1

ARHITECTURA

SISTEMELOR DE

CALCUL (AUXILIAR DIDACTIC)

Prof. Grecu Daniela

2

Anexa 3 a Metodologiei de avizare a auxiliarelor didactice nr. 10142/14.11.2012 nregistrat la I.S.J. Dolj: Nr. 2729 din 2.04.2015

ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL

(auxiliar didactic) pentru

Modulul IV. Arhitectura unui sistem de calcul Autorul

Prof. Grecu Daniela

Aria curricular: Tehnologii

Clasa/clasele: Anul I, Postliceala, calificarea Tehnician echipamente de calcul

Programa colar suport: Anexa nr. 9 la OMECI nr. 4857 din 31.08.2009

2015

3

CUPRINS

Istoric

Structura generala

Unitatea centrala

Placa de baz

Microprocesoare

Memoria

Hard disk-ul

Placa grafic

Placa de sunet

Placa de retea

Echipamente periferice

Bibliografie

Webografie

4

ISTORIC

Calculatoarele electronice sunt urmasele unor dispozitive de calcul mai rudimentare dar

foarte ingenioase, nscute din pasiunea si ambitia oamenilor de a efectua calcule din ce n ce mai

precise. Paradoxal ns, att cei pasionati de calcule, ntre care amintim ilustrele nume ale lui

Ampere si Gauss, ct si cei crora le displceau calculele (francezul de Condorcet, de exemplu, a

mprtit un premiu al Academiei din Berlin n 1774 cu astronomul Tempelhoff fiindc avea

oroare de calcule) erau interesati de dezvoltarea dispozitivelor de calcul automate. Primele

probleme de calcul erau exclusiv numerice, dar calculatoarele de astzi pot solutiona probleme

complicate, prelucrnd informatii complexe, de tipuri diverse.

Vom enumera n continuare etapele evolutiei dispozitivelor de calcul pn la aparitia

calculatoarelor moderne, enumernd, cu titlu informativ, si mai ales pentru ingeniozitatea lor,

cteva dintre acestea.

1) Dispozitive de calcul simple John Napier (1550-1617) a inventat un dispozitiv cu bastonase prismatice pe care erau

nscrise produsele cu 1,2,...,9 ale cifrelor de la 1 la 9 pentru simplificarea nmultirii. E. Gunter

(1581-1626) a construit scara logaritmic, reducnd nmultirea a dou numere la operatia de

adunare a dou segmente prin folosirea formulei log(a x b)=log(a)+log(b). E. Wingate (1593-

1656) a perfectionat scara logaritmic cu dou rigle gradate care pot aluneca una de-a lungul

celeilalte, crend rigla logaritmic ce se mai foloseste si astzi.

De remarcat c dispozitivele amintite mai sus nu efectueaz adunri si necesit operare

exclusiv manual.

n 1642, Blaise Pascal (1623-1662) a inventat o masin de adunat mecanic pentru a-si ajuta

tatl, care era administrator financiar. Masina consta din sase cilindri ce aveau reprezentate

cifrele 0,1,...,9 pe cte o band. La fiecare rotatie cu 1/10 din lungimea cercului corespunztor, se

schimba cifra iar fiecare 10 atins de un cilindru determina trecerea automat, pe cilindrul

urmtor, a unei unitti de ordin superior. Astfel, suma a dou numere rezulta n urma rotatiilor

succesive fcute pentru primul si al doilea numr. Masina lui Pascal a fost simplificat de Lepine

(1725) iar n 1851, V. Schilt a prezentat la Londra o masin de adunat n care cifrele se nscriau

pe clape.

Gottfried von Leibniz (1646-1716) a construit masini de adunat si nmultit (1694, 1704)

inventnd un cilindru suplimentar care permitea repetarea adunrilor n vederea efecturii unei

nmultiri (antrenorul). Dispozitivele de calcul descrise de el pentru efectuarea celor patru operatii

aritmetice au aplicatii si astzi.

Thomas de Colmar a creat n 1820 prima masin de adunat si nmultit care a intrat n viata

economic.

Charles Babbage a proiectat, ntre 1834 si 1854, o masin care, folosind rotite de calcul

zecimal, urma s execute o adunare ntr-o secund dar care n-a fost, din pcate, complet

realizat. Munca lui Babbage a fost ncurajat de ideile inovatoare ale Adei Byron, numele celor

doi rmnnd de referint n pionieratul informaticii prin intuirea unor principii general valabile

n informatic, cum ar fi separarea memoriei si unittii de executie n construirea unui calculator

sau posibilitatea utilizrii acestuia pentru rezolvarea unor probleme complexe.

P. L. Cebsev (1821-1894) a construit o masin de adunat si nmultit cu miscare continu,

care semnala sonor momentul de stopare a manivelei.

5

Viteza de lucru a acestor masini va creste pn la cteva zeci de operatii pe secund prin

nlocuirea nvrtirii manuale a manivelei cu operatii electrice.

La expozitia de la Paris din anul 1920, Torres y Quevedo a prezentat o masin care efectua

nmultiri si mprtiri, numerele fiind introduse prin apsarea pe clape.

2) n prima jumtate a secolului al XX-lea au fost inventate masini analogice care

transformau o problem matematic (teoretic sau practic) ntr-una bazat pe mrimi fizice

(segmente, unghiuri, intensitatea curentului electric, variatii de potential) pe baza unei analogii.

n final se obtinea un rezultat aproximativ dar convenabil din punct de vedere practic. Un

exemplu de transpunere a unei probleme numerice n termeni analogici este reducerea nmultirii

a dou numere la adunarea a dou segmente folosind scara logaritmic.

3) Ctre mijlocul secolului al XX-lea apar calculatoarele electronice (care pot fi si ele

numerice sau analogice), capabile s rezolve probleme complexe.

Pe scurt, orice calculator trebuie s fie capabil s memoreze informatii (date si programe),

deci contine un dispozitiv de memorie, s comande executia operatiilor, deci contine un

dispozitiv de comand si s le execute (dispozitiv aritmetico-logic).Aceste componente sunt

interconectate pentru buna functionare a calculatorului. n scopul realizrii legturilor dintre

calculator si exterior, apar dispozitive

de introducere a datelor, respectiv

extragere a rezultatelor.

Primul calculator electronic a fost

construit n 1943 n Statele Unite

(Philadelphia) si s-a numit ENIAC.

Acesta folosea procedeele de calcul

aplicate la calculatoarele mecanice

dar, datorit pieselor electronice, avea

o vitez mai mare: 32.000 de operatii

aritmetice pe secund. Era de

dimensiuni mari, componentele sale

principale fiind o memorie pentru

date, una pentru instructiuni si o

unitate de comand pentru executia

instructiunilor.

n 1947, John von Neumann stabileste principiile de baz pentru calculatoarele clasice

(arhitectur von Neumann), valabile pn astzi: la un moment dat, unitatea central a

calculatorului execut o singur instructiune, instructiunile programului fiind retinute n memoria

intern calculatorului.

STRUCTUR GENERALA

Un sistem de calcul este un ansamblu de componente hardware (ecipamente

fizice,dispozitive) i componente software (echipamente logice: sistem de operare i programe

specializate) ce ofer servicii utilizatorului pentru coordonarea i controlul executrii operaiilor

prin intermediul programelor. Echipamentele fizice asigura comunicarea omului cu sistemul de

calcul precum si prelucrarea automata a informatiei. Echipamentele logice sunt de fapt programe

necesare pentru prelucrarea datelor si afisarea rezultatelor.

6

Un calculator personal actual este alctuit din unitate central i dispozitive periferice.

Unitatea central poate fi montat ntr-o carcas orizontal (desktop) sau vertical (tower, care

poate fi mini, midi sau big).

Unitatea central conine:

- placa de baz pe care sunt conectate:

microprocesorul (UCP);

memoria RAM principal;

memoria ROM;

dispozitive interne suplimentare: placa video; placa de sunet; modem intern; extensii de memorie etc.;

porturile ce permit conectarea dispozitivelor periferice; - dispozitive de memorie extern:

HDD FD CD etc.

- sursa de alimentare;

- ventilator etc.

Dispozitivele periferice externe (monitor, tastatura mouse etc.) sunt conectate la UC

prin intermediul unor cabluri seriale sau paralele.

7

UNITATEA CENTRALA

Placa de baz reprezint circuitul integrat

principal care conine magistralele sau circuitele

electrice care se gsesc ntr-un calculator.

Procesorul reprezint unitatea central de

prelucrare, cea mai important component a

sistemului de calcul. UPC-urile sunt fabricate sub

diferite forme, fiecare model avnd nevoie de un

anumit tip de slot sau soket pe placa de baz. Cei mai

cunoscui productori de microprocesoare sunt Intel

i AMD.

Memoria intern a calculatorului are rolul de

a nregistra valori i de a reda valori. Memoria intern a unui calculator este acea parte a

memoriei care intr n contact direct cu microprocesorul. Ea este alcatuit din dou mari pri

ROM i RAM.

