ACADEMIA TEHNICĂ MILITARĂ

FACULTATEA DE SISTEME ELECTRONICE ŞI INFORMATICE

MILITARE

STRUCTURA GENERALĂ A UNUI CALCULATOR

BUCUREŞTI- 2010 -

REALIZATOR:Student

Adrian GAGIUGRUPA E-211B

CUPRINS:

CAPITOLUL IArhitectura PC pag 3

Componente Placa de baza pag 3Microprocesorul Evolutie pag 4

Aspecte economice pag 15 Aspecte cantitative pag 16

Hard Discul Scurt Istoric pag 23Monitorul pag 30Modemul pag 32Memoria pag 36

CAPITOLUL II Sisteme De Operare pag 42

CAPITOLUL IIIUilitare pag 51

ArhivatoareBrowsere pag 52

Internet Explorer pag 52Opera pag 53Mozila Firefox pag 53

Antivirusi pag 53 CAPITOLUL IV

Retele de calculatoare pag 54CAPITOLUL V

Internetul pag 65

2

CAPITOLUL I

Arhitectuara PCCe este un PC ?

Calculatorul este un echipament electronic ce permite prelucrarea automata a datelor sau realizarea unor sarcini, cum ar fi calculele matematice sau comunicaţiile electronice, pe baza unor seturi de instrucţiuni, numite programe. Programele sunt seturi de comenzi sau instrucţiuni, 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 că din ce în ce tot mai multe elemente importante din arhitectura unui calculator au căpătat individualitate, păstrându-şi bineînţeles integrarea în sistem, prin acest lucru urmărindu-se posibilitatea upgrade-urilor fără a se înlocui întregul calculator. Astfel acestuia i se poate conferi titulatura de sistem de calcul, adică un ansamblu de doua componente: hardware (care cuprinde totalitatea componentelor electronice şi mecanice) şi software (care cuprinde totalitatea programelor utilizate). Partea hardware cuprinde memoria care stochează datele si instrucţiunile ce permit calculatorului sa funcţioneze, unitatea centrala de procesare (CPU) care duce la îndeplinire acele instrucţiuni, unitatea BUS care conectează pârtile componente ale computerului, unităţile de intrare, ca de exemplu tastatura si mouse-ul, care permit userului sa comunice cu computerul, unităţile de ieşire, ca de exemplu imprimanta si monitorul, care permit computerului sa afişeze informaţiile cerute de user, si altele. Partea de software este în general compusa din sistemul de operare si din programe utilitare care permit computerului managmentul fişierelor sau al unor periferice.

ComponentePlaca de bază

Este componenta hardware care asigură interconectarea funcţională (împreună cu sistemul de operare) şi fizică dintre toate componentele unui sistem de calcul.

Structura plăcii de bazăa. Conectori (asigură interfaţa între 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 – colecţie de fire prin care sunt trimise date de la o componenta la alta; magistrala este de doua tipuri : magistrala de adresa si magistrala de date (magistrala de date transfera datele concrete, pe când magistrala de adrese specifica locul unde se duc datele)- conectarea procesorului cu placa de bază;- magistrala de adrese din memoria interna si externa;- magistrala de date;- magistrala de conectare altor componente;- lăţimea bus-ului poate fi de 8 biţi, 16 biţi, 32 biţi si 64 biţi; lăţimea bus-ului determină cantitatea de date transmisă.

3

c. Ceas - componenta hard care generează un număr de impulsuri într-o perioadă de timp. Un impuls generat de ceas se numeşte tact. La un tact se efectuează o operaţie elementară.

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

e. Chipset - este componenta de comandă şi de control a plăcii de bază. Prin el se instituie un sistem de întreruperi. IRQ 0 este rezervat pentru crash.- Southbridge – chip-ul ce controlează toate funcţiile de intrare/ieşire ale computerului (USB, audio, port serial, BIOS-ul, ISA, canalele IDE) mai puţin memoria, sloturile PCI si AGP-ul.- Northbridge – chip sau chip-uri ce controlează funcţiile plăcii de baza; ea conectează procesorul cu memoria; northbridge-ul comunica prin FSB cu procesorul.

f. BIOS (Basic Input Output System) - este o componentă hard de memorie, în care se găseşte un modul program ce asigură o conexiune minimală cu suporţi de memorie externă. Acest program caută pe suporţi de memorie externă sistemului. de operare şi dacă-l găseşte îl lansează în execuţie. La pornirea calc. se preia conţinutul din BIOS şi din CMOS în memoria externă ca un program care se pregăteşte a fi executat şi se lansează în execuţie. Acum este de tip Flash, adică poate fi rescris de către utilizator (upgrade în cazul unor noi versiuni de BIOS, corectarea greşelilor precedente, suport pentru componente noi).

g. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) - este o componentă hardde memorie întreţinută de o baterie. În această memorie se păstrează date personale despre caracterul de folosire a calculatorului: parola de intrare, configuraţia de bază; semiconductoarele CMOS folosesc circuitele : NMOS (polaritate negativa) si PMOS (polaritate pozitiva)

Microprocesorul(CPU – central processing unit sau Unitatea centrala de procesare)Este componenta

hardware ce poate decodifica, interpreta şi în cazul în care le recunoaşte, executa instrucţiuni cuprinse în fluxul de date ce îi este destinat. Este singura componentă care poate recunoaşte şi executa instrucţiunile din programe.

Structuraa. ALU (Arithmetic Logic Unit) – este componenta hardware a computerului (mai nou

inclusa în procesor) ce realizează toate operaţiile aritmetice si logice.b. Register (registre) – este zona speciala de stocare la viteze mari din procesor; toate

datele trebuiesc reprezentate în registre înainte de a fi procesate.c. FSB (front side bus) – magistrala ce conectează procesorul de memoria fizica.d. Ceas – viteza cu care procesorul executa instrucţiuni; vitezele sunt exprimate în

megahertzi (MHz) sau mai nou gigahertzi (GHz)Caracteristici1. Microprocesoarele au anumite caracteristici care le conferă performanta:

- viteza de lucru, data de viteza ceasului;- capacitatea de memorie pe care o poate aloca la un moment dat;- setul de instrucţiuni pe care le poate executa;- capacitatea regiştrilor de lucru;- tipul construcţiei.

2. Mărimea cuvântului (capacitatea de memorie direct adresabilă:16 biţi, 32 biţi, 64 biţi).3. Setul de instrucţiuni predefinite.Microprocesoarele au doua tipuri logice funcţionale1. CISC (implementează peste 400 de instrucţiuni care se descompun în

microinstrucţiuni).2. RISC (cât mai puţine instrucţiuni dar în acest fel se optimizează funcţia pentru. cea mai

rapidă execuţie) este 50% - 75% mai rapid decât CISC. În sistemele RISC sunt posibile şi prelucrarea paralelă a mai multor operaţii.

4

Evolutia procesoarelorPerioada 1993-1998 a fost foarte zbuciumata, marcata de o lupta foarte dura pe piata

microprocesoarelor, în care Intel a inceput sa simta din ce în ce mai mult prezenta competitiei formate din AMD, Cyrix sau NexGen. Tot în aceasta perioada s-a lansat si standardul MMX care mai este folosit si în prezent.

Era Pentium (1993-1998)Intel Pentium (22 martie 1993)

Intel Pentium a fost primul procesor superscalar de la Intel (putea executa pana la doua instructiuni simultan). Multi s-au intrebat de ce Intel nu a denumit acest procesor 80586. Motivul a fost ca numele format numai din cifre nu putea fi protejat de copyright, asa ca Intel s-a vazut nevoit sa foloseasca si litere pentru a-si diferentia produsele de cele ale concurentei. Procesorul lucra cu o magistrala de date de 64 de biti (cu toate ca a fost un procesor pe 32 de biti) si a fost lansat initial la viteze de 60 si 66 de MHz. Au urmat insa foarte rapid versiuni de 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200, 233 MHZ. De fapt au existat trei versiuni de Pentium: prima versiune care nu cuprindea decat doua modele: Pentium la 60 si la 66MHz, a doua versiune care a adaugat instructiunile MMX si o ultima versiune care a micsorat distanta dintre tranzistoare permitand astfel viteze mai mari care au ajuns pana la 233MHz. Intel Pentium a fost primul microprocesor pentru PC-uri care putea sa calculeze mai mult de 100MIPS (milioane de instructiuni pe secunda). Tot pentru prima oara era posibila construirea unor sisteme care sa lucreze cu 2 procesoare în paralel (sisteme multiprocesor). Microprocesorul de la Intel venea cu 16Kb de cache incorporati în pastila de siliciu. AMD K5 / Nexgen Nx586 (1995) AMD a reactionat destul de tarziu în a lansa un procesor comparabil ca viteza cu Intel Pentium. în 1995 a produs totusi primul sau procesor care era conceput integral de catre ei, nemaifiind o simpla clona a procesoarelor Intel. Acest procesor s-a numit K5 si avea viteze de la 75 la 166MHz. Cu toate acestea nu era un procesor mai rapid decat cele de la Intel, în plus avand o unitate de calcul în virgula mobila destul de slaba (ca si Cyrix de altfel). Una din inovatiile aduse de K5 era faptul ca instructiunile x86 erau transformate intern în ROP (Risc OPerations). Aceste operatii RISC se puteau executa în nucleul RISC al procesorului care era mult mai rapud. în acelasi timp o companie de care putina lume auzise pana atunci, Nexgen, lansa primul sau procesor: Nx586. Complexitatea procesorului K5 a dus la frecvente destul de mici, ceea ce i-a facut pe cei de la AMD sa cumpere compania Nexgen care tocmai terminase design-ul noului lor procesor, NX686. Acest design a fost ulterior folosit de AMD în urmatoarea sa familie de procesoare pe care avea sa o lanseze în 1997. Cyrix 6x86 (Octombrie 1995)6x86 a fost replica lui Cyrix la procesorul Pentium al lui Intel. Acest chip era produs initial de catre IBM dat fiind ca Cyrix nu avea unitati de asamblare de procesoare, insa ulterior, odata cu achizitionarea Cyrix de catre National Semiconductor a fost produs chiar de catre acestia. Procesorul a avut un succes destul de mare dat fiind ca era mai rapid decat un Intel Pentium la aceeasi frecventa. De altfel pentru a-l putea compara cu procesoarele de la Intel, cei de la Cyrix au inventat ceea ce s-a numit ulterior P-Rating. De exemplu procesorul Cyrix 6x86 care functiona la 150 de MHz a fost denumit 6x86PR200, ceea ce insemna ca era comparabil ca viteza cu un Pentium la 200. Unul din marile dezavantaje ale acestui procesor a fost insa viteza foarte mica a calculelor în virgula mobila. Cu toate acestea în aplicatiile de tip office s-a dovedit cel putin la fel de rapid ca si un Pentium. Intel Pentium Pro (1 noiembrie 1995) Acest procesor a fost una dintre cele mai mari inovatii tehnice produse de Intel pana acum. Procesorul ingloba pentru prima oara în istorie pe langa cache-ul Level1 de 8k pentru date si 8k

