii de siguranta. Dezvoltarea acestuia a fost strans legata de interfata SCSI, datorita modului sau de functionare si numarului mare de device-uri care se pot atasa in acelasi timp. Standardul prezinta cinci nivele RAID, in care doua sau mai multe hard disk-uri sunt ,,unite" logic de controller pentru a crea un singur disc, cu performante si securitate crescute. Standardul SCSI (Small Computer System Interface) este o interfata paralela folosita de computerele Apple Macintosh, PC-uri si multe sisteme UNIX pentru atasarea de periferice. Interfata SCSI este folosita cel mai des de computerele Macintosh ce vin cu un port pentru conectarea de hard disk-uri sau imprimante. Aceste interfete ofera o viteza de transfer a datelor mai mare (pana la 80 MB/s). Pe un port SCSI se pot atasa mai multe

componente.

I.3.4. Unitatile de intrare, cum ar fi tastatura, mouse, scanner, joystick, camera digitala, light pen, touch panel etc., permit celui ce opereaza computerul (user-ul) sa comunice cu acesta.

I.3.5. Unitatile de iesire sunt acele unitati cu ajutorul carora computerul comunica utilizatorului rezultatele procesarii sale: monitoare, imprimante, boxe, proiectoare etc.

I.3.6. Unitatile de intrare/iesire sunt acele unitati care pot prelua date sau informatii si in acelasi timp pot transmite date sau informatii: modem, placile de sunet sau imagine etc.

I.3.7. Memoria interna (RAM=random acces memory si ROM=read only memory). Memoria RAM este acea memorie care se sterge la inchiderea sistemului de calcul. Ea poate fi de mai multe feluri: FPM-RAM (fast page mode), EDO-RAM (extended data output), SD-RAM (syncronous dynamic), RD-RAM, DD-RAM si altele. Un important mod de a le deosebi este prin viteza lor de a accesa datele. Fata de RAM, ROM este

memoria care poate fi doar citita nu si alterata, si nu poate fi stearsa.

I.3.8. Memoria externa este cea care pastreaza datele si informatiile chiar dupa inchiderea calculatorului si poate fi transportata. Aceasta poate fi stocata pe hard disk, floppy disk, CD-ROM, benzi magnetice etc.

I.4. DVD-ul

DVD inseamna Digital Versatile Disc sau Digital Video Disc si reprezinta un tip de tehnologie pentru disk-uri optice asemanatoare cu ale CD-ROM-ului. Capacitatea minima a DVDului este de 4,7 GB, indeajuns pentru un film. DVD-urile sunt folosite de obicei ca medii de stocare pentru reprezentari digitale ale filmelor sau a altor reprezentari multimedia ce combina sunetul cu imaginea. Un DVD suporta capacitati de la 4,7 GB pana la 17GB si rate de acces de la 600KBps pana la 13MBps. Una din functiile unui DVD este ca suporta si tehnologii vechi, insemnand ca pot reda si tehnologii CD-ROM vechi, CD-I si Video CD, cat si noile DVD-ROM-uri. Noile playere DVD pot sa citeasca si CD-R. DVD-ul foloseste tehnologia MPEG-2 pentru comprimare video.

Cand tehnologia DVD a aparut in casele oamenilor, detinatorii unui DVD player introduceau DVD-ul in unitate pentru a se uita la film - aceasta fiind o metoda noua decat cea a vechilor VCR (video cassette recorder). Dintre atatea formate de DVD (DVD+R, DVD+RW, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD-ROM), cum stiu utilizatorii care format de DVD este compatibil cu cel de pe sistemul lor si de sunt atat de multe formate

de DVD? In cele urmeaza se va discuta despre diferitele tipuri de DVD-uri, diferentele si incompatibilitatii dintre acestea.

- ,,Arhitectura calculatoarelor si sisteme de operare", Editura Sylvi, Bucuresti 2002,

Autor: Cezar Botezatu.

- Jane CALABRIA, Dorothy BURKE, Microsoft. Windows 95. Editura Teora,1999.

Tradusa in limba romana.

- "Ce este si ce va ofera calculatorul IBM PC", Editura Microinformatica, Editia

IV, Cluj-Napoca 1991

- www.webopedia.com

- www.apache.org