ROM (Read Only Memory - Memorie doar citibil) este o memorie care conine

informaii, de obicei programe, nemodificabile pe durata utilizrii calculatorului. Memoria ROM

este scris o singur dat, de regul la fabricarea calculatorului. Acest tip de memorie nu poate fi

rescris ori tears. Avantajul principal pe care aceast memorie l aduce este insensibilitatea fa

de curentul electric. Coninutul memoriei se pstreaz chiar i atunci cnd nu este alimentat cu

energie. Memoria ROM este o memorie remanent adic la scoaterea de sub tensiune

informaiile se pstreaz.

RAM (Random Access Memory - Memorie cu acces aleator) este o memorie volatil,

ceea ce face ca informaia coninut aici s se piard la decuplarea calculatorului de sub tensiune.

Aceasta este memoria care poate fi citit ori scris n mod aleator, n acest mod putndu-se

accesa o singur celul a memoriei fr ca acest lucru s implice utilizarea altor celule. n

practic este memoria de lucru a PC-ului, util pentru prelucrarea tempoarar a datelor, dup care

este necesar ca acestea s fie stocate (salvate) pe un suport ce nu depinde direct de alimentarea

cu energie pentru a menine informaia. Memoria RAM este o memorie neremanent, adic la

scoaterea de sub tensiune informaiile se pierd.

HARD-DISK-ul este un disc magnetic, de mare capacitate, care ajut la stocarea datelor

pentru sistemele cu microprocesoare. Capacitatea de stocare a unui hard disk este msurat n

bii. Viteza unui hard disk este msurat n numrul de micri de rotaie pe minut (RPM). Pentru

a mri capacitatea de stocare a unui sistem de calcul se pot aduga mai multe hard disk-uri.

Placa video reprezint componenta care genereaz imaginea de pe ecranul monitorului, la

parametrii cerui, convertind codurile digitale n modele de bii pentru fiecare punct vizibil

determinnd totodat numrul de culori afiate i rezoluia final a imaginii.

Placa de sunet nglobeaz toate componentele electronice necesare producerii de sunete

i asigur prin caracteristicile hardware cteva funcii referitoare la componenta audio. Cea mai

important funcie este conversia datelor audio digitale n form analogic, redat de difuzoare

sub form de sunete.

Unitile CD-ROM reprezint cel mai popular mediu de distribuie a datelor cu ajutorul

discului denumit compact disk (CD). Aceste dispozitive sunt folosite pentru citirea informaiilor

de pe CD care are o capacitate standard de 650 MB.

8

Unitile CD-RW sunt acele uniti optice cu ajutorul crora putem transfera informaiile

dintr-un sistem de calcul pe CD, dar i pentru a citi informaiile de pe suportul de stocare.

O plac de reea, numit i adapter de reea sau plac cu interfa de reea, este o pies

electronic proiectat petru a permite calculatoarelor s se conecteze la o reea de calculatoare.

Ventilatorul (unitile de rcire) sunt acele dispozitive care au rolul de a pstra o

temperatur corespunztoare a diferitelor componente ale sistemului de calcul prin micarea

aerului din interiorul carcasei.

Sursa de alimentare reprezint componenta care

transform curentul alternativ, care provine dintr-o priz de

curent alternativ, n curent continuu, care are un voltaj mai

sczut. Curentul continuu este folosit pentru alimentarea tuturor

componentelor unui calculator.

Alimentarea componentelor sistemului de calcul este

realizat de la surs prin intermediul conectorilor cu care sursa

este echipat.

PLACA DE BAZ

DEFINIIE

Placa de baz reprezinta suportul fizic i logic pentru celelalte componente, fiind

componenta hardware ce asigur interconectarea fizic a tuturor elementelor din configuraia

unui sistem de calcul.

Placa de baz conine i conectori electrici pentru comunicarea cu celelalte componente

ale sistemului calculator. Pe placa de baz se conecteaz ntre ele unitatea central de prelucrare

(UCP) i alte subsisteme i dispozitive electronice: interfee, memorie, etc.

Plac de baz Acer E360 produs de Foxconn din 2005

http://ro.wikipedia.org/wiki/Interfa%C8%9B%C4%83

9

ISTORIE. De mai bine de 20 de ani placa de baza a fost parte integranta a majoritatii

calculatoarelor personale reprezentand infrastructura transferului de date pentru computere.

Placile de baza (numite si placi principale mainboards) au preluat arhitectura pe care o aveau

computerele de tip mainframe: circuite diverse care au diferite roluri, conectate in conectori

similari aflati pe aceeasi placa. Ca urmare a imbunatatirii circuitelor si a modului de amplasare

placile de baza si-au pastrat dimensiunile sau s-au micsorat in timp ce functionalitatea lor a

explodat in ultimii 30 de ani.

La lansarea primului PC in 1982 acel computer continea o placa de baza produsa de IBM

(normal, nu?) ce avea un procesor 8088, BIOS-ul, suporti pentru RAM-ul procesorului si o

colectie de slot-uri in care puteau fi conectate card-uri auxiliare. Daca doreai o unitate de

discheta trebuia sa o achizitionezi separat si sa o conectezi la unul din slot-uri. Facilitand

adaugarea de noi carduri IBM si Apple (alt monstru sacru al industriei de calculatoare) au

realizat doua lucruri:

au usurat procedura de crestere a functionalitatii computerului;

au deschis calea altor producatori in crearea de componente care sa creasca functionalitatea computerului.

STRUCTUR. Elementele principale din structura unei plci de baz sunt urmtoarele:

1. Slotul pentru procesor 2. Sloturile pentru memoria RAM 3. Sloturile PCI (Peripheral Component Interconect) 4. Slotul AGP (Accelerated Graphics Port) 5. Sloturile PCI Express 6. Conectorii SATA (Serial AT Attachment) 7. Conectorii IDE (sau PATA) (Integrated Drive Electronics / Parallel AT Attachment)- 8. Porturile USB (Universal Serial Bus) 9. Porturile PS/2 10. Portul paralel 11. Conectorul pentru sursa de alimentare 12. Conectorul de alimentare de 12v pentru procesor 13. Cipul BIOS 1. Slotul pentru procesor este locul unde se introduce procesorul.

Socketuri AMD pentru procesoarele desktop:

Socket A Suporta Athlon, Duron, Athlon XP, Athlon MP cat si procesoarele Sempron

Socket 754 Suporta Athlon 64, Sempron, si Turion avand suport pentru DDR-SDRAM in single channel

10

Socket 939 Suporta Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2, cat si seria Opteron 100 avand suport pentru DDR-SDRAM in dual channel.

Socket AM2 Inlocuieste socketurile 754 cat si 939 avand suport pentru DDR2-SDRAM. Suporta procesoarele Athlon 64, Athlon 64 X2, Athlon 64 FX cat si seria

Opteron

Socket AM2+ Are suport pentru DDR2 cat si pentru HyperTransport 3 alaturi de etaje de alimentare separate. Inlocuieste socketul AM2, suportand aceleasi procesoare.

Socket AM3 Viitorul socket de la AMD, va avea suport pentru DDR3 si HyperTransport 3 cat si etaje de alimentare separate. Este anuntat in a doua jumatate a

anului 2008.

Socket F Socket pentru procesoarele AMD Quad FX

Socketuri INTEL pentru procesoarele desktop:

Socket 478 Suport pentru procesoarele Intel Pentium 4, Celeron, Pentium 4 Extreme Edition, Pentium M.

Socket M Suport pentru procesoarele Intel Core Solo, Intel Core Duo si Intel Core 2 Duo.

Socket T (cunoscut ca Socket 775 sau LGA 775) Suport pentru procesoarele Intel Pentium 4, Intel Pentium D, Pentium Extreme Edition, Core 2 Duo, Core 2 Extreme,

Celeron, Xeon 3000, Core 2 Quad (nucleele Northwood, Prescott, Conroe, Kentsfield si

Cedar Mill).

Socket H (LGA 715) Viitorul socket, inlocuitor pentru socket T (LGA 775), nu va mai avea controlerul de memorie integrat si va avea un interconect punct-punct mai nou si

mai performant.

2. Sloturile pentru memoria RAM: Sunt sloturile unde sunt introduse placutele de memorie RAM.

Memorii SDRAM au un numar de 164 de pini si 2 crestaturi in partea de jos. Acestea

nu pot fi conectate in nici un alt slot decat SDRAM.

Memorii DDR (DDR1) au un numar de 184 de pini si o singura crestatura in partea de jos. Aceste memorii se pot conecta numai in sloturi DDR1.

Memorii DDR2 au un numar de 240 de pini si o singura crestatura in partea de jos. Crestatura este asezata diferit fata de DDR1 si DDR3, astfel acest tip de memorie este

compatibila doar cu slotul DDR2.

Memorii DDR3 au un numar de 240 de pini si o singura crestatura in partea de jos. Crestatura este asezata diferit fata de DDR1 si DDR2 astfel incat, aceste memorii sa se

potriveasca numai in slotul DDR3.