5

pentru instructiuni, si un cache Level2 de 256Kb sau 512Kb. Folosea un sistem complex de predictie a ramurii de executie (branch prediction) si executie speculativa (speculative execution) - în momentul în care executia programului ajungea la o bifurcatie ramura corecta nu era stiuta pana în momentul în care se executa instructiunea conditionala; pentru ca procesorul sa nu astepte pana în acea clipa, se alegea una din cele doua ramuri si se incepea executia instructiunilor respective; daca se dovedea ca ramura aleasa a fost cea corecta aceasta insemna un castig important de viteza. Acest microprocesor transforma instructiunile x86 în microoperatii care erau mult mai mici si mai rapide. Acest lucru, cu toate ca avea ca rezultat o viteza mult mai mare a instructiunilor de 32 de biti, a dus la performante mult mai slabe în sistemele de operare care mai contineau cod pe 16 biti. Acesta a fost unul din motivele performantei mai mici comparabil cu Intel Pentium în Windows 95 de exemplu. Intel Pentium MMX (Ianuarie 1997) MMX s-a crezut initial ca inseamna MultiMedia eXtension, dar Intel a declarat ca inseamna Matrix Math eXtension. Acesta reprezinta un standard introdus de Intel care aduce cateva noi instructiuni care usurau în principal calculele matematice cu vectori. AMD K6 (Aprilie 1997)Ca urmare a cumpararii firmei Nexgen, AMD a reusit sa lanseze un nou procesor, K6 care avea viteze de la 166 la 266MHz. Bineinteles ca politica AMD a fost ca procesoarele sale sa se vanda la aproape jumatate din pretul la care se vindeau procesoarele Intel. K6 incorpora instructiuni MMX (a caror licenta a cumparat-o de la Intel) devenind astfel un rival de temut pentru procesoarele Intel Pentium MMX. Cyrix 6x86MX (30 Mai 1997) 6x86MX a adus nou extensiile MMX precum si viteze de ceas mai mari decat precedentele chip-uri de la Cyrix. Astfel cel mai performant model era 6x86MX PR266 care rula la 233MHz. De asemenea, marimea memoriei cache Level2 s-a marit de patru ori fata de 6x86, ajungand la 64Kb.Cyrix MII (14 Aprilie 1998) Aceasta versiune a chip-ului 6x86 a imbunatatit putin performanta FPU si a atins viteze mai mari ajungand la 300MHz (PR433). De asemenea viteza bus-ului a ajuns la 100MHz. Cyrix MediaGX (1998)MediaGX a reprezentat incercarea lui Cyrix de a produce un chip care sa integreze atat functiile de sunet si video, cat si controller-ul de memorie si CPU-ul în sine. Scopul acestui chip a fost acela de a putea produce computere foarte ieftine si la vremea aceea deja se vorbea de calculatoare sub 500$ (ceea ce era foarte putin la acea data) construite în jurul lui MediaGX. Cu toate acestea, nici unul din marii producatori de computere nu a adoptat aceasta solutie, astfel incat procesorul acesta, desi revolutionar, nu a avut deloc succesul scontat.Procesoarele CyrixArhitectura x86Corporaţia Cyrix este unul dintre furnizorii de bază ai soluţiilor bazate pe microprocesoare, care a introdus noi standarde pe piaţa calculatoarelor personale. În ultimii zece ani Cyrix a dezvoltat aproape o duzină de procesoare originale folosite în milioane de calculatoare din întreaga lume. În luna noiembrie a anului 1997, Cyrix a fost cumpărată de National Semiconductor. Această fuziune a adus două componente importante pentru Cyrix: capacitatea de producţie la nivel mondial a National Semiconductor şi infrastructura necesară acestei producţii. Primul produs Cyrix a fost un coprocesor matematic destinat creşterii vitezei de realizare a calculelor matematice. Succesul acestui coprocesor matematic a permis celor de la Cyrix să distribuie începând cu 1992, primul procesor din familia x86. Compania a dezvoltat rapid o linie de producţie pentru procesoarele 486, şi apoi pentru procesoarele din generaţia a cincea 5x86, un CPU pentru sistemele PC (mobile şi desktop). În 1995, Cyrix a introdus procesorul din generaţia a şasea, 6x86, un procesor superscalar, bazat pe o superbandă de asamblare; în iunie 1997, a introdus procesorul MMX 6x86MX, iar în 1998 a apărut procesorul MII.

6

Procesorul Cyrix 5x86 Familia de procesoare 5x86 reprezintă o nouă generaţie pe 64 de biţi compatibilă x86. Unitatea centrală se bazează pe o bandă de asamblare cu şase nivele, putând executa o instrucţiune într-un impuls de tact. Unitatea centrală 5x86 este divizată în următoarele blocuri funcţionale (Fig. 1): -unitatea pentru numere întregi (Integer Unit - IU), -unitatea în virgulă flotantă (Floating Point Unit - FPU) , -unitatea cache (Write-Back Cache) , -unitatea pentru gestiunea memoriei (Memory Management Unit - MMU) , -unitatea de interfaţă cu magistrala (Bus Interface Unit - BIU). Unitatea pentru numere întregi conţine: -tamponul pentru instrucţiuni (Instruction Buffer - IB) , -unitatea de aducere a instrucţiunii (Instruction Fetch Unit - IF) , -unitatea de decodificare a instrucţiunii (Instruction Decoder Unit - ID). Instrucţiunile sunt executate în unitatea pentru numere întregi sau în unitatea de calcul în virgulă flotantă. Cache-ul conţine cele mai recent utilizate date şi instrucţiuni şi asigură accesul rapid la aceste date din partea IU şi FPU. Când apare o cerere de acces la o locaţie din memoria externă, MMU calculează adresa fizică pe care o trimite unitaţii de interfaţă cu magistrala, care asigură interfaţarea unitaţii centrale cu memoria externă şi celelalte circuite de pe placa de bază. Unitatea pentru numere întregi

Această unitate citeşte, decodifică şi execută intrucţiunile într-o bandă de asamblare cu şase nivele (Fig. 2): -nivelul de aducere al codului instrucţiunii (Instrucţion Fetch - IF) - citeşte din cache codul instrucţiunii următoare şi îl trimite spre decodificare nivelului următor din banda de asamblare. Se pot citi până la 128 de octeţi într-un impuls de tact, -nivelul de decodificare a instrucţiunii (Instruction Decode - ID) - evaluează şirul de octeţi primit de la nivelul IF, determinând numărul de octeţi pentru fiecare instrucţiune şi tipul acesteia, pe care apoi le decodifică la viteza de o instrucţiune într-un impuls de tact, -primul nivel de caclul al adresei (Address Calculation 1 - AC1) - dacă instrucţiunea are un operand în memorie, acest nivel calculează adresa de memorie liniară pentru instrucţiune, -al doilea nivel de caclul al adresei (Address Calculation 2 - AC2) - realizează toate funcţiile de gestionare a memoriei, accesarea cache-ului şi a registrelor. Dacă detectează o instrucţiune în virgulă flotantă, aceasta este trimisă pentru execuţie unităţii în virgulă flotantă, -nivelul de execuţie (Execution - EX) - execută instrucţiunea folosind operanzii furnizaţi de nivelele pentru calculul adresei, -nivelul write-back (WB) - ultimul nivel din IU, actualizează setul de registre sau trimite rezultatul unităţii de interfaţă cu memoria (Load/Store Unit) din MMU.

Unitatea cache Procesorul Cyrix 5x86 conţine un cache unificat pentru date şi instrucţiuni de 16Ko, set-

asociativ pe patru căi, organizat pe 1024 de linii. Scrierile în cache se fac prin metoda write-back. Memoria cache este organizată în patru bancuri a câte 256 linii fiecare, cu 16 octeţi pe linie. Fiecare linie cache are asociat câte un tag pe 21 de biţi şi un bit de valid (arată dacă linia conţine informaţii valide sau nu). Pe lângă aceşti biţi, fiecare linie mai conţine încă patru biţi care indică dacă conţinutul liniei a fost modificat (dirty bits), câte unul pentru fiecare dublu-cuvânt din linie. Aceşti ultimi patru biţi permit marcarea independentă a fiecărui dublu-cuvânt ca fiind modificat, în loc de a marca întreaga linie ca fiind modificată.

Unitatea de gestionare a memoriei MMU translatează adresele liniare furnizate de IU în adrese fizice, pentru a putea fi

folosite de unitatea cache şi unitatea de interfaţă cu magistrala. Mecanismul de paginare este cel standard x86.

Unitatea pentru gestionarea memoriei mai conţine un bloc (Load/Store Unit) care planifică accesele la memoria cache şi memoria externă şi implementează următoarele concepte:

7

-reordonarea citirilor şi scrierilor - conferă o prioritate mai mare citirilor din memorie faţă de scrierile în memorie, -evitarea citirilor din memorie - elimină citirile inutile din memorie prin folosirea datelor existente deja în unitatea centrală (în cazul dependenţelor de tipul citire după scriere).

Controlul ramificaţiilor, prezicerea ramificaţiilor, dependenţele între date, unitatea în virgulă flotantă, unitatea de interfaţă cu magistrala vor fi prezentate la procesorul 6x86.

Procesorul Cyrix 6x86 Procesorul Cyrix 6x86 este cel mai performant dintre procesoarele de generaţia a şasea

compatibile x86. Îmbunătăţirea performanţelor este realizată prin utilizarea unei arhitecturi superscalare, bazate pe o superbandă de asamblare.

Cyrix 6x86 este un procesor superscalar, deoarece conţine două benzi de asamblare separate ce permit procesarea mai multor instrucţiuni în acelaşi timp. Folosirea unei tehnologii de procesare avansate şi creşterea numărului de nivele în benzile de asamblare (superpipelining) permit procesorului 6x86 să atingă frecvenţe de lucru mai mari de 100MHz. Prin folosirea caracteristicilor arhitecturale unice, procesorul 6x86 elimină multe dintre dependenţele între date şi conflictele la accesarea resurselor, rezultând o performanţă optimă atât pentru programele pe 16 biţi cât şi pentru cele pe 32 de biţi.

Procesorul Cyrix 6x86 conţine două cache-uri: -un cache unificat (pentru date şi pentru instrucţiuni) de 16Ko dual port, şi -un cache de instrucţiuni de 256 octeţi. Deoarece cache-ul unificat poate conţine instrucţiuni şi date în orice raport, acesta oferă o rată a hit-urilor (numărul de accese în cache, raportat la numărul total de accese) mai mare comparativ cu două cache-uri separate pentru date şi pentru instrucţiuni, având dimensiuni egale. O creştere a lăţimii de bandă a transferurilor cache-unitatea întreagă este realizată prin suplimentarea cache-ului unificat cu un mic cache de instrucţiuni foarte rapid, complet asociativ. Prin includerea acestui cache de instrucţiuni, se evită conflictele excesive între accesele pentru date şi pentru cod în cache-ul unificat.

Unitatea în virgulă flotantă din procesor permite executarea instrucţiunilor în virgulă flotantă în paralel cu instrucţiunile întregi. Aceasta conţine o coadă de instrucţiuni pe patru nivele şi o coadă pentru datele scrise tot pe patru nivele, pentru a facilita execuţia paralelă. Procesorul 6x86 este alimentat la 3.3V ducând la un consum redus pentru toate frecvenţele de lucru. În plus, 6x86 mai posedă un mod de suspendare pe nivel scăzut, posibilitatea de a întrerupe tactul şi modul de management al sistemului (SMM) pentru aplicaţiile sensibile la alimentare.

Principalele blocuri funţionale Procesorul Cyrix 6x86 conţine cinci mari blocuri funcţionale (Fig. 3): -Unitatea întreagă (Integer Unit - IU) , -Unitatea cache (Cache Unit) , -Unitatea de gestionare a memoriei (Memory Management Unit - MMU) , -Unitatea în virgulă flotantă (Floating Point Unit - FPU) , -Unitatea de interfaţă cu magistrala (Bus Interface Unit - BIU).

Instrucţiunile sunt executate în cele două benzi de asamblare întregi (X şi Y) şi în unitatea în virgulă flotantă. Cache-ul conţine cele mai recent utilizate date şi instrucţiuni pentru a permite accese rapide la informaţii din partea IU şi FPU. Adresele fizice sunt calculate de MMU şi sunt trimise unitaţii cache şi unităţii de interfaţă cu magistrala. BIU oferă o interfaţă între placa sistem externă şi unitaţile interne ale procesorului.

Unitatea întreagă Unitatea de calcul cu numere întregi oferă o execuţie paralelă a instrucţiunilor în două

benzi de asamblare pentru numere întregi cu şapte nivele (Fig. 4). Fiecare din cele două benzi de asamblare (X şi Y) poate procesa simultan câteva instrucţiuni. Benzile de asamblare întregi conţin următoarele nivele de prelucrare: -aducerea codului instrucţiunii (Instruction Fetch IF) , -primul decodificator pentru instrucţiuni (Instruction Decode �1 ID1) , -al doilea decodificator pentru instrucţiuni (Instruction Decode 2 ID2) , -primul bloc de � �

8

calculare a adresei (Address Calculation 1 AC1) , -al doilea bloc de calculare a adresei (Address �Calculation 2 AC2) , -execuţie (Execute EX) , -writeback (WB) (Fig. 4). � �Nivelul de aducere al codului instrucţiunii (IF) este împărţit de cele două benzi de asamblare, aduce câte 16 octeţi de cod din unitatea cache într-un singur ciclu de tact. În acest nivel se caută orice instrucţiune de salt ce poate apare în fluxul de cod şi poate afecta secvenţierea normală a programului. Dacă este detectată o instrucţiune de salt necondiţionat sau una de salt condiţionat, logica de prezicere a salturilor din acest nivel generează o posibilă adresă destinaţie pentru instrucţiunea de salt. Apoi IF aduce codul instrucţiunilor începând cu această adresă.

Funcţia de decodificare a codului instrucţiunii este realizată de nivelele ID1 şi ID2. Nivelul ID1, folosit de ambele benzi de asamblare, evaluează şirul de octeţi de cod transmis de nivelul IF şi determină numărul de octeţi pentru fiecare instrucţiune. Acest nivel poate trimite cel mult două instrucţiuni într-un impuls de tact nivelului ID2, câte una pentru fiecare bandă de asamblare.

Cele două nivele ID2 decodifică instrucţiunile şi le trimite uneia din cele două benzi de asamblare X sau Y spre execuţie. Banda de asamblare este aleasă bazată pe tipul instrucţiunilor aflate deja în fiecare bandă şi cât de repede se presupune că se vor termina. Funcţia de calculare a adreselor este realizată tot în două nivele: AC1 şi AC2. Dacă instrucţiunea are o referinţă la un operand în memorie, AC1 calculează o adresă de memorie liniară pentru instrucţiune.

Nivelul AC2 realizează toate funcţiile de gestiunea memoriei cerute, accesele la cache şi accesele la setul de registre. Dacă AC2 detectează o instrucţiune în virgulă flotantă, aceasta este trimisă spre prelucrare unităţii FPU.

În nivelul de execuţie (EX), se execută instrucţiunile folosind operanzii primiţi din nivelul AC2. Nivelul writeback (WB) este ultimul din unitatea de lucru cu numere întregi. În acest nivel sunt stocate rezultatele execuţiei sau în registre sau în tamponul de scriere din unitatea cache.

Procesarea în inordine Dacă o instrucţiune este executată mai repede decât instrucţiunea precedentă din cealaltă

bandă de asamblare, instrucţiunile sunt completate în inordine. Toate instrucţiunile sunt prelucrate în ordine până la nivelul EX. În timp ce în nivelele EX şi WB instrucţiunile pot fi executate în inordine.

Dacă există dependenţe de date între cele două instrucţiuni, este necesară intervenţia unui bloc care să asigure execuţia corectă a programului. Astfel, chiar dacă instrucţiunile sunt executate în inordine, excepţiile şi scrierile din cadrul instrucţiunilor sunt întotdeauna efectuate în ordinea cerută de program.

Selectarea benzii de execuţie În majoritatea cazurilor, instrucţiunile sunt prelucrate în oricare din cele două benzi de asamblare şi nu există constrângeri cu privire la tipul instrucţiunilor executabile în paralel în cele două benzi de asamblare. Însă, unele instrucţiuni pot fi prelucrate doar de banda de asamblare X: -instrucţiunile de salt, -instrucţiunile în virgulă flotantă, -instrucţiunile exclusive. Instrucţiunile de salt şi cele în virgulă flotantă pot fi executate în paralel cu o altă instrucţiune ce poate fi executată în banda Y. Instrucţiunile exclusive nu pot fi executate în paralel cu nici o altă instrucţiune. Aceste instrucţiuni necesită accese multiple la memorie. Chiar dacă aceste instrucţiuni sunt executate exclusiv, este folosit hardware-ul din cele două benzi de asamblare pentru a se accelera completarea instrucţiunii. În continuare sunt înşirate tipurile de instrucţiuni exclusive ale procesorului 6x86: -încărcarea segmentelor în modul protejat, -accesele la registrele speciale (registrele de control, debug şi test) , -instrucţiunile pe şiruri, -înmulţirea şi împărţirea, -accesele la porturile I/O, -PUSHA şi POPA, -salturile intersegment, apelurile de proceduri şi ieşirea din proceduri intersegment.

9

Soluţionarea dependenţelor de date Când două instrucţiuni care sunt executate în paralel accesează aceeaşi dată sau acelaşi registru, poate apare una din următoarele tipuri de dependenţe de date: -citire după scriere (Read-After-Write - RAW) , -scriere după citire (Write-After-Read - WAR) , -scriere după scriere (Write-After-Write - WAW).

Dependenţele între date în mod normal necesită serializarea execuţiei instrucţiunilor implicate. Însă, 6x86 implementează următoarele trei mecanisme ce permit execuţia paralelă a instrucţiunilor ce conţin dependenţe între date: -redenumirea registrelor (Register Renaming) , -înaintarea datelor (Data Forwarding) , -evitarea datelor (Data Bypassing). În continuare, se vor descrie pe scurt aceste meacnisme.

Redenumirea registrelor Procesorul Cyrix 6x86 conţine 32 registre fizice de uz general. Fiecare din cele 32 de

registre din fişierul de registre poate fi desemnat a fi unul din registrele de uz general din arhitectura x86 (EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, EBP şi ESP). Pentru fiecare operaţie de scriere într-un registru este selectat un nou registru fizic, pentru a se reţine temporar şi data precedentă. Redenumirea registrelor elimină efectiv toate dependinţele WAW şi WAR. Pentru programator este transparent acest mod de redenumire a registrelor; este transparent atât pentru sistemul de operare, cât şi pentru programele aplicaţie.

Exemplul 1. Redenumirea registrelor elimină dependenţele de tipul scriere după citire (WAR). O dependenţă de tip WAR apare atunci când prima dintr-o pereche de instrucţiuni citeşte un registru logic şi a doua instrucţiune scrie în acelaşi registru. Acest tip de dependenţă este ilustrat de perechea de instrucţiuni de mai jos: banda X banda Y (1) MOV BX, AX (2) ADD AX, CX (BX <- AX) (AX <- AX + CX)

(Ordinea iniţială din program a instrucţiunilor este arătată de numerele din paranteze.) În absenţa redenumirii registrelor, instrucţiunea ADD din banda de asamblare Y ar trebui să aştepte până când instrucţiunea MOV din banda de asamblare X ar citi registrul AX. Însă, procesorul 6x86 evită blocarea benzii de asamblare într-o astfel de situaţie. Pe măsură ce este executată fiecare instrucţiune, rezultatele sunt plasate într-un nou registru fizic, pentru a evita posibilitatea suprascrierii unei valori a unui registru logic şi pentru a permite execuţia în paralel a două instrucţiuni fără blocare (fără a fi necesară nici o secvenţiere la accesarea aceleiaşi resurse) (Tab.1). Exemplul 2. Redenumirea registrelor elimină dependenţele de tipul scriere după scriere (WAW) O dependenţă WAW apare când două instrucţiuni consecutive realizează scrierea în acelaşi registru logic. Acest tip de dependenţă este ilustrat de:

banda X banda Y (1) ADD AX, BX (2) MOV AX, [mem] (AX <- AX + BX) (AX <- [mem]) Fără denumirea registrelor instrucţiunea MOV din banda de asamblare Y ar trebui să fie întreruptă pentru a garanta că instrucţiunea ADD din banda X şi-a depus rezultatul în AX (Tab.2).