11

3. Sloturile PCI (Peripheral Component Interconect): Sunt sloturile unde sunt introduse placile periferice pe platforma PCI (ex.: placa audio, placa de retea, etc.)

4. Slotul AGP (Accelerated Graphics Port) A fost slotul vechi dedicat pentru placile video. Nu se mai fabrica placi de baza cu slot AGP.

5. Sloturile PCI Express Sunt sloturile unde sunt introduse perifericele pe platforma PCI

Express, cum ar fi placile video.

PCI-ul convenional (PCI este un acronim provenind de la Peripheral Component

Interconnect), o parte din standardul PCI Local Bus, este o magistral pentru ataarea

dispozitivelor hardware dintr-un calculator. Aceste dispozitive pot lua fie forma de circuit

integrat montat pe placa in sine, numit dispozitiv planar n specificaia PCI, fie un card de

expansiune care se monteaz ntr-un slot. PCI Local Bus a fost implementat mai nti n PC-urile

compatibile IBM, unde a nlocuit combinaia de ISA plus un VESA Local Bus, la configurare.

Acesta a fost ulterior adoptat i pentru alte tipuri de calculatoare. PCI este nlocuit mai recent cu

PCI-X i PCI Express, dar la nivelul anului 2011 majoritatea plcilor de baz sunt nc prevzute

cu unul sau mai multe sloturi PCI, care sunt suficiente pentru numeroase ntrebuinri.

Specificaia PCI acoper dimensiunea fizic (inclusiv de dimensiuni i spaiere de la placa de

circuit la marginea contactelor electrice), caracteristici electrice, distribuie i protocoalele.

Specificaiile pot fi cumparate de la PCI Grupul interes special (PCI-SIG). Carduri PCI utilizate

Tipic la pc-uri includ: cardurile de reea, plci de sunet, modemuri, porturi suplimentare cum ar

fi USB sau serial, tuner TV carduri i disc controlere. Placile video PCI inlocuiesc AIS i carduri

VESA, pn cnd cresterea cerinelor de lime de band depasea capacitile PCI; interfa

preferata pentru plci video a devenit AGP, i apoi PCI Express. Plci video PCI rmn

disponibile pentru utilizarea cu pc-uri vechi fr sloturi AGP sau PCI Express.

Specificaii hardware convenionale. Aceste specificaii reprezint cele mai comune versiuni

PCI utilizate n pc-uri normale:

transferuri de 33 MHz cu ceas sincron rat maxima de transfer de 133 MB/s (133 mb pe

secund) pentru lime 32-bit (33,33 MHz x 32 biti 8 biti/byte = 133 MB/s)

32-Bit lime bus

32 sau 64 de bii spaiu pentru adrese de memorie (4 gb sau 16 exabyte)

32-Bit I/O spatiu port

12

256-Byte (per dispozitiv) spaiu de configurare

5-volt semnalare

6. Conectorii SATA (Serial AT Attachment): Sunt conectorii pentru dispozitivele cu

cablu SATA (ex.: hard disk, DVD ROM, etc.)

7. Conectorii IDE, care nu prea se mai gasesc pe placa de baza deoarece se folosesc mai mult acum conectorii SATA (sau PATA) (Integrated Drive Electronics / Parallel AT

Attachment)- Sunt conectorii pentru dispozitivele cu cablu IDE (ex.: hard disk,

CD/DVD-ROM, floppy, etc.)

8. Porturile USB (Universal Serial Bus) Sunt sloturile pentru dispozitivele USB.

13

9. Porturile PS/2 Sunt mufele pentru tastatura si mouse.

10. Portul paralel - Este portul pentru conectarea dispozitivelor cu mufa pentru paralel. (ex.: imprimanta)

11. Conectorul pentru sursa de alimentare Este conectorul unde este introdusa mufa

sursei de alimentare.

12. Conectorul de alimentare de 12v pentru procesor Este o mufa speciala de alimentare

pentru processor.

13. Cipul Bios - Este cipul care contine Bios-ul. BIOS (Basic Input Output System - sistem de baza pentru intrare si iesire)= este programul,

softul placii de baza. Program pe care l-au scris din fabrica atunci cand au facut placa. BIOS-ul

controleaza toate circuitele digitale de pe placa de baza, este sufletul ei.

BIOS-ul are codul de pornire al calculatorului si codurile care stabilesc comunicarea intre

cipuri. Fara acest program niciu component nu ar sti cum sa functioneze pe placa noastra de

baza.

14

FUNCIONARE. O parte importanta din placa de baza este partea laterala prin care se

face legatura cu: monitorul (LCD), boxele, internetul, mousul, tastatura, etc.

1. Bateria pentru CMOS (mai bine zis bateria pentru o anumita sectiune din cipul BIOS,

care e de tehnologie CMOS, evident) Este bateria care alimenteaza CMOS-ul ca sa isi

poata pastra setarile atunci cand calculatorul este oprit.

2. Cipul si portul video integrat

3. Cipul si mufele placii audio integrate

4. Cipul si portul Ethernet de retea integrat

5. Northbridge

6. Southbridge

Cand apesi butonul de pornire, curenul trezeste codul din cipul bios si acesta se incarca

in memorie. Dupa aceasta, BIOS-ul face un POST (Power On Self Test autotestare la pornire).

In acest POST BIOS-ul se uita sa vada daca toate componentele sunt ok si funtionale si daca ai

mai adaugat componente. Daca gaseste componente noi sau daca ceva nu e in regula, te anunta.

Ai vazut de multe ori: System date and time changed.. pres F1 to continue sau Keyboard

error. Press F1 to continue... Dupa acest POST, BIOS-ul se uita pe ce hard (sau CD-ROM) ai

sistemul de operare. Pe acesta il gaseste dupa sectorul de boot. Daca pe un hard exista sector de

boot, acesta preia stafeta si biosul se poate culca la loc (dar nu de tot, pentru ca raman undele

coduri de rutina pentru asigurarea driverelor primitive, pe care sa le poata folosi sistemul de

operare). Acum iti dai seama cum booteaza de pe CD, nu? CD-ul are un sector de boot si BIOS-

ul il citeste. De aceea trebuie sa pui la First Boot Device CD-ROM-ul atunci cand iti instalezi

Windows-ul.

Memoria BIOS-ului este memorie ROM, si in general are capacitatea intre 10-100 kb, dar

la placile de baza actuale aceasta memorie a ajuns chiar pana la 2 MB.

1. Bateria pentru CMOS (mai bine zis bateria pentru o anumita sectiune din cipul

BIOS, care e de tehnologie CMOS, evident) Este bateria care alimenteaza CMOS-ul ca

sa isi poata pastra setarile atunci cand calculatorul este oprit.

2. Cipul si portul video intregrat- Placa video integrata (nu toate placile de baza au

placi video integrate)

15

Cipul si portul video integrat (cipul este de fapt inclus in Northbridge si nu e direct pe

placa de baza):

3. Cipul si mufele placii audio integrate Placa audio integrata

Cipul si mufele placii audio integrate (din nou, cipul e inclus in Southbridge)

4. Cipul si portul Ethernet de retea integrat Placa de retea integrate

5. Northbridge- numit si MCH (Memory Controller Hub) in sistemele Intel (AMD, Via,

SiS alaturi de alti producatori folosind termenul de NorthBridge).

Nortbridge-ul mai este denumit si MCH (Memory Controller Hub hubul care contine

controlerul de memorie) deoarece acesta controleaza memoria RAM. Cand procesorul apeleaza

la RAM, Northbridge-ul ii spune cat RAM are instalat, la ce adresa din memorie se gaseste

16

fisierul respectiv, cata memorie ocupa etc. El are un tabel virtual care contine adresele din

memoria RAM si detalii despre capacitatea memoriei. Fara acest chip procesorul sau BIOS-ul nu

ar sti cum sa lucreze cu memoria. Northbridge-ul se leaga de procesor prin FSB (Front Side Bus

canalul principal frontal).

Inainte, prin anii 90, erau mai multe cipuri pe placa de baza care indeplineau functiile

care le indeplineste acum northbridge-ul, insa cu timpul toate acestea au fost incluse in acest

singur cip.

Northbrige-ul controleaza:

memoria RAM

cererile dinspre si inspre procesor

legatura cu southbridge

contine controler-ul video onboard (placa video onboard), daca e dotat cu asa ceva. NorthBridge-ul este cel mai important factor de decizie al placii de baza el dictand numarul

maxim de procesoare, viteza si tipul acestor cat si cantitatea maxima, viteza si tipul de RAM

suportat. Alti factori cum ar fi reglarea voltajului, alaturi de numarul de conectori valabili au de

asemenea un rol important. In mod virtual chipseturile pentru piata consumer sunt compatibile cu

un singur tip de procesor sau cu o singura serie de procesoare, cu o cantitate maxima de RAM

dictata de tipul de procesor cat si de limitarile chipsetului. Sistemele din perioada Pentium aveau

cel mai frecvent o limitare la 128 de MB de RAM, in timp ce sistemele bazate pe Pentium 4

puteau functiona cu un maxim de 4 GB de memorie. De la Pentium Pro, arhitectura Intel poate

opera cu adrese fizice in lungime mai mare de 32 de biti (tipic 36 de biti), optimizare ce poate fii

compatibila cu un maxim de 64 de GB de memorie. Cu toate astea, placile de baza care pot

suporta o cantitate atat de mare de RAM sunt foarte rare, fapt datorat altor factori (limitarile

sistemelor de operare cat si costul memoriilor RAM).