Înaintarea datelor (Data Forwarding) Doar redenumirea registrelor, nu poate elimina dependenţele de tipul citire după scriere

(RAW). 6x86 foloseşte două tipuri de data forwarding împreună cu redenumirea registrelor pentru a elimina acest tip de dependenţe: -înaintarea operandului (operand forwarding), - apare când prima dintr-o pereche de instrucţiuni efectuează o citire din registru sau memorie iar această dată este necesară celei de-a doua instrucţiuni. CPU execută operaţia de citire şi furnizează data citită ambelor instrucţiuni; -înaintarea rezultatului (result forwarding) - apare atunci când prima dintr-o pereche de instrucţiuni execută o operaţie (cum ar fi ADD) iar rezultatul ei este citit de o a

10

doua instrucţiune. CPU-ul execută operaţia primei instrucţiuni şi depune rezultatul operaţiei în destinaţiile ambelor instrucţiuni simultan. Exemplul 3. Înaintarea operandului elimină dependenţa de tipul RAW O dependenţă de tipul RAW apare când prima dintr-o pereche de instrucţiuni realizează o scriere iar a doua instrucţiune citeşte acelaşi registru.

banda X banda Y (1) MOV AX, [mem] (2) ADD BX, AX (AX <- [mem]) (BX <- AX + BX) Înaintarea operandului poate apare doar dacă prima instrucţiune nu modifică valoarea iniţială a datei (Tab. 3). Exemplul 4. Înaintarea rezultatului elimină dependenţa de tipul RAW O dependenţă de tipul RAW apare când prima dintr-o pereche de instrucţiuni realizează o scriere iar a doua instrucţiune citeşte acelaşi registru.

banda X banda Y (1) ADD AX, BX (2) MOV [mem], AX (AX <- AX + BX) ([mem] <- AX) A doua instrucţiune trebuie să fie o instrucţiune de transfer iar destinaţia ei poate fi sau un registru sau o locaţie de memorie (Tab. 4).

Evitarea datelor (Data Bypassing) Pe lângă redenumirea registrelor şi înaintarea datelor, 6x86 conţine o a treia tehnică de

eliminare a dependenţelor de date, denumită evitarea datelor. Aceasta reduce scăderilor în performanţă ale acelor dependenţe de tipul RAW din memorie ce nu pot fi eliminate cu ajutorul înaintării datelor.

Evitarea datelor apare când prima dintr-o pereche de instrucţiuni scrie în memorie şi următoarea citeşte aceeaşi dată din memorie. 6x86 reţine data din prima instrucţiune şi o pasează celeilalte instrucţiuni, astfel eliminându-se un ciclu de citire din memorie. Exemplul 5. Evitarea datei în dependenţa de tipul RAW În acest exemplu, dependenţa de tipul RAW apare când prima instrucţiune efectuează o scriere în memorie iar instrucţiunea următoare citeşte aceeaşi locaţie de memorie (Tab. 5). banda X banda Y (1) ADD [mem], AX (2) SUB BX, [mem] ([mem] <- [mem] + AX) (BX <- BX - [mem]) Controlul ramificaţiilor

În programe instrucţiunile de salt apar în proporţie de 20-25%. Când fluxul de secvenţiere normală al programului se schimbă datorită unei instrucţiuni de salt, nivelele benzilor de asamblare trebuie blocate până când CPU-ul calculează adresa, aduce şi decodifică noul flux de instrucţiuni. Procesorul Cyrix 6x86 minimizează degradarea în performanţă şi latenţa introduse de instrucţiunile de salt prin folosirea conceptelor de prezicere a salturilor şi execuţie speculativă.

Prezicerea salturilor Procesorul 6x86 foloseşte un tabel al adreselor destinaţie (Branch Target Buffer - BTB) cu

256 de intrări, set asociativ pe 4 căi, pentru menţinerea adreselor destinaţie ale instrucţiunile de salt şi a altor informaţii necesare prezicerii acestor salturi. În timpul aducerii codului instrucţiunii sunt căutate instrucţiunile de salt în fluxul de instrucţiuni. Dacă este descoperită o instrucţiune de salt necondiţionat, CPU-ul accesează BTB pentru a afla adresa destinaţie a instrucţiunii de salt. Dacă această adresă există în BTB, CPU-ul începe să aducă instrucţiunile de la noua adresă.

În cazul salturilor condiţionate, BTB mai menţine o serie de informaţii cu privire la istoricul efectuării saltului respectiv (pentru a se putea lua decizia de efectuare sau nu a saltului). Dacă instrucţiunea de salt condiţionat este găsită în BTB, 6x86 începe aducerea instrucţiunilor de la adresa prezisă. Dacă instrucţiunea nu este găsită în BTB, 6x86 prezice neexecutarea saltului şi

11

aducerea instrucţiunilor va continua cu adresa următoare. Decizia de efectuare sau nu a saltului este luată pe baza unui algoritm de prezicere a salturilor.

Odată ce a fost adus codul unei instrucţiuni de salt condiţionat, aceasta este decodificată şi distribuită spre execuţie benzii de asamblare X. Instrucţiunea trece prin nivelele benzii de asamblare X şi este terminată sau în nivelul EX sau în WB, în funcţie de instrucţiunea care a setat indicatorii de condiţii: -dacă instrucţiunea care a setat indicatorii de condiţii este executată în paralel cu instrucţiunea de salt condiţionat, atunci aceasta este terminată în nivelul WB, -dacă instrucţiunea care a setat indicatorii de condiţii a fost executată înaintea instrucţiunii de salt, atunci aceasta se va termina în EX.

Instrucţiunile de salt condiţionat corect prezise se vor executa într-un singur impuls de tact. Dacă după terminarea execuţiei instrucţiunii de salt condiţionat s-a detectat o prezicere eronată a saltului, CPU-ul goleşte benzile de asamblare şi începe execuţia de la adresa corectă. Procesorul 6x86 în cazul unei instrucţiuni de salt condiţionat aduce în avans atât instrucţiunea prezisă cât şi cealaltă, dar o trimite benzii de asamblare spre execuţie doar pe cea prezisă. Astfel că, în cazul unei preziceri eronate, instrucţiunea de la adresa neprezisă nu va mai fi citită din cache, deoarece a fost adusă deja. Dacă instrucţiunea de salt condiţionat a fost rezolvată în nivelul EX, atunci întârzierea în cazul unei preziceri eronate este de patru impulsuri de tact, iar dacă instrucţiunea de salt a fost rezolvată doar în WB, atunci întârzierea este de cinci impulsuri de tact. Deoarece instrucţiunea de revenire dintr-o subrutină (RET) este dinamică, procesorul 6x86 menţine adresele pentru aceste instrucţiuni într-o stivă cu opt intrări. Adresa de revenire este introdusă în stiva adreselor de revenire de către instrucţiunea CALL, şi este scoasă de către instrucţiunea RET corespunzătoare.

Execuţia speculativă Procesorul 6x86 are posibilitatea de a executa speculativ instrucţiunile următoare unei

instrucţiuni în virgulă flotantă sau a unei instrucţiuni de salt. Execuţia speculativă permite benzilor de asamblare să execute continu instrucţiuni după un salt, fără a fi necesară blocarea benzii de asamblare până la obţinerea rezultatului execuţiei instrucţiunii de salt condiţionat. Acelaşi mecanism este folosit pentru a se executa instrucţiuni în virgulă flotantă în paralel cu instrucţiunile de numere întregi.

Procesorul are posibilitatea de execuţie în patru nivele de speculaţie. După generarea unei noi adrese prin mecanismul de predicţie, CPU-ul salvează starea curentă (registrele, indicatorii de condiţii, etc.), incrementează numărătorul nivelului de speculaţie şi începe execuţia fluxului de instrucţiuni prezis.

Odată ce instrucţiunea de salt a fost rezolvată, CPU-ul decrementează nivelul de speculaţie. Pentru un salt corect prezis este ştearsă starea resurselor salvate la intrarea în nivelul de speculaţie curent. Pentru un salt prezis eronat, procesorul 6x86 generează adresa corectă pentru următoarea instrucţiune şi foloseşte valorile de stare salvate pentru a restaura starea curentă, într-un singur impuls de tact.

Pentru a se menţine compatibilitatea, nu sunt permise scrierile în memorie sau cache, până când nu este rezolvată instrucţiunea de salt. Execuţia speculativă continuă până când apare una din următoarele condiţii: -este decodificată o nouă instrucţiune de salt sau de calcul în virgulă flotantă şi nivelul de speculaţie este patru (maximul) , -apare o excepţie sau o eroare, -tamponul de scriere este plin, -se încearcă modificarea unei resurse a cărei stare nu a fost salvată (registrele segment, indicatorii sistem).

Cache-ul unificat de date şi instrucţiuni Procesorul Cyrix 6x86 conţine un cache unificat şi un cache de instrucţiuni (Fig. 5).

Cache-ul unificat cu dimensiunea de 16Ko funcţionează ca un cache primar (L1) de date şi ca un cache secundar (L2) de instrucţiuni. Configurat ca un cache set-asociativ pe patru căi, conţine până la 16Ko de cod şi date în 512 linii. Cache-ul este dual-port şi permite executarea a două din

12

operaţiile următoare în paralel: -citirea unui cod de instrucţiune, -citirea unei date (de către banda X, banda Y sau FPU) , -scrierea unei date (de către banda X, banda Y sau FPU).

Acest cache foloseşte un algoritm de replasare pseudo-LRU (Last Recently Used) şi poate fi configurat să aloce o nouă linie de cache doar la un miss de citire, sau şi la citire şi la scriere. Cache-ul de instrucţiuni de 256 octeţi complet asociativ serveşte drept cache de instrucţiuni primar (L1). Cache-ul de instrucţiuni este încărcat din cache-ul unificat prin magistrala de date internă. Citirile codurilor de instrucţiuni din unitatea pentru numere întregi care se găsesc în cache-ul de instrucţiuni nu mai accesează cache-ul unificat. Dacă instrucţiunea nu este găsită în cache-ul de instrucţiuni, linia din cache-ul unificat care conţine instrucţiunea respectivă, este transferată atât cache-ului de instrucţiuni cât şi unităţii pentru numere întregi.

Acest cache foloseşte tot algorimtul de replasare pseudo-LRU. Pentru a se asigura operarea corectă în cazul codului automodificabil, orice scriere în cache-ul unificat este verificată cu conţinutul cache-ului de instrucţiuni. Dacă a fost modificată o locaţie care este prezentă şi în cache-ul de instrucţiuni, atunci linia ce conţine respectiva locaţie este dezactivată.

Unitatea de gestionare a memoriei Unitatea de gestionare a memoriei (Memory Management Unit - MMU) a procesorului

Cyrix 6x86, prezentată în Fig. 6, translatează adresele liniare furnizate de IU într-o adresă fizică, pentru a putea fi utilizată în continuare de cache şi interfaţa cu magistrala. MMU include două mecanisme de paginare, un mecanism tradiţional şi un mecanism specific lui 6x86 cu pagini de dimensiuni variabile (Fig. 6).

Mecanismul de paginare cu dimensiunea paginilor variabilă Acest mecanism de paginare permite programelor să mapeze pagini cu dimensiunea între

4Ko şi 4Go. Folosirea paginilor de dimensiuni mari poate duce la sporirea performanţei unor anumite aplicaţii.

Mecanismul tradiţional de paginare Mecanismul tradiţional de paginare a fost îmbunătăţit la 6x86 prin adăugarea unui cache

pentru tabelul directorilor (Directory Table Entry -DTE) şi un TLB victimă. TLB-ul principal este cu mapare directă şi conţine 128 de intrări pentru tabelul paginilor. Cache-ul DTE cu patru intrări complet asociative conţine accesele cele mai recente la DTE.

TLB-ul victimă conţine liniile din TLB principal care au fost înlocuite datorită unui miss în TLB. Dacă se face referirea la o pagină ce are PTE-ul în TLB-ul victimă, linia aceasta este schimbată cu o linie din TLB-ul primar.

Unitatea în virgulă flotantă Interfaţa dintre unitatea în virgulă flotantă (FPU) a procesorului 6x86 şi unitatea pentru

numere întregi este realizată printr-o magistrală internă pe 64 de biţi. Setul de instrucţiuni FPU al procesorului 6x86 este compatibil x87 şi aderă standardului IEEE-754. Procesorul Cyrix 6x86 execută instrucţiunile întregi în paralel cu instrucţiunile în virgulă flotantă. Instrucţiunile întregi pot fi executate în inordine cu respectarea instrucţiunilor FPU.

Aşa cum s-a mai spus, instrucţiunile FPU sunt întotdeauna executate în banda de asamblare X. Nivelul pentru calculul adresei din banda X verifică apariţia excepţiilor de gestionare a memoriei şi accesează operanzii din memorie folosiţi de FPU. Dacă nu apare nici o excepţie, se salvează starea curentă a procesorului în AC2 şi trimite instrucţiunea în virgulă flotantă spre execuţie FPU-ului. Apoi unitatea centrală poate executa orice instrucţiune întreagă următoare, speculativ şi în inordine.

Unitatea centrală 6x86 poate trimite până la patru instrucţiuni FPU în coada de aşteptare a FPU. CPU-ul continuă cu execuţia speculativă şi în inordine până când apare una dintre condiţiile ce cauzează oprirea execuţiei speculative. Pe măsură ce FPU termină de executat o instrucţiune în virgulă flotantă, este decrementat nivelul speculativ şi sunt şterse valorile de stare salvate la

13

începutul acestei instrucţiuni. Unitatea în virgulă flotantă mai conţine şi un set de patru tampoane de scriere pentru a preveni întreruperile datorate scrierilor speculative.

Procesoarele Cyrix 6x86MX şi MII Aceste procesoare au la bază nucleul procesorului 6x86, îmbunătăţit cu cele 57

instrucţiuni multimedia noi, compatibile cu tehnologia MMX. În plus, 6x86MX şi MII lucrează la frecvenţe mai mari, conţin un cache de dimensiune mai mare, un tampon destinat translatării adreselor liniare în adrese fizice (TLB) pe două nivele şi un cache destinat adreselor de salt îmbunătăţit (Fig. 7).

Pentru a oferi suportul pentru operaţiile multimedia, cache-ul poate fi transformat într-o memorie RAM scratchpad. Această memorie funcţionează ca o memorie privată pentru CPUşi nu participă în operaţiile cache.

Evoluţia procesoarelor Până unde se poate merge în direcţia miniaturizării şi creşterii performanţelor?

O privire asupra dezvoltării procesoarelor de la origini până în prezent ne poate permite să caracterizăm arhitecturile microprocesoarelor contemporane şi chiar să încercăm să prevedem cum vor arată cele de mâine.

Am întâlnit de mai multe ori un banc pe Internet, care spunea că, dacă maşinile ar fi evoluat în aceeaşi măsură cu calculatoarele, acum ar fi mers 120 de kilometri cu benzina dintr-o brichetă şi ar fi costat cât o pâine. Pe de altă parte, un contra-banc, din partea industriei automobilistice, ofensate, zicea apoi că, dacă ar fi evoluat la fel, maşina ar fi refuzat să mai meargă de câteva ori pe zi, şi ar fi trebuit să o duci înapoi în garaj ca să repornească.

Adevărul este că progresele făcute de tehnologia calculatoarelor sunt absolut uluitoare; ajunge să îţi cumperi un calculator nou după doi ani ca să fii impresionat de câştigul de performanţă înregistrat. Sporul de performanţă se datorează unor procesoare din ce în ce mai sofisticate şi mai rapide, şi unor memorii de capacităţi din ce în ce mai mari.

Răspunzătoare pentru creşterea exponenţială a performanţei sunt însă în cea mai mare măsură microprocesoarele. În acest articol vom arunca o privire asupra evoluţiei microprocesoarelor de la origini până în prezent. Vom încerca apoi să caracterizăm arhitecturile procesoarelor contemporane şi să extrapolăm din datele la dispoziţie, speculând despre unele din posibilele evoluţii viitoare.

Trebuie să atrag de la început atenţia că nu am însuşiri paranormale şi, ca atare, nu sunt profet. Domeniul tehnologiilor de calcul este extraordinar de volatil şi se mişcă cu o viteză fantastică; orice previziune este cel puţin hazardată. De altfel caseta "Performanţe - estimări" ilustrează acest fapt, contrapunând previziunile din urmă cu câţiva ani ale unei organizaţii extrem de prestigioase, Semiconductor Industry Association (SIA, http://www.semichips.org/), cu realitatea. Deci nu vă aşteptaţi de la mine la mai mult. Am mai publicat în PC Report o serie întreagă de articole despre arhitectura procesoarelor moderne, pe care le voie cita ocazional; toate acestea sunt disponibile din pagina mea de web. Articolul de faţă va fi însă mai superficial. Există o cantitate enormă de informaţie pe web. În acest articol am folosit în mod repetat informaţii de la http://bwrc.eecs.berkeley. edu/CIC/, CPU Info Center.

Aspecte economice Un istoric interesant al diferitelor idei arhitecturale din microprocesoare puteţi găsi pe

web la http://bwrc.eecs.berkeley.edu/CIC/archive/ cpu_history.html. Primul microprocesor a fost creat de firma Intel în 1971. Numele său era Intel 4004, şi era un procesor pe 4 biţi. Apariţia primului microprocesor a fost un pas cu uriaşe consecinţe în evoluţia ulterioară a sistemelor de calcul. Diferenţa între microprocesor şi metodele îndeobşte folosite era că procesorul strânge pe o singură pilulă de siliciu toate unităţile funcţionale importante necesare

14

executării programelor; fiind toate strâns integrate, comunicaţia între ele este rapidă şi eficace, permiţând dintr-o dată un salt calitativ. Nu mai puţin importantă este reducerea de cost care urmează unei astfel de integrări. Cu siguranţă că principalul motiv al evoluţiei explozive a tehnologiei circuitelor integrate nu este de natură tehnologică, ci economică: spirala preţurilor din ce în ce mai scăzute face echipamentele de calcul din ce în ce mai accesibile, cererea creşte, ducând la venituri mai ridicate pentru fabricanţi, care investesc mai mult în cercetare/dezvoltare şi linii tehnologice, obţinând densităţi mai mari, permiţând integrarea mai multor circuite precum şi costuri şi mai scăzute. Cu toată scăderea de preţ, veniturile globale ale industriei semiconductoarelor au crescut în mod galopant: numai anul trecut vânzările globale au fost de 149 de miliarde de dolari!

Esenţial pentru a menţine această spirală este faptul că echipamentele de calcul măresc enorm productivitatea muncii, direct sau indirect: de aici cererea crescândă. Iar experţii afirmă că acesta este doar începutul şi că în viitor fiecare individ va depinde de zeci de dispozitive de calcul în fiecare clipă. Nu suntem prea departe de acest punct: chiar în ziua de azi, o maşină modernă are în medie 15 microprocesoare, care controlează, reglează şi diagnostichează tot felul de parametri, de la injecţie până la frâne.

Nu pot să mă abţin să remarc că Statele Unite ale Americii atribuie o treime din creşterea venitului naţional brut în anul trecut doar tehnologiilor informaţionale, care însă ocupă doar 8% din forţa de muncă. În foarte mare măsură, tehnologia informaţiei este responsabilă pentru fenomenala dezvoltare economică pe care Statele Unite o traversează în aceşti ani.

Aspecte cantitative Să lăsăm acum deoparte economia, şi să aruncăm o privire asupra evoluţiei unor parametri

ai procesoarelor de-a lungul timpului. Tabela "Cronologia Intel" prezintă evoluţia generaţiilor succesive ale celei mai proeminente familii de procesoare, ale firmei Intel.

Ultima coloană din tabel şi figura "Performanţe - estimări" arată care este impactul miniaturizării: această coloană indică dimensiunea de bază (feature size), care poate fi văzută ca fiind dimensiunea unui tranzistor. Orice reducere a acestei valori are un impact cvadratic, pentru că suprafaţa creşte cu pătratul laturii. O reducere de la 2 microni la 1,5 (50%) măreşte deci suprafaţa efectivă cu 77% (4/2,25 = 1,77).

Din fericire, reducerea dimensiunilor mai are încă o consecinţă foarte importantă: traseele pe care trebuie să le parcurgă curentul electric între dispozitive devin mai scurte, deci se pot parcurge mai rapid. Proiectanţii pot face deci procesorul să funcţioneze cu un ceas mai rapid. Observaţie: Majoritatea covârşitoare a procesoarelor contemporane funcţionează în mod sincron: întreaga lor funcţionare este orchestrată de un tact de ceas, care garantează că feluritele părţi sunt sincronizate. Din ce în ce mai mult însă se tinde spre scheme cu multiple semnale de ceas, sau chiar scheme asincrone. Nu ne vom ocupa însă de aceste evoluţii în textul acestui articol.

Faptul că avem siliciu la dispoziţie pentru a implementa mai mulţi tranzistori înseamnă că: 1). Putem muta mai multe circuite auxiliare pe acelaşi cip. Evoluţia procesoarelor

cunoaşte câteva salturi calitative: când miniaturizarea făcea posibilă integrarea unui nou dispozitiv pe acelaşi circuit integrat, se realiza un salt de performanţă. Astfel, au fost integrate succesiv: unităţi din ce în ce mai mari de procesare (8, 16, 32, acum 64 de biţi), coprocesoare aritmetice, unităţi de management al memoriei, cache-uri de nivel 1 şi chiar 2;

2). Designerii folosesc tranzistorii suplimentari pentru a construi circuite mai sofisticate, care pot executa mai repede şi mai eficient programele. Metoda fundamentală folosită este de a face mai multe lucruri în paralel.