Un Northbridge va putea functiona cu unul sau doua tipuri de southbridge-uri. Astfel un

sistem va fi limitat si de tehnologiile incorporate in partenerul Southbridge. NB-ul contine

propriul sistem de management al memoriei I/O, un mapping al adreselor cat si layout-ul

memoriei principale.

6. Southbridge-ul denumit si ICH (I/o Controller Hub) in sistemele Intel, este un chip care

implementeaza capacitatile mai incete ale arhitecturii chipseturilor. Acesta poate fi deosebit in

mod clar de Northbridge datorita lipsei conexiunii directe cu procesorul (northbridge-ul fiind cel

care conecteaza southbridge-ul de CPU). Un Southbridge poate lucra cu mai multe northbridge-

uri diferite, insa aceste doua chipuri trebui sa fie dezvoltate in mod specific pentru a opera

impreuna. In mod traditional interfata intre Northbridge si Southbridge era pur si simplu

magistrala PCI, o data cu cresterea performantelor, aceasta magistrala a devenit prea inceata,

astfel majoritatea chipurilor din prezent utilizeaza o tehnologie tributara pentru interconectare de

mare viteza.

Acesta controleaza:

canalele IDE (hard disk, CD-ROM)

canalele SATA

porturile USB

sloturile PCI

slotul (sloturile) PCI-Express

portul paralel (ex imprimanta)

17

sunetul onboard

comunicarea cu BIOS-ul Southbridge este legat de Northbridge si tototdata face legatura intre acesta si aceste

componente pe care le controleaza.

Incorporate pe placa de baza mai sunt si porturile seriale (denumite COM (de la

communication) 1 (cu 9 pini) si 2 (cu 24 de pini)) pentru mouse/fax modem extern, portul LPT

(line printer) pentru imprimante/scannere/plottere, porturile USB (Universal Serial Bus) 1.0

sau 2.0 pentru camere video/ scannere/ aparate foto digitale, porturile Fire-Wire, pentru

conectarea de dispozitive prin infrarosu (denumite de IEEE (Institute of Electrical and

Electronics Engineers) IEEE 1394), ultimul model in ceea ce priveste dispozitivele prin infrarosu

fiind tehnologia Blue-Tooth (Standard pentru PAN, Personal Area Network, fiind folosit pentru

comunicarea wireless casnica sau de birou si foloseste o banda de 2.4 Ghz la 720 Kbps, raza de

actiune este de aproximativ 9.144 metri), incorpoarat in telefoanele celulare (Nokia) care permit

intrare pe internet fara a avea un modem. De asemenea porturile COM, LPT, USB, USB 2.0 si

Fire-Wire permit realizarea de retele prin intermediul lor.

Alte tipuri de conectori:

AGP (Accelerated Graphics Port) 1x/2x/4x/8x Interfata pentru placi grafice moderne, functioneaza la 66 MHz in mod 1x, 133 MHz in mod 2x, 266 MHz in

mod 4x si 533 MHz in mod 8x;

CNR ( Communications Network Riser) Interfata pentru realizarea de retele de tip LAN;

AMR (Audio Modem Riser) pentru conectarea de modemuri speciale;

ACR (Advanced Comunication Riser) versiunea mai noua a AMR; Ultimele interfere prezentate (CNR, AMR, ACR) sunt o solutie destinata calculatoarelot

entry-level (pret scazut-performanta medie), se folosesc placi speciale ce nu suporta tehnologia

PnP si utilizeaza software pentru a emula anumite functii hardware.

18

MICROPROCESOARE

DEFINIIE. Procesorul ncorporeaz funciile unitii centrale de prelucrare a informaiei

(U.C.P. sau n englez: CPU) a unui calculator sau a unui sistem electronic structurat funcional

(care coordoneaz sistemul) i care, fizic, se prezint sub forma unui circuit electronic integrat IC

cunoscut i sub numele de cip electronic. Reprezint forma structural cea mai complex pe care

o pot avea circuitele integrate. El controleaz activitile ntregului sistem n care este integrat i

poate prelucra datele furnizate de utilizator. Este elementul principal al unui sistem de calcul;

cipul semiconductor, care este plasat pe placa de baz numit motherboard (eng.), este de obicei

foarte complex, putnd ajunge s conin de milioane de foarte mici tranzistoare

(microtranzistoare).

Procesorul asigur procesarea instruciunilor i datelor, att a celora din sistemul de operare

al sistemului, ct i a celora din aplicaia utilizatorului, i anume le interpreteaz, prelucreaz i

controleaz, execut sau supervizeaz transferurile de informaii i controleaz activitatea

general a celorlalte componente care alctuiesc un sistem de calcul.

ISTORIE. Primul microprocesor a fost creat de firma Intel n 1971. Numele su era Intel 4004, i

era un procesor pe 4 bii. Apariia primului micorprocesor a fost un pas cu uriae consecine n evoluia

ulterioar a sistemelor de calcul. Diferena ntre microprocesor i metodele ndeobte folosite era c

procesorul strnge pe o singur pilul de siliciu toate unitile funcionale importante necesare executrii

programelor; fiind toate strns integrate, comunicaia ntre ele este rapid i eficace, permind dintr-o dat

un salt calitativ.

Nu mai puin important este reducerea de cost care urmeaz unei astfel de integrri. Cu

siguran c principalul motiv al evoluiei explozive a tehnologiei circuitelor integrate nu este de

natur tehnologic, ci economic: spirala preurilor din ce n ce mai sczute face echipamentele

de calcul din ce n ce mai accesibile, cererea crete, ducnd la venituri mai ridicate pentru

fabricani, care investesc mai mult n cercetare/dezvoltare i linii tehnologice, obinnd densiti

mai mari, permind integrarea mai multor circuite, i costuri i mai joase.

Tabela 1 arat evoluia generaiilor succesive ale celei mai proeminente familii de

procesoare, ale firmei Intel:

Tabela 1: Evoluia procesoarelor Intel (1971-2000).

An Procesor Ceas Tranzistori Tehnologie

(Mhz) (mii) (m)

http://ro.wikipedia.org/wiki/Englez%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Calculatorhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Circuit_integrathttp://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=IC&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/wiki/Ciphttp://ro.wikipedia.org/wiki/Dat%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Enhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Sistem_de_operare

19

1971 4004 0,74 2 ,250

1972 8008 0,8 3 ,300

1974 8080 3,1 4 ,500

1978 8086 10 29

2

1979 8088 8 29

2

1980 80186

1,5

1982 80286 12 134

1,5

1985 80386 33 275

1

1989 80486 100 1 600

0,6

1993 Pentium 266 4 500

0,35

1996 PPro 200 5 500

0,35

1997 PII 450 7 500

0,25

1999 PIII 733 28 000

0,18

2000 Merced 800

0,18

Ultima coloan din tabela 1 i figura 1 arat care este impactul miniaturizrii: aceast

coloan indic dimensiunea de baz (feature size), care poate fi vzut ca fiind dimensiunea unui

tranzistor. Orice reducere a acestei valori are un impact cuadratic, pentru c suprafaa crete cu

ptratul laturii. O reducere de la 2 microni la 1,5 (50%) mrete deci suprafaa efectiv cu 77%

(4/2,25 = 1,77).

Reducerea dimensiunilor mai are nc o consecin foarte important: traseele pe care

trebuie s le parcurg curentul electric ntre dispozitive devin mai scurte, deci se pot parcurge

mai rapid. Proiectanii pot face deci procesorul s funcioneze cu un ceas mai rapid. Evoluia

frecvenei ceasurilor se vede n coloana a treia.

Faptul c avem siliciu la dispoziie pentru a implementa mai muli tranzistori nseamn c:

1. Putem muta mai multe circuite auxiliare pe acelai cip.

20

Evoluia procesoarelor cunoate cteva salturi calitative: cnd miniaturizarea fcea

posibil integrarea unui nou dispozitiv pe acelai circuit integrat, se realiza un salt de

performan. Astfel, au fost integrate succesiv: uniti din ce n ce mai mari de procesare

(8, 16, 32, acum 64 de bii), coprocesoare aritmetice, uniti de management al memoriei,

cacheuri de nivel 1 i chiar 2;

2. Designerii folosesc tranzistorii suplimentari pentru a construi circuite mai sofisticate, care pot executa mai repede i mai eficient programele. Metoda fundamental folosit este de

a face mai multe lucruri n paralel.

mpreun aceste trei fenomene (viteza ceasului, integrarea pe o singur pastil i exploatarea

paralelismului) contribuie la creterea performanei totale a procesoarelor.

STRUCTUR. Dei exist o mare varietate de microprocesoare, produse de diferite firme,

cu multe deosebiri n structura i tehnologia lor de fabricaie, toate au o schema structural

comun, rezultat din operaiile de baz pe care le efectueaz. Caracteristicile structurale i

funcionale comune rezult din filosofia proiectrii microprocesoarelor, ca instrumente complexe

pentru realizarea unor sisteme numerice flexibile, rapide, puternice i la un pre de cost deosebit

de avantajos.

Structura de baz conine 5 uniti cu funcii specifice: unitatea de comand i control - UCC,

unitatea aritmetic i logic- UAL, memoria intern (format din registre = locaii), unitatea de

adresare a memoriei externe i unitatea de instruciuni.

Memoria intern - Este format din registre cu dimensiunea (numr de celule de memorie) egal cu cea a magistralei de date.

Registrul de date i registrul de adrese Dou registre, RA i RD prin care se realizeaz conectarea cu magistralele externe de date i adrese, au rol cu totul special n structur.

Registrul de date RD memoreaz temporar datele magistralei pe care o deservete. Datele

ce se transfer spre exterior sunt meninute pe magistral pn cnd dispozitivele externe

(de regul mai lente dect procesorul) le recepioneaz n registrele proprii. Datele

21

transferate prin magistral spre microprocesor se consider recepionate dup nscrierea

n RD, care fiind conectat la magistrala intern de date devine surs de date pentru

blocurile interne. Similar, registrul de adrese RA are rolul de a menine o adres pe

magistrala extern de adrese un timp suficient pentru ca memoria i porturile s o poat

nregistra pentru realizarea funciei de selecie. Cele dou registre, RA i RD sunt

invizibile pentru utilizator.

Unitatea aritmetic i logic(UAL)- Acest bloc funcional execut prelucrarea datelor. Funciile realizate de unitate sunt:

- funcii aritmetice: adunare, scdere, nmulire, mprire; - funcii logice: I, SAU, SAU EXCLUSIV, NU i complement. Fiecare funcie este activate de o instruciune corespunztoare care furnizeaz i operanzii

implicai n operaie.

Unitatea de adresare a memoriei externe - Rolul acestei uniti este calcularea adresei unui operand aflat n memoria extern, ncrcarea acesteia pe magistrala de adrese i

controlul transferului ntre memorie i microprocesor. n memoria extern se adreseaz

instruciuni i operanzi. Pentru instruciuni se utilizeaz un registru special de adres, PC

(ProgramCounter) - numrtor de program sau IP (Instruction Pointer) indicator de

instruciuni; coninutul su crete cu o unitate dup citirea fiecrui octet.

Unitatea de comand i control Coordoneaz funcionarea tuturor unitilor interne pentru execuia operaiilor coninute n mod codificat n instruciuni.

Funciile unitii de comand sunt:

- Extragerea instruciunii din memoria extern - Decodificarea instruciunii. - Execuia propriu-zis const n activarea succesiv a unitilor interne pentru efectuarea

operaiilor din secvena corespunztoare instruciunii.

FUNCIONARE. Programul este compus din instruciuni care se afl n memorie. Citirea

instruciunilor din memorie se face n sensul cresctor al adreselor la care sunt memorate.

Activitatea microprocesorului const, n principal, n execuia instruciunilor una cte una, n

ordinea n care se afl n program. Principalele etape sunt aadar:

citirea instruciunii din memorie i stocarea sa ntr-un registru intern;

decodarea instruciunii, adic identificarea operaiilor coninute sub form codificat n instruciune;

executarea operaiilor ntr-o anumit ordine.

Fiecare instruciune are o anumit adres. Pentru citirea instruciunii este necesar

ncrcarea adresei pe magistrala de adrese pentru a se realiza accesul la locaia de memorie.

Microprocesorul trebuie s dispun n permanen de adresa instruciunii curente, din care, prin

incrementare obine adresa instruciunii urmtoare. n acest scop se utilizeaz un registru de

adresare, numit, n general, numrtor de program (PC -Program Counter) sau indicator de

instruciuni (IP - Instruction Pointer) care conserv n permanen adresa curent.

22

Etapele tratrii unei instruciuni

Primul octet al unei instruciuni (uneori i al doilea) este totdeauna octet de cod; el este

ncrcat temporar n registrul RI (registrul de instruciuni). Un octet d o informaie direct de 8

bii, adic 16 stri, ceea ce este insufficient pentru setul de instruciuni. De aceea, instruciunile

sunt codificate pe 8 bii, ceea ce permite utilizarea tuturor combinaiilor binare, n total 256; dac

se utilizeaz doi octei de cod, numrul maxim de instruciuni codificabile este 256 x 256.

Pentru obinerea informaiei din codul instruciunii, este necesar operaia de decodare

(decodorul are 8 intrri i 256 ieiri, cte una pentru fiecare instruciune codat) i transformarea

ieirilor decodorului n comenzi electrice care urmeaz s activeze unitile interne care vor

executa operaiile prestabilite.

De exemplu, o comand de adunare activeaz unitatea aritmetic pentru operaia de

adunare.

MEMORIA

Memoriile se pot clasifica n funcie de modul lor de folosire i de modul de stocare

a informaiei.

n funcie de modul de pstrare a informaiei memoriile se clasific n memorii

volatile i nevolatile. Memoriile volatile i pierd informaiile dup scoaterea calculatorului de

sub tensiune(la nchiderea calculatorului), cele nevolatile i pstreaz informaia i dup

nchiderea calculatorului.

O alt clasificare a memoriilor este n funcie de modul lor de utilizare. Astfel

acestea se mpart n memorii interne i memorii externe.

OBS! - Memoriile interne sunt, n general, memorii volatile, n timp ce, memoriile externe

sunt, n general, nevolatile. De accea, memoriile externe se mai numesc i dispozitive

de stocare.

23

- Memoriile interne sunt memorii obligatorii. Fr acestea calculatorul nu poate funciona. Lipsa memoriilor externe nu duce dect la o folosire greoaie a

calculatorului, dar acesta ar putea funciona i fr ele.

Cea mai mic unitate de memorie, n care se poate reine cifra 0 sau cifra 1, se

numete bit.

8 bii=1 byte(sau 1 octet). Se prescurteaz By pentru byte i o pentru octet.

1024 By = 210

By = 1 kby (kilobyte)

1024 kBy = 1 MBy(megabyte)

1024 MBy= 1 GBy(gigabyte)

Exemple de memorii interne:

- memorie operativ - MO sau memoria RAM (Random Access Memmory). MO este blocul din structura unui SC care permite nscrierea numai a informaiilor care se

pot codifica prin valori numerice.Este memorie volatil.

- Memoria ROM(Read Only Memmory)-este o memorie ce este scris de fabricantul plcii acesteia i n care se rein informaiile de baz despre calculator. Nu poate fi

modificat de ctre un utilizator obinuit, fiind o memorie nevolatil.

Memoria operativ MO (memoria RAM)

MO este blocul din structura unui SC care permite nscrierea numai a informaiilor care

se pot codifica prin valori numerice.

n timpul execuiei unui program toate instruciunile i datele cu care acesta opereaz

trebuie s se afle permanent n MO.

Zona de MO atribuit de SC unui program se mparte n:

- zona de date (segmentul de date); - zona de instruciuni ce trebuiesc executate (segmentul de cod); - zona heap (nefolosit n general de ctre programul de calcul).

Datele i Instruciunile, sub forma reprezentrii lor interne, sunt amplasate strict succesiv

n locaiile MO, fiecare ntr-o zon separat (rezervat datelor sau instruciunilor). n acest fel

devine posibil interpretarea i execuia succesiv (secvenial) a instruciunilor programelor.

Obs. Pentru aplicaiile alctuite n limbajele C/C++, Pascal, etc., utilizatorul, n

cadrul programul su, are acces numai la segmentul de date (Data Segment), putnd modifica

valorile nscrise n aceast zon. Zona de instruciuni, att ca amplasare n MO ct i ca

informaie reprezentat este controlat numai de ctre SC.

Memoria RAM este cunoscut comercial, funcie de tipul ei sub diverse

denumiri:SIMM, SDRAM, RIMM, dar, cea mai des folosit n ultimul timp este DDRAM.

Dimensiunea acesteia va contribui decisiv la mbuntirea performanelor calculatorului (cu ct

mai mare cu att mai bine). La ora actual cele mai des folosite sunt cele de 256 MBy i

respectiv de 512 MBy. ns la cumprarea unei memorii nu inem cont numai de capacitatea de

24

stocare a acesteia ci i de frecvena la care lucreaz. Aceste frecvene sunt notate comercial cu

diverse coduri:

Cod Frecven

PC-100 100 MHz

PC-133 133 MHz

PC-2100 266 MHz

PC-2700 333 MHz

PC-3200 400 MHz

PC-4000 500 MHz

Realizarea i organizarea MO:

Pentru nscrierea n MO a cifrelor unui numr se folosesc tranzistoare sau condensatoare,

realizate sub forma circuitelor integrate. Deoarece aceste elemente fizice primare pot avea numai

dou stri stabile de funcionare (saturat blocat, respectiv ncrcat descrcat). De aceea

memorarea valorilor este posibil numai dup reprezentarea respectivelor numere n baza doi

care folosete cifre (0;1). Ca atare, pentru a folosi litera A, el va codifica aceast liter printr-

un numr(codul ASCII) pe care care l va transforma apoi n baza 2.n continuare se vor face

numai cteva referiri la posibilitile de reprezentare intern a numerelor ntregi pozitive i a

caracterelor (litere, semne speciale -, *, +, etc.).