Împreună aceste trei fenomene (viteza ceasului, integrarea pe o singură pastilă şi exploatarea paralelismului) contribuie la creşterea performanţei totale a procesoarelor. Aşa cum am povestit şi cu alte ocazii, măsurarea performanţei unui calculator se face evaluând sistemul pe mai multe programe (deci performanţa depinde foarte mult şi de compilatorul folosit), care de

15

obicei fac parte din suite de teste standardizate (benchmark suites). Cele mai folosite pentru a evalua procesoare sunt cele din seria SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation, http:// www.specbench.org). Nu ne va interesa acum prea tare ce reprezintă numerele acestea; cert este că cu cât sunt mai mari, cu atât e mai bine. Graficul din figura "Performanţe - SPEC" arată evoluţia performanţei procesoarelor în ultimii 10 ani, în termeni SPEC. Evoluţia urmăreşte aproximativ o curbă exponenţială: în fiecare an performanţa creşte cu 60%.

Tehnologii arhitecturale Aşa cum am ilustrat în seria mea de articole intitulate "Arhitectura avansată a

procesoarelor", o mulţime de inovaţii tehnologice au fost introduse una după alta în arhitecturi; de fapt intenţionez să continui această serie şi în viitor, pentru că mai sunt de prezentat şi alte mecanisme importante.

Îmi permit să prezint în continuare viziunea profesorului John Hennessy, de la universitatea Stanford, aşa cum a expus-o în prelegerea pe care a ţinut-o ca invitat la Federated Computer Research Conferences, în mai 1999.

Hennessy vede două tehnologii arhitecturale ca fiind esenţiale: exploatarea paralelismului la nivel de instrucţiune (Instruction Level Parallelism, ILP) şi ierarhii sofisticate de memorie (cache-uri). Să spunem câteva cuvinte despre fiecare: ILP

Paralelismul la nivel de instrucţiune constă în independenţa instrucţiunilor din programe una de alta, ceea ce ne permite să executăm mai multe instrucţiuni simultan. Am vorbit altădată pe larg despre paralelismul la nivel de instrucţiune; să observăm că toate procesoarele contemporane îl exploatează prin două forme:

Execuţia pe bandă de asamblare (pipeline) a instrucţiunilor succesive; Execuţia în paralel a instrucţiunilor independente: procesoarele de tip VLIW (very long instruction word) aleg la compilare care instrucţiuni merg în paralel, iar procesoarele superscalare fac această alegere în timpul execuţiei.

Astfel, în 1985 au apărut primele procesoare cu banda de asamblare, în 1990 primele procesoare de tip VLIW, iar în 1995 procesoare foarte sofisticate superscalare, care pot executa instrucţiunile în ordini foarte diferite de cea din program (out-of-order execution).

Cache-uri Am scris în repetate rânduri despre cache-uri în PC Report (de pildă martie 1997 şi

noiembrie 1998). Aici vom arunca doar o privire superficială asupra lor; scopul nostru este de a înţelege de ce cache-urile joacă un rol fundamental în creşterea performanţei. Figura "Performanţe - memorii şi procesoare" ne oferă cheia: deşi atât procesoarele cât şi memoriile cresc constant în viteză, creşterea procesoarelor este cu 50% mai rapidă decât a memoriilor. Ca atare există o disparitate crescândă între nevoile de date (şi instrucţiuni) ale procesorului şi ceea ce memoriile pot oferi. Durata unui acces la memorie ajunge la zeci de cicli de ceas pentru procesoarele contemporane. Întârzierea accesului este şi mai exacerbată în cazul sistemelor care au mai multe procesoare, în care caz timpii de acces la date pot ajunge la mii de cicli. Din această cauză se construiesc cache-uri, care sunt memorii mai mici şi mai rapide, care se plasează între procesor şi memoria principală, şi în care sunt aduse datele pentru prelucrare. Proiectanţii au reuşit să sporească eficacitatea cache-urilor folosind două metode: (a) Prin folosirea unor cache-uri din ce în ce mai mari, plasate din ce în ce mai aproape de procesor. Această evoluţie este clar vizibilă:

Primele procesoare nu aveau nici un fel de cache, pentru că memoriile erau suficient de rapide pentru a le servi cu date. În 1980 au apărut cache-uri (L1) sub forma unor circuite speciale, care în 1984 au fost integrate pe aceeaşi pilulă de siliciu cu procesorul central, după care (1986) a apărut un al doilea nivel de cache (L2), mai mare şi ceva mai lent, care în procesoarele moderne

16

(1995) este la rândul lui adesea integrat cu circuitul microprocesorului, pentru a permite un acces rapid. Au apărut nivele terţiare de cache (1999). (b) Pe de altă parte metodele de management ale cache-urilor sunt din ce în ce mai sofisticate: Au apărut cache-uri care servesc procesorul de îndată ce primul cuvânt a sosit, chiar dacă restul sunt pe drum (early restart, 1992), cache-uri care nu blochează procesorul când datele lipsesc, ci îi permit să continue execuţia (non-blocking, 1994) şi tot felul de alte tehnologii sofisticate, pe care le-am expus în alte părţi (cache-uri victimă, buffere de scriere, instrucţiuni speciale (prefetching) de management al cache-ului etc.). Tot aici se cuvine să menţionăm multiprocesoarele simetrice şi protocoalele de coerenţă ale cache-urilor pentru astfel de sisteme; toate procesoarele moderne sunt construite pentru a fi folosite în sisteme multi-procesor, şi includ astfel de dispozitive.

Arhitecturile contemporane Astfel, urmărind evoluţia arhitecturilor, am ajuns până în ziua de azi. Vom încerca să

caracterizăm sumar starea arhitecturilor, după care vom arunca o privire asupra unora din direcţiile viitoare.

Hardware şi software. Istoria modernă a procesoarelor contrapune două paradigme pentru creşterea performanţei, bazate pe software şi respectiv pe hardware. Aparent, un articol despre arhitectura procesoarelor nu are nimic de-a face cu softul. Nimic mai greşit: la ora aceasta există o simbioză totală între hardware şi software. Procesoarele se proiectează odată cu compilatoarele care le folosesc iar relaţia dintre ele este foarte strânsă: compilatorul trebuie să genereze cod care să exploateze caracteristicile arhitecturale, altfel codul generat va fi foarte ineficace.

Metodele de creştere a performanţei cu ajutorul compilatoarelor se numesc şi statice, pentru că programul este analizat şi optimizat o singură dată, înainte de a fi pornit în execuţie. Metodele bazate pe hardware se numesc dinamice, pentru că sunt aplicate în timp ce programul se execută. Istoria arhitecturilor contrapune mereu cele două paradigme: de exemplu dezbaterea iniţială RISC/CISC era de aceeaşi natură, ca şi dezbaterea între superscalar şi VLIW, pe care am menţionat-o deja în acest text.

Notă: În anii '80 a apărut ideea de a face procesoarele mult mai simple pentru a le permite să meargă mai repede. Astfel de arhitecturi au fost numite RISC: Reduced Instruction Set Computer, prin contrast cu celelalte, Complex ISC.

De fapt, aşa cum menţionam şi în alte articole (de exemplu în PC Report din iunie 1999), există lucruri care se pot face numai static şi există lucruri care se pot face numai dinamic. Aşa că de fapt, chiar arhitecturile care pornesc la una din extreme, tind să conveargă către folosirea unui amestec de trăsături din ambele domenii:

La ora actuală distincţia RISC/CISC aproape că s-a estompat. De exemplu, Pentium, un procesor tipic CISC, de fapt traduce în mod automat instrucţiunile în instrucţiuni de tip RISC în hardware, după care le execută. Pe de altă parte, toate procesoarele RISC au căpătat extensii la setul de instrucţiuni (gen CISC) pentru a le mări eficacitatea; de pildă toate procesoarele au extensii speciale pentru multimedia.

De asemenea, graniţele dintre super-scalar şi VLIW tind să se estompeze, fiecare împrumutînd din tehnologiile celuilalt. Cu siguranţă că un model mixt este preferabil, pentru că poate lua ce e mai bun din fiecare tehnologie.

Crusoe Se cuvine să atragem atenţia asupra unei recrudescenţe a "luptei" sistemelor pure: anul

acesta compania Transmeta a anunţat apariţia unui nou procesor, numit Crusoe, care exploatează la maximum tehnologiile statice (compilarea). Compania Transmeta a făcut mare vâlvă, nu atât prin procesorul lor, care poate simula alte procesoare, inclusiv cele ale firmei Intel, ci prin faptul

17

că angajează pe cel mai faimos programator al planetei, Linus Torvalds, creatorul sistemului de operare Linux.

Transmeta a lansat Crusoe cu mare pompă în luna ianuarie; compania predică întoarcerea la simplitate (care a fost sugerată atât de curentul RISC, cât şi de modelele VLIW), în care hardul este simplu şi rapid iar compilatorul duce greul. Echipa care a lucrat la Transmeta este compusă în mare măsură din ingineri plecaţi de la IBM: IBM a lucrat la o versiune de procesor PowerPC care putea face exact acelaşi lucru: putea executa în mod nativ cod x86 (adică compatibil Intel), dar proiectul lor a fost întrerupt deşi era într-o stare foarte avansată, aparent din motive de marketing.

Cât de serios este acest nou competitor? Din păcate atuurile lui Crusoe nu sunt prea clare: cipul nu are un ceas mai rapid decât procesoarele Intel (versiunile de Crusoe disponibile acum merg doar la 400Mhz, comparativ cu Pentium, care ajunge la 800); cipul într-adevăr consumă mult mai puţină energie şi are nevoie de mult mai puţină răcire. Transmeta afirmă că asta-l face ideal pentru laptop-uri. Din păcate, principalul consumator de energie într-un laptop nu este procesorul, ci ecranul şi discul, aşa încât avantajele noului cip vor fi marginale;

Crusoe se bucură de compatibilitate cu setul de instrucţiuni x86; dar pentru platformele pe care x86 este dominant (desktop, laptop, chiar şi server) am văzut că performanţa lui este insuficientă. Dacă Crusoe vrea să concureze pentru celelalte pieţe, de procesoare integrate (embedded computing), atunci are de-a face cu alţi competitori formidabili, ca procesoarele de semnal de la Motorola, Texas Instruments şi Intel (ARM), asupra cărora nu este clar câte avantaje are.

Probabil că pentru a rămâne viabil, Crusoe va trebui să se metamorfozeze şi să devină mai complicat, folosind şi o serie de mecanisme dinamice de creştere a performanţei. În definitiv există o singură resursă aproape gratuită şi care este în cantităţi suficiente: numărul de tranzistori. Datorită miniaturizării numărul de tranzistori disponibili pentru design creşte enorm; de aceea simplitatea cu orice preţ (aşa cum o încarnează Crusoe) nu este neapărat o calitate.