Un element primar al MO poate reine o singur cifr binar (cb)i de aceea se spune c

el reprezint (memoreaz) un bit de informaie. Pentru o gestionare mai simpl a funcionrii

MO unitatea minim de reprezentare i folosire a informaiei, este octetul (byte ul, B) adic

grupul de 8 bii (cb). n prelucrarea intern a informaiei, transferul se face la nivel de octet

(grupuri de octei), iar interpretarea acesteia de ctre SC se face a nivel de cifr binar (1kB = 210

103B; 1MB = 2

20B 10

6B; 1GB = 2

30B 10

9B). Dac pentru memorarea unei litere se

folosete n MO 1B, iar o pagin are cca. 4000 de caractere, rezult c 1GB de ME permite

nscrierea a cca. 250000 pagini.

Deci octetul reprezint locaia fizic de memorie. Poziia sa n MO este reprezentat prin

adresa sa, respectiv numrul su de ordine. ntruct adresa se reprezint pe 16 bii, se pot adresa

cel mult 216

locaii (0 65535). O astfel de entitate poart numele de segment de memorie.

Fiecare program scris n limbajul C/C++ are alocat de ctre SC dou segmente ale MO,

n care se nscriu separat variabilele respectiv instruciunile. Depirea segmentului de date poate

determina execuia eronat a programului.

Pentru memorarea unei valori numerice un octet (8 bii) este insuficient. De aceea,

utilizatorul, prin program, trebuie s precizeze numrul de octei folosii pentru nscrierea valorii

fiecrui parametru, variabil sau constant.

Domeniul variabilelor numerice reprezentate este condiionat de dimensiunea fizic a

fiecrei locaii de memorie (nr. de octei) folosit pentru nscrierea valorilor datelor cu care

opereaz programul.

Se spune c pentru memorarea unui numr se folosete o locaie de memorie. Deci, din

punct de vedere fizic, o locaie de memorie este alctuit din 1,2,4.. octei.

Fiecare locaie are o dubl semnificaie:

- fizic, prin adresa primului octet care o alctuiete; - logic, prin identificatorul definit n program prin care acesta apeleaz (recunoate)

respectiva locaie.

25

Memoria extern ME(diapozitive de stocare) ME constituie un suport de tip magnetic care permite memorarea permanent a

informaiilor dei ca timp de reacie este mai lenta dect cea interna. Acesta se poate asigura pe

suport fix (HDD) sau pe disket (FDD) compact disk (CD-ROM) etc.

Pentru a fi memorate datele trebuiesc asamblate n entiti distincte denumite fiiere.

Reprezentarea informaiei n fiier este identic cu aceea din MO, deci sub form de

octei.

Capacitatea ME este mai mare dect aceea a MO (de ex. 20 GB = 20 * 230

B, 40 GB, 80

GB etc). Dezavantajul ME este acela c pentru a putea fi prelucrate informaiile trebuiesc

transferate n prealabil n MO. Aceste transferuri succesive ntre MO i ME se pot face numai

prin comenzi date de utilizator, direct sau prin program, i sunt mari consumatoare de timp de

calcul.

Informaia (fiierele) se pot organiza n ME prin intermediul unui sistem de

(sub)directoare .

La memoriile externe nu conteaz numai capacitatea de stocare ci i rata de transfer,

care msoar cantitatea de informaie ce este transferat (de exemplu copiata) ntr-o unitate de

timp.

Exemple de memorii externe:

- floppy disk-ul(popular disketa) se noteaz FDD. Are dimensuni mici, este ieftin i

uor de transportat, dar este i fragil, demagnetizndu-se uor. Capacitatea de stocare este mic,

standard are 1.44Mby. Rata de transfer este foarte mic.

- CDROM, cu o unitate de stocare relativ mare, ntre 640 MBy i 700 MBy. Rata de

transfer fiind dat de unitatea de CD.

Este un dispozitiv foarte ieftin comparativ cu dimensiunea informaiilor ce pot fi

stocate, fiind relativ trainic, dar care poate suferi demagnetizri accidentale. Informaia poate fi

pstrat pe CD timp ndelungat(ani).

CDROM-ul, o dat scris, nu mai poate fi ters sau rescris.

- CDREWRITABIL-ul (CD-RW) are aceleai proprieti ca i CDROM-ul, dar

poare fi rescris de un numr limitat de ori. Este ceva mai scump dect CD-ul, dar are unele

avantaje atunci cnd se dorete transportul informaiilor dintr-un loc n altul, sau pstrarea

temporar a acestora.

- Hard disk-ul (HDD)- unitatea cea mai mare ca i capacitate de stocare(la ora

actual se vnd HDD cu capaciti ntre 40-500 GBy), fiind destul de convenabila la nivelul

pre/capacitate de stocare, este, fr doar i poate cea mai important memorie intern.

HDD imagine extern i intern

26

La HDD, n afar de rata de transfer, mai conteaz i viteza de rotaie a motoraului.

Cu ct aceasta este mai mare, cu att crete i rata de transfer. n general, rata de transfer a unui

HDD poate s ncetineasc performanele unui calculator. n ultimul timp au aprut noi

tehnologii n crearea unui HDD, astfel nct, atunci cnd dorim achiziionarea unui astfel de

dispozitiv este bine s inem seama de:

- capacitatea de stocare - viteza de rotaie - capacitatea bufferului.

Bufferul este o memorie intern HDD-ului care ajut la creterea retei de transfer.

Cu ct acesta este mai mare, cu att este mai bine.

ATA 33/66/100/133 este un standard care indic ce tip de transfer se poate face ntre

procesor i HDD. Dac avem un HDD cu ATA 133, atunci este necesar un cablu de transfer de

acelai tip, precum i ca placa de baz sa permit ATA 133.

Mai exista si alte standarde de trensmisie, cele mai noi tehnologii folosite find SATA si

RAID. Prima foloseste o rata de trensfer foarte mare iar a doua permite salvarea simultana pe 2

HDD a aceleiasi informatii.

HARD DISK-UL

EXTERIORUL

Cea mai bun metod de a nelege cum un hard-disk

funcioneaz este de a privi n interiorul acestuia. Atenie! Deschiderea

unui hard-disk duce la distrugerea definitiv a acestuia!

Hard-disk-ul este alctuit dintr-o cutie paralelipipedic de

aluminiu, pe o parte avnd controlorii electronici. Acetia

controleaz mecanismul de citire/scriere i motorul care nvrte

platanul. Partea electronic asambleaz domeniile magnetice n bii

(citire) i transform biii n domenii magnetice (scriere). Partea

electronic se gsete pe o mic plac ce se poate desprinde de pe

unitate.

Sub placa de circuite electronice se gsesc legturile

pentru motorul ce nvrte

platanul, precum i o gaur

foarte bine filtrat ce las

presiunea aerului interior i

exterior s se echilibreze.

Alungnd capacul hard-disk-ului se va observa un interior

alctuit din nite componente pe ct de simple pe att de precise:

27

Platanele, care de obicei se nvrt la 3600 sau 7200 rpm, cnd discul este pornit. Aceste

platane sunt fabricate cu tolerane uimitoare i au suprafaa att de bine finisat nct oglindesc

mediul exterior.

Braul care susine capul de citire/scriere i care este controlat de mecanismul din colul

stnga, sus i este capabil s se mite de la centrul discului pn n captul acestuia. Braul i

mecanismul de micare sunt extrem de uoare i rapide. Braul unui hard-disk obinuit se poate

deplasa de la centru spre exterior i napoi de aproximativ 50 de ori pe secund!

Platanele sunt compuse dintr-un substrat si un mediu magnetic . Substratul sau materialul

de baza din care este facut platanul trebuie, prin natura lui sa fie un material non-magnetic

capabil sa fie prelucrat in forme foarte subtiri (grosimea acestor platane este de ordinul

milimetrilor sau chiar mai mici).

Pentru a permite stocarea datelor, ambele parti ale platanului sunt acoperite cu un strat

foarte subtire de material cu proprietati magnetice foarte bune (o pelicula de oxid magnetic) sau,

mai recent, cu un strat metalizat foarte subtire.

INTERIORUL

Pentru a mri capacitatea discurilor, adesea hard-disk-urile conin mai multe platane (2-

4). Acest disc are tei platane i ase capete de citire/scriere:

28

Mecanismul care mic braul hard-disk-ului trebuie s fie incredibil de rapid i precis.

Poate fi construit folosind un motor linear de vitez mare.

STOCAREA DATELOR

Datele sunt stocate pe suprafaa platanului n sectoare i n piste.

n figura de mai jos, pista este colorat cu galben, iar sectorul cu albastru. Un sector

conine un numr fix de bytes, de exemplu 256 sau 512. Procesul de formatare de nivel jos

presupune trasarea pistelor i sectoarelor, stabilirea punctului de

start i punctului final al platanelor. Acest proces pregtete

platanul pentru stocarea blocurilor de bii. Formatarea de nivel

nalt scrie apoi structura sistemului de fiiere (FAT File

Allocation Table), care poate diferi de la un sistem de operare la

altul. Dup aceste procese, discul este pregtit pentru utilizare.

Controllerul de disc-acest controller se ocup de tot

mecanismul din interiorul hdd-ului:de capetele de citire, de

viteza de rotaie a platanelor sau de remprosptarea memoriei

tampon.

Capul citire-scriere reprezinta translatorul, cel care

29

prelucreaza informatia de pe platane, asa cum se afla ea in format digital si o transfera la

controllerul de disk.

De aici, aceasta sub forma de date ajunge la procesor i mai departe. Exist cte un cap

de citire/scriere pentru fiecare din prile platanului acestea fiind acionate simultan, prin

intermediul unui modul electro-magnetic, de catre bratul de micare in vrful cruia se afla.

Capetele sunt concepute sa atinga discul numai cand platanele s-au oprit iar parcarea

lor nu se face oriunde, ci intr-o zon speciala numit LZ (Landing Zone).

Structura datelor pe disc

Cnd un disc este supus unei formatri in profunzime, suprafaa este mparit n piste i

sectoare. Pistele sunt cercuri concentrice pe fiecare parte a platanelor, in jurul axului care nvrte

platanele. Pistele, egal ditanate de axul platanului de pe fiecare parte a platanului i de pe toate

platanele, sunt grupate in cilindri care sunt subdivizate la rndul lor n sectoare a cte 512 bii

fiecare. Conceptul de cilindru este important din moment ce informtia de pe cilindru a unor

platane diferite este citit fr micarea capului de citire/scriere.

PLACA GRAFIC

Placa grafic este acea component care reprezinta n primul rnd dispozitivul de afiare

cu unitatea central. Datorit cipurilor grafice pe care le are n componen, placa grafic

degreveaz procesorul de problema procesrii imaginii video i de afiarea acesteia. Placa

grafic lucreaz n corelaie cu monitorul i cu ajutorul creia sistemul poate afia prelucrrile,

datele, imaginile pe care le folosete. Principalele componente ale plcii grafice sunt cipul grafic,

memoria RAM, magistrala de comunicaie, convertizorul digital-analogic RAMDAC. Plcile

grafice au memoria lor propie, de care au nevoie pentru a nu consuma din memoria sistemului

atunci cnd afieaz o grafic mai detaliat, n rezoluie mai mare. Cu ct memoria este mai

mare, cu att performanele plcii sunt mai bune.

PLACA DE SUNET

Placa de sunet este un dispozitiv periferic de intrare ieire care permite

calculatorului s re-dea sunete prin intermediul difuzorului intern, s nregistreze sunete prin

intermediul unui microfon sau s opereze cu sunete stocate n format digital i s le transmit la

un sistem audio extern.

30

O plac de sunet conine:

- Un procesor de semnal digital (DSP) care controleaz

computaiile ; - Un convertor digital - analog (ADC) pentru

audio ce intr n PC;

- O memorie read - only (ROM) sau o memorie Flash pentru

stocare de date;

- O interfa pentru conectarea instrumentelor muzicale

digitale ex-terne (MIDI), pentru conectarea echipamentelor

muzicale externe;

pentru majoritatea plcilor, game portul este folosit n acelai timp i pentru conectarea unui

adaptor MIDI extern;

- Mai multe intrri tip jack pentru conectarea difuzoarelor i

microfonului; - Un game port pentru conectarea unui joystick

sau a unui gamepad;

Plcile de sunet fabricate n prezent se instaleaz, de obicei, n slot - ul Peripheral

Component Interconnect (PCI). Constituind o parte din standardul PCI Local Bus, acesta este

n fapt o magistral pentru ataarea dispozitivelor hardware dintr-un calculator. PCI pot lua fie

forma de circuit integrat montat pe placa in sine, fie un card de expansiune care se monteaz

ntr-un slot. PCI Local Bus a fost implementat mai nti n PC - urile compatibile IBM, unde a

nlocuit combinaia de ISA plus un VESA Local Bus. PCI a fost apoi nlocuit cu PCI -X i PCI

Express, dar la nivelul anului 2011 majoritatea pl-cilor de baz erau nc prevzute cu unul

sau mai multe sloturi PCI, care sunt nc suficiente pentru mul-te aplicaii. Plcile de sunet mai

vechi se instaleaz ns pe bus - ul ISA. Multe din generaiile mai noi de calculatoare

incorporeaz placa de sunet ca un chipset direct pe placa de baz.

Plcile de sunet pot fi conectate la o serie de alte

dispozitive electronice sau echipamente periferice, precum:

cti, difuzoare cu amplificator, o surs de intrare analogic,

microfon, radio, deck cu ca-set, CD player, o surs de

intrare digital, caset audio digital (DAT), CD - ROM, o

surs de ieire analogic deck cu caset, o sursa de ieire

digital, CD inscriptibil (CD-R).

Cteva din plcile de sunet cu performane superioare ofer ieiri pentru 4 difuzoare i o

interfa de ieire digital printr-o muf. Pentru audiofili a aprut ns o nou generaie de plci

de sunet digitale. Acestea au intrri i ieiri digitale, pentru a putea transfera date de pe DAT,

DVD sau CD direct pe hard disk - ul din calculator.

n mod normal, o plac de sunet proceseaz semnalele audio ndeplinind mai multe

funciuni:

- reproducerea de muzic nregistrat pe suport digital, de pe CD - uri sau fiiere audio

cum sunt cele de MP3, de la jocuri sau de pe DVD uri;

- nregistrarea audio, n diferite formate multimedia, de pe o diversitate de surse externe

31

(micro-fon sau deck de caset);

- sintetizarea sunetelor;

- procesarea sunetelor existente .

Controler - ul audio digital (DAC) i convertorul analog digital (ADC) aduc semnalul

audio n modul optim pentru transmiterea n i n afara plcii de sunet, n timp ce procesorul de

sunet digital (DSP) monitorizeaz ntreg procesul. n acelai timp, DSP - ul controleaz i

regleaz orice alteraie a sunetului, cum ar fi ecoul sau sunetul 3D, atta timp ct acestea nu

sunt provocate i dorite de utilizator. Existena DSP - ului n structura plcii de sunet conduce

la degrevarea procesorului principal al PC -ului de unele funcii auxiliare, n favoarea creterii

vitezei de transfer a datelor i informaiilor.

PLACA DE RETEA

Placa de reea este placa de extensie cu care un calculator poate realiza conectarea la o

retea, adica conectarea la mai multe calculatoare susinute de un server. Ethernet este cea mai

rspndit plac de reea i a fost dezvoltata iniial de Xerox cu capabilitatea de a trasfera pn la

10 Mbps. Pentru un trasfer mai mare de att exist placa Fast Ethernet (aprox. 100 Mbps) sau Gb

Ethernet care deservesc servele marilor companii. Token ring este cel de-al doilea tip de plac de

reea, i este folosit mai ales ntr-o reea de tip stea sau cerc

ECHIPAMENTE PERIFERICE

DEFINIIE.Un periferic este o unitate (aparat) de hardware ce este inclus sau se adaug

unui sistem de calcul pentru a-i extinde funcionalitatea. Denumirea de periferic este aplicat de

obicei acelor uniti componente care pot fi opionale prin natura lor.

Dispozitivele periferice externe se conecteaz la calculator prin intermediul porturilor:

porturi paralele: utilizate pentru transmiterea mai multor bii de informaie simultan

(imprimant, scanner, etc.)

porturi seriale: utilizate pentru comunicare serial, n care un singur bit este transmis la

un moment dat (tastatura, mouse, MODEM, etc.)

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Sistem_de_calcul&action=edit&redlink=1

32

Principalele funcii ale echipamentelor periferice de intrare/ieire, n cadrul unui sistem

de calcul pot fi grupate astfel:

asigur afiarea/tiprirea rezultatelor prelucrrii ntr-o form accesibil utilizatorului;

permite utilizatorului posibilitatea de a supraveghea si interveni, pentru asigurarea

functionarii corecte a sistemului, n timpul unei sesiuni de lucru.

CLASIFICARE. Sunt trei tipuri de uniti periferice : de intrare, de ieire i

de intrare/ieire. Iat cteva exemple:

a) Perifericele de intrare, cuprind:

- tastatura, ce permite introducerea manual a datelor sau a comenzilor;

- mouse ul, trackball ul i joystick ul, ce faciliteaz oportunitatea de operare pe

calcula-tor prin poziionri, selectri de informaii, acionri asupra unor obiecte de control i

opiuni adecvate de meniu;

- scanner, care asigur introducerea i captarea imaginilor n sistemul binar, unde vor

fi reinute i/sau conservate pe principii digitale;

- creion optic i tableta grafic, care ofer posibilitatea de desenare i de scriere n

mod di-rect n calculator, prin intermediul unor monitoare speciale.