Constrângerile fizice Proiectanţii de microprocesoare se lovesc în ziua de azi de mai multe dificultăţi. Nici una

dintre ele nu e insurmontabilă, dar soluţiile sunt din ce în ce mai grele. Vom arunca o privire asupra unora dintre ele; încercarea de a extrapola impactul acestor bariere în viitor va sugera apoi soluţii pentru depăşirea lor.

Accesul la memorie După cum am văzut în figura "Performanţe - memorii şi procesoare", în ultimii 10 ani

viteza memoriilor a crescut cu 10% pe an, în timp ce viteza procesoarelor a crescut cu o rata de 60%. Toate motivele ne îndeamnă să credem că această disparitate va continua să se accentueze, şi că preţul relativ al unui acces la memorie (măsurat în cicli de ceas) va continua să crească.

Putere Un alt factor care limitează evoluţia circuitelor integrate este consumul de putere; în urmă

cu 15 ani un procesor consuma 2 waţi; astăzi un procesor ca Alpha 80364 consumă 100W; de aici rezultă limitări pentru ceas (puterea consumată creşte cu frecvenţa ceasului), şi necesitatea unor dispozitive speciale de răcire.

Din fericire tehnologia lucrează în direcţia favorabilă: miniaturizarea duce la scăderea puterii necesare. Un alt factor care duce la scăderea puterii consumate este scăderea tensiunilor de alimentare.

Interesant este faptul că, deşi dimensiunea tranzistorilor a scăzut într-una, dimensiunile circuitelor fabricate au crescut: foamea neostoită a designerilor cere suprafeţe din ce în ce mai mari ale plăcuţelor de siliciu; de aceea puterea consumată a crescut şi ea.

18

Complexitate Un factor deloc neglijabil este complexitatea enormă a circuitelor. Procesoarele cele mai

moderne au peste 25 de milioane de tranzistoare, iar în câţiva ani designerii vor avea la dispoziţie un miliard. Astfel de circuite sunt foarte greu de verificat şi testat. La ora actuală o companie ca Intel cheltuieşte 40% din budget pentru proiectare şi dezvoltare, şi 60% pentru verificare şi testare!

O altă problemă importantă este legată de liniile tehnologice de fabricaţie: o astfel de instalaţie costă la ora actuală două miliarde de dolari. Puţine companii îşi pot permite investiţii de asemenea anvergură pentru o tehnologie care se schimbă în 3 ani!

Sârmele E clar că miniaturizarea nu va putea continua în acelaşi ritm exponenţial: peste ceva vreme am ajunge la necesitatea de a face un tranzistor mai mic decât un atom, ceea ce e evident imposibil. Dar chiar înainte de a atinge un astfel de prag, vom avea alte probleme de înfruntat. O analiză extrem de interesantă a fost făcută de Mark Horowitz, profesor la universitatea Stanford, într-un articol intitulat "Viitorul sârmelor". Articolul porneşte de la caracteristicile electrice ale semiconductorilor şi analizează o serie de scenarii posibile pentru tehnologiile de fabricaţie. Textul ia în considerare tot felul de factori, cum ar fi geometria sârmelor, capacităţi şi rezistenţe, disiparea puterii etc. Vom ignora toate aceste detalii, însă vom privi una din concluziile la care autorul ajunge.

Autorul observă că în general sârmele vor evolua în sensul dorit: vor deveni mai scurte, iar viteza de transmisiune a informaţiei nu va scădea, relativ la dimensiunea circuitului. Deci dacă am lua un microprocesor de astăzi şi l-am reduce la scară, sârmele nu ar constitui un impediment în funcţionarea sa corectă.

Problema apare însă din faptul că de fapt suprafaţa circuitelor nu scade, din cauză că designerii adaugă noi module. O mare problemă sunt sârmele care traversează mai multe module. Lungimea acestora rămâne practic constantă, în milimetri. Ori, cum viteza ceasului creşte mereu, asta înseamnă că semnalele electrice nu mai au timp să parcurgă sârmele de la un capăt la altul. La 1Ghz, lumina străbate în vid 30 de centimetri. Dar viteza luminii în solide este mai mică iar viteza de propagare scade semnificativ odată cu numărul de "consumatori" ai sârmei (adică o sârmă conectată la 3 circuite e mult mai lentă decât una cuplată la doar două). De asemenea, liniile lungi de transmisiune vor avea nevoie de amplificatoare, care încetinesc substanţial semnalul.

Asta înseamnă că circuitele viitorului nu vor mai putea comunica prin semnale globale: pur şi simplu va fi imposibil pentru o sârmă să unească diferitele părţi ale circuitului. Aceasta este o consecinţă de cea mai mare importanţă pentru arhitecturile viitoare!

Zgomotul În fine, pe măsură ce tranzistorii sunt mai mici, sârmele sunt mai subţiri şi consumul de

putere este mai mare, circuitele sunt mai sensibile la zgomot, fie el termic, din mediu (de exemplu radiaţii cosmice) sau, în curând, chiar efecte cuantice! Fenomenele de transport din semiconductori pe care se bazează tranzistorul sunt fenomene statistice: or, când dimensiunile devin atât de mici încât numai câţiva electroni produc semnalele, statistica nu mai operează iar excepţiile încep să apară.

Generaţia următoare În această ultimă secţiune vom încerca să discernem ce ne oferă viitorul. Marile companii

lucrează simultan la mai multe generaţii ale unui procesor, cu echipe independente, ca atare ceva din ceea ce viitorul ne rezervă poate fi observat în produsele comerciale în curs de proiectare, în măsura în care companiile dezvăluie astfel de informaţii. Cercetarea în arhitectura procesoarelor este efervescentă, atât în industrie cât şi în universităţi; este absolut imposibil de urmărit întregul peisaj. Iată însă unele dintre direcţii:

19

Evoluţie incrementală Un efort substanţial este în continuare depus în a perfecţiona tehnicile care în ultimii 15

ani au servit atât de bine arhitectura, pe care le-am descris mai sus: exploatarea paralelismului la nivel de instrucţiune şi ierarhiile de memorie.

Iată unele dintre tendinţe: Trace cache: este un cache pentru instrucţiuni care, în loc de a păstra instrucţiunile în

ordinea adreselor lor, le menţine în ordinea în care este probabil să fie executate. Execuţia speculativă şi predicţia valorilor: într-un articol anterior din PC Report (din iulie 1999) am văzut că principala limitare în calea execuţiei paralele a instrucţiunilor sunt dependenţele între instrucţiuni: una are nevoie de rezultatul alteia pentru a se executa. Or, dacă prima instrucţiune durează mult, atunci a doua nu se poate executa nici ea. Soluţia ades folosită este de a ghici valoarea rezultată şi de a executa şi instrucţiunea dependentă. Când rezultatul primei instrucţiuni soseşte, este comparat cu cel ghicit (prezis); dacă predicţia a fost corectă, toate sunt bune, altfel instrucţiunea dependentă este re-executată. Există felurite forme de predicţie a valorilor, unele folosite deja de multă vreme (cum ar fi predicţia salturilor, pe care am descris-o în PC Report din august 1999), dar este plauzibil ca scheme din ce în ce mai sofisticate să-şi facă apariţia. Execuţia predicată, care este deja folosită de procesoare de prelucrare de semnal ca Texas Instruments C6X, şi care va fi una din trăsăturile fundamentale ale noii arhitecturi de la Intel, Merced. Execuţia predicată evită execuţia instrucţiunilor de salt (care au un efect negativ asupra performanţei, aşa cum am arătat în articolul mai sus-citat) şi preferă să execute instrucţiuni în mod inutil după care să arunce rezultatele la gunoi (de exemplu, când avem o structură de genul if-then-else, o arhitectură predicată poate executa ambele ramuri ale condiţiei, dar va permite numai uneia dintre ele să-şi facă efectele vizibile).

Multi-procesoare Aşa cum am văzut, proiectanţii tind să înghesuie din ce în ce mai multe circuite pe aceeaşi

pilulă de siliciu. O evoluţie naturală este de a face saltul de la mai multe procesoare legate printr-o magistrală comună (ca în cazul sistemelor cu multiprocesoare simetrice, pe care le-am descris în PC Report din noiembrie 1998) în procesoare strâns cuplate, pe aceeaşi pilulă de siliciu. De fapt, astfel de scheme există deja: procesorul pentru mainframes IBM S/390 are două nuclee identice, care execută sincron acelaşi program: în cazul în care rezultatele nu sunt identice se execută o excepţie şi programul este reluat. Acesta este un exemplu în care mai multe resurse sunt folosite pentru o fiabilitate sporită, dar IBM a anunţat că viitorul lor procesor G5 va conţine două nuclee independente pe aceeaşi pilulă, permiţând realizarea unor sisteme multi-procesor cu un singur cip.

Multithreading O evoluţie naturală ar fi spre a exploata alte forme de paralelism decât cel la nivel de

instrucţiune (ILP). Calculatoarele moderne exploatează excelent paralelismul la nivel de proces, dar există forme intermediare, şi trebuie să ne aşteptăm să vedem arhitecturi din ce în ce mai orientate spre acestea:

Paralelism la nivel de buclă: în care iteraţii succesive ale unei bucle sunt executate în paralel. Paralelism la nivel de thread; despre multithreading am scris un articol amplu în PC Report din ianuarie 1997.

Există o sumă de inovaţii arhitecturale legate de aceste tehnologii, încă ne-integrate în produse comerciale. Să privim cîteva dintre ele: Thread-level data speculation: este o metodă de a implementa paralelismul la nivel de buclă, lansând câte un thread pentru fiecare iteraţie a buclei. De exemplu, proiectul STAMPede de la

20

Universitatea Carnegie Mellon, condus de profesorul Todd Mowry explorează această alternativă (http://www.cs.cmu.edu/ ~tcm/STAMPede.html).

Simultaneous multi-threading, propus la universitatea din Seattle în 1995. Această tehnologie menţine starea fiecărui thread în hardware şi permite comutarea rapidă între thread-uri. Putem distinge două variante, ca în caseta "Multithreading": într-una din variante, în fiecare ciclu de ceas putem executa instrucţiuni dintr-un alt thread, şi alta, în care în fiecare ciclu, instrucţiuni din thread-uri diferite candidează pentru unităţi funcţionale diferite. Avantajul unor astfel de scheme este că, dacă un thread execută operaţii care au nevoie de mult timp (de exemplu accese la memorie), putem alte thread-uri care sunt gata de execuţie, folosind mai eficient unităţile funcţionale ale procesorului.

Dincolo de legea lui Moore În fine, voi încheia acest articol cu o privire extrem de sumară asupra unor proiecte de cercetare ambiţioase, care încearcă să privească nu numai în viitorul imediat, ci să anticipeze peisajul calculatoarelor peste zece ani şi mai mult. La acea dată barierele impuse de fizică vor fi atinse, aşa că trebuie să ne aşteptăm la o încetinire a vertiginoasei creşteri de performanţă. Dar chiar şi aşa, numărul uriaş de resurse puse la dispoziţie trebuie să fie folosit cumva; iată unele posibilităţi:

IRAM, Smart Memory Proiectul IRAM (Intelligent RAM) de la Berkeley este condus de David Patterson

(http://iram.cs. berkeley.edu/) şi îşi propune integrarea tehnologiilor de fabricaţie a memoriilor şi procesoarelor (la ora actuală liniile de fabricaţie sunt complet diferite). IRAM încearcă să evite disparitatea de acces la memorii împingând o multitudine de procesoare micuţe printre celulele de memorie, unde pot lucra independent.

Un proiect foarte asemănător este cel de la Stanford, al profesorului Mark Horowitz, numit Smart Memories (http://velox. stanford.edu/smart_memories/).

Aceste proiecte încearcă să depăşească problema accesului lent la memorie prin distribuirea unităţilor de procesare printre memorii, astfel încât accesul să fie paralel şi rapid. De asemenea, astfel de scheme, în care calculul este distribuit în multe unităţi independente, face ca impactul "sârmelor lungi" să fie redus.

RAW Proiectul RAW de la MIT (http://www.cag.lcs.mit.edu/raw/) atacă problema dintr-un cu

totul alt punct de vedere: maşina RAW constă din foarte multe procesoare, relativ simple, construite pe aceeaşi pilulă de siliciu. Aceste procesoare cooperează pentru a executa o singură aplicaţie, care este paralelizată automat de compilator.

Imagine Un proiect foarte interesant este Imagine (http://cva.stanford.edu

/imagine/cva_imagine.html), dezvoltat la universitatea Stanford sub conducerea lui William Dally. Proiectul, orientat mai degrabă pe procesarea de semnal, propune un nou model de programare, orientat spre multimedia, în care paralelismul datelor este făcut explicit prin noţiunea de flux (stream). De exemplu, pentru a afişa scene complicate pe ecran, prelucrarea transformă datele dintr-un flux de obiecte într-un flux de poligoane, care devin un flux de triunghiuri, apoi un flux de pixeli şi aşa mai departe.

PipeRench şi Brass În fine, menţionez două proiecte care încearcă să îmbine hardware-ul reconfigurabil cu

procesoarele tradiţionale: proiectul Brass de la Berkeley (http://http.cs.berkeley. edu/projects/brass/), condus de John Wawrzynek, şi proiectul PipeRench de la Carnegie Mellon, condus de Seth Goldstein şi Herman Schmit (http://www.ece. cmu.edu/research/piperench/). Am vorbit altă dată pe larg despre hardware-ul reconfigurabil (PC Report din iulie 1998). Fiecare poartă universală poate fi programată să execute orice funcţie logică, iar comutatoarele pot cupla şi decupla sârmele (vezi figura "Hardware reconfigurabil"). Porţile universale se pot implementa

21

din mici celule RAM. Astfel se pot sintetiza unităţi funcţionale extrem de complexe, care pot opera uneori mult mai eficient decât un procesor de uz general.

Concluzii Am văzut în acest articol că performanţa microprocesoarelor s-a situat pe o curbă

exponenţială în toţi cei treizeci de ani de la crearea lor. Am văzut că miniaturizarea şi tehnicile de design contribuie în mod egal la aceste spectaculoase creşteri. De asemenea, am văzut că creşterea aceasta se apropie de sfârşit, datorită unor bariere fizice fundamentale. În fine, am încercat să profeţim unele din tehnologiile care-şi vor face apariţia în generaţiile următoare de procesoare.

Hard Disk-ulHard disk-ul este singura parte mecanica,esenţiale pentru funcţionare care, la ora actuala,

mai face parte dintr-un calculator modern. Din aceasta cauza, ea este si cea mai înceata – în comparaţie cu restul componentelor PC-ului (desigur, excludem floppy-ul si unitatea CD-ROM, care nu se folosesc continuu). în interiorul cutiei unui hard disk se găsesc unul sau mai multe discuri (platane) de aluminiu, un motor si un sistem de magneţi si electromagneţi, toate controlate de un mic procesor, si închise aproape ermetic intr-un mediu cu o puritate foarte mare.

Hard disk-urile IDE moderne au evoluat din discurile care dotau primele IBM PCXT. Interfaţa IDE (Integrated Drive Electronics) a început sa fie folosita pe scara larga insistemele personale pe la începutul anilor ’90. Aceasta oferea o interfaţa intre disc, BIOSsi sistemul de operare prin intermediul a trei parametri – CHS – Cylinders (cilindri),

Heads (capete), Sectors (sectoare). evoluat în EIDE (Extended IDE), care avea o noua metoda de a adresa discul, numita LBA (Logical Block Addressing), adică fiecărui sector distribuindu-se cate un număr intre 0 si 224, lăsând controlerul sa convertească aceasta adresa în formatul Heads, Sectors si Cylinders. Pe lângă alte imbunătăţiri aceasta interfaţa suporta si alte unităţi (CD-ROM, DVD etc.) si interfaţa a fost redenumită ATAPI.

Ajungându-se la momentul în care aceasta interfaţa a devenit prea înceată pentru ratele de transfer de care era nevoie, i s-a adus noi modificări. Astfel au apărut UDMA 33, UDMA 66, UDMA 100, UDMA 133 (se foloseşte si UltraATA în 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 apărut în anul 1988, ca si consecinţă a nevoii de rate de transfer mai mari si a nevoii de siguranţa. Dezvoltarea acestuia a fost strâns legata de interfaţa SCSI, datorita modului sau de funcţionare si numărului mare de device-uri care se pot ataşa în acelaşi timp. Standardul prezintă cinci nivele RAID, în care doua sau mai multe hard disk-uri sunt „unite” logic de controler pentru a crea un singur disc, cu performante si securitate crescute.

Standardul SCSI (Small Computer System Interface) este o interfaţa paralelă folosită de computerele Apple Macintosh, PC-uri si multe sisteme UNIX pentru ataşarea de periferice. Interfaţa SCSI este folosita cel mai des de computerele Macintosh ce vin cu un port pentru conectarea de hard disk-uri sau imprimante. Aceste interfeţe oferă o viteza de transfer a datelor mai mare (pana la 80 MB/s). Pe un port SCSI se pot ataşa mai multe componente.

1. SCURT ISTORICParalel ATAControlerul dedicat unităţilor de stocare a cunoscut schimbări repetate în ultimii ani.

Termenul (IDE - Integrated Drive Electronics) înseamnă că majoritatea operaţiilor de control pentru hard disk au fost integrate chiar în unitatea propriu-zisă, în loc să facă parte dintr-o placă de extensie instalată pe placa de bază. Proiectată pentru a constitui o alternativă ieftină la interfaţa

22

SCSI (Small Computer System Interface), tehnologia IDE a evoluat în sensul suportului pentru rate de transfer din ce în ce mai mari şi capacităţi crescute de stocare.

Dacă domeniul unităţilor de stocare nu era destul de confuz, organizaţia care este responsabilă cu standardizarea în Statele Unite (ANSI) a numit tehnologia ATA (Advanced Technology Attachment). La începutul anilor ´90 tehnologia a fost îmbunătăţită, suportând rate de transfer mai ridicate şi capacităţi de stocare mai mari, devenind EIDE (Enhanced IDE) pentru Western Digital şi FastATA pentru Seagate, ambele denumiri desemnând în fond acelaşi lucru.Convenţiile de numire au devenit ulterior mai descriptive. Dacă atât cipsetul, cât şi hard disk-ul erau compatibile cu standardul ATA/33, atunci însemna că rata maximă de transfer suportată era de 33 MBps. Au urmat ATA/66, ATA/100 şi ATA/133.

Serial ATAInterfaţa Serial ATA a fost concepută pentru a înlocui la rândul ei vechiul tip de

magistrală, numită acum Paralel ATA. Capabilă de a transfera date la o rată de 150 MBps, interfaţa serial ATA este proiectată pentru a putea suporta în viitor până la 600 MBps. Răspândirea modelelor de hard disk-uri Serial ATA a fost îngreunată până acum pe de o parte de inerţia pieţei, foarte puţini utilizatori achiziţionând plăci de bază cu controlere Serial ATA încorporate. Pe de altă parte, până acum câteva luni, când au apărut primele cipseturi capabile de suport Serial ATA nativ, controlerele Serial ATA ataşate plăcilor de bază foloseau magistrala PCI. În consecinţă nu se putea observa o diferenţă de performanţe faţă de vechile modele Paralel ATA.

2.In asteptarea ATA-ului SerialLansarea de ATA133 fãrã nici un fast facuta de Maxtor nu a adus nici un fel de crestere de performanta (în afara burst rate-ului care depaseste acum cei 100 MB/s ai interfetei ATA 100). O foarte „neagra” idee începe sa îsi facã loc printre gândurile noastre: piata stagneaza, pentru ca profiturile aduse de hard disk-uri sunt îndestulatoare pentru producatori,acestia neavând nici un interes pentru a promova ceva nou, exceptând cresterea de capacitate. Asteptam deja de mult aparitia hard disk-urilor IDE la 10.000 rpm...

Optimistii spun ca starea actuala de lucruri este doar linistea dinaintea furtunii, fiind asteptat cu interes factorul decisiv numit „Serial ATA” (SATA), care va reprezenta o mult asteptatã schimbare a PC-urilor noastre.Acest standard va aduce o noua crestere de performante ale hard disk-urilor, adica performantã exact acolo unde ar fi mai multa nevoie de ea (pentru ca hard disk-ul este cea mai lenta componenta a unui calculator). Se zvoneste ca standardul Serial ATA va fi lansat odata cu discurile cu platane, a caror densitate a datelor este crescuta la 60 GB. În momentul de fata, ghioceii primaverii SATA au început sã aparã, purtând numele Seagate. Folosirea unor asemenea hard disk-uri este totusi aproape imposibila, în primul rând datorita faptului ca nu se gasesc deocamdata în vânzare discuri cu interfata SATA. Pe de alta parte, o interfata Serial ATA este unul dintre putinele lucruri de care mult prea multele chipset-uri de placi de baza duc lipsa deocamdata. Am zis aproape imposibilã, pentru ca totusi Promise Technologies a anuntat un controler Serial ATA, iar Iwill si MSI