- microfon si interfa pentru sunet, care asigur captarea direct a sunetelor sub

form de dispoziii i mesaje, comentarii i rapoarte, interviuri, tratative, conferine etc.

- camer de luat vederi i interfa audio - video compatibil, care asigur captarea i

nre-gistrarea imaginilor, urmat de conversia acestora n format digital;

- cititorul de CD (DVD), care preia, pe principii optice, informaiile de natur audio

vizua-l de pe discuri compacte (optice);

- lectorul optic de microfilme i interfa specific, care transfer imaginile

documentelor n-registrate optic pe pelicul sub form de microfilm (eventual din arhiva

electronic), astfel nct acestea s poat fi proiectate pe monitorul calculatorului sau al unui

ecran exterior.

b) Perifericele de ieire, cuprind:

- monitorul alb - negru sau color, care asigur afiarea informaiilor iar ca interfa

fizic se utilizeaz placa video;

- imprimanta, care se utilizeaz pentru tiprirea alb - negru sau color a datelor,

textelor/ documentelor sau imaginilor;

- plotter-ul, care se utilizeaz pentru trasarea/multiplicarea de schie, planuri, desene

de teh-nice, proiecte etc. alb - negru sau color;

- nscriptorul de CD-uri, care permite scrierea de informaii pe discurile compacte

(optice);

- interfa audio, care se utilizeaz pentru transmiterea de sunete memorate sau n

curs de recepie, n reele locale sau la distan; se pot folosi dispozitive electronice de tipul

amplificatoarelor de sunet, difuzoarelor de tip speaker pentru calculator, incintelor acustice, unde

speaker - ul calculatorului emite mesaje i alte informaii sonore;

- videoproiector, care preia imaginile ce s-ar fi putut afia pe un monitor i le

proiecteaz pe un ecran exterior;

- imprimanta pentru microfilm i interfa, care permite transferul documentelor din

memoria intern a calculatorului pe suportul specific, integrat n arhiva electronic.

http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Intrare&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Ie%C8%99ire&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Intrare/ie%C8%99ire&action=edit&redlink=1

33

c) Perifericele de intrare ieire, care cuprind:

- uniti de suporturi magnetice, care pot fi de tip discuri fixe, discuri flexibile,

dischete de ZIP etc., pentru memorarea digital, sub form de fiiere, a unor tipuri diverse de

date numerice precum: texte/documente, sunete, imagini; n funcie de natura informaiei

coninute i de modul de creare a lor, fiierele pot fi sub form de documente, imagini, sunete

etc., fapt ce se reflect i n numele lor (exten-sie), unde fiecare tip de fiier va fi prelucrat de un

produs software specific.

- uniti audio - analogice de band magnetic i interfaa lor, care sunt echipamente

electronice de uz larg sau profesional, destinate nregistrrii, stocrii i redrii informaiei sonore

sub form analogic; este vorba despre casetofoane, magnetofoane, reportofoane, dictafoane etc.

care folosesc ca-sete i benzi magnetice.

- uniti video - analogice i interfaa lor cu sistemul informatic, care sunt

echipamente elec-tronice de tip video cu ajutorul crora se poate nregistra pe banda magnetic

specific informaia audio

- vizual; aceasta se poate ulterior prelucra i reda cu echipamente speciale de tip videoplayer

sau videorecorder;

- echipamentele pentru comunicaii, care includ totalitatea dispozitivelor tehnice de

conecta-re, codificare/decodificare i transmisie/recepie la distan a informaiilor i care sunt

dependente de specificul echipamentelor informatice utilizate, de tipul de comunicaii practicate

i de natura reelelor de telecomunicaii utilizate; cteva exemple de echipamente folosite pentru

comunicaii i care fac parte din categoria celor periferice sunt prezentate mai jos:

- aparat telefonic i interfa telefonic, care se utilizeaz pentru recepia

mesajelor sono-re comunicate analogic sau digital i nregistrarea lor digital, transmiterea de

mesaje nregistrate direct sau sub form de fiiere digitale ;

- aparat telefax i interfa telefax, care se utilizeaz pentru recepionarea

mesajelor de tip fax, tiprirea lor direct la imprimanta fax i, eventual, nregistrarea lor digital,

transmiterea la dis-tan a documentelor de tip fax n regim imediat (direct din document) sau

memorat (prin lectura docu-mentului din memoria intern sau extern a calculatorului);

- telecopiator cu interfa de intrare pentru recepionarea, local sau la distant, a

imaginilor de tip document, cu interfa de ieire pentru transmiterea ctre un copiator, situat

local sau la distan prin reele de comunicaii, a unor imagini (documente) memorate digital;

- interfa video, care se utilizeaz pentru recepionarea imaginilor i secvenelor

sonore transmise prin reele locale de TV cu circuit nchis sau reele TV la distan cu

transmiterea de imagini i sunete prin aceleai tipuri de reele;

- multifuncionala laser.

34

BIBLIOGRAFIE

ATANASIU A., Arhitectura calculatoarelor, EdituraInfoData, 2006

BARUCH, Z. F., Arhitectura calculatoarelor, Editura TODESCO, Cluj-Napoca, 2000

BOBOILA C., Arhitectura sistemelor de calcul. Aspecte teoretice si aplicatii Java, Ed. Sitech, Craiova, 2013

Nani V., Echipamente periferice - notie de curs

WEBOGRAFIE

http://ro.wikipedia.org

http://totuldesprecalculatoare.weebly.com

http://www.cs.cmu.edu/~mihaib/articles/micro/micro-html.html

http://biblioteca.regielive.ro/referate/calculatoare/istoricul-microprocesoarelor-3875.html

http://biblioteca.regielive.ro/referate/calculatoare/placa-de-baza-33750.html?ref=doc3

http://remedieresoft.freewb.ro/placi-de-baza

https://buzauandreisialexandru.wordpress.com/2014/05/

http://users.utcluj.ro/~rdanescu/pmp_c01.pdf

http://tet.pub.ro/files/studenti/materiale/an_III/upcurs/MP_CAP_02.pdf

http://windows.microsoft.com/ro-RO/windows-vista/Using-your-mouse

http://ro.wikipedia.org/wiki/Mouse

http://windows.microsoft.com/ro-RO/windows-vista/Using-your-keyboard

http://ro.wikipedia.org/wiki/Tastatur%C4%83

http://informatika.uv.ro/admin/m_tstmus.php

http://ro.wikipedia.org/

http://en.wikipedia.org/

http://www.scritub.com/

http://cndiptfsetic.tvet.ro/index.php/rezultate/4

http://ro.wikipedia.org/wiki/Periferic

http://www.scritub.com/stiinta/informatica/ECHIPAMENTE-PERIFERICE-DE-

INTR111121105.php

http://www.trinompp.ro/bac/sisteme%20de%20calcul.htm

http://euro.ubbcluj.ro/~alina/cursuri/informatica-teorie/2-2-1.htm

http://ro.wikipedia.org/http://totuldesprecalculatoare.weebly.com/http://www.cs.cmu.edu/~mihaib/articles/micro/micro-html.htmlhttp://biblioteca.regielive.ro/referate/calculatoare/istoricul-microprocesoarelor-3875.htmlhttp://biblioteca.regielive.ro/referate/calculatoare/istoricul-microprocesoarelor-3875.htmlhttp://biblioteca.regielive.ro/referate/calculatoare/placa-de-baza-33750.html?ref=doc3http://biblioteca.regielive.ro/referate/calculatoare/placa-de-baza-33750.html?ref=doc3http://remedieresoft.freewb.ro/placi-de-bazahttps://buzauandreisialexandru.wordpress.com/2014/05/http://users.utcluj.ro/~rdanescu/pmp_c01.pdfhttp://tet.pub.ro/files/studenti/materiale/an_III/upcurs/MP_CAP_02.pdfhttp://windows.microsoft.com/ro-RO/windows-vista/Using-your-mousehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Maushttp://windows.microsoft.com/ro-RO/windows-vista/Using-your-keyboardhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Tastatur%C4%83http://informatika.uv.ro/admin/m_tstmus.phphttp://ro.wikipedia.org/http://en.wikipedia.org/http://www.scritub.com/http://cndiptfsetic.tvet.ro/index.php/rezultate/4http://ro.wikipedia.org/wiki/Periferichttp://www.scritub.com/stiinta/informatica/ECHIPAMENTE-PERIFERICE-DE-INTR111121105.phphttp://www.scritub.com/stiinta/informatica/ECHIPAMENTE-PERIFERICE-DE-INTR111121105.phphttp://www.trinompp.ro/bac/sisteme%20de%20calcul.htmhttp://euro.ubbcluj.ro/~alina/cursuri/informatica-teorie/2-2-1.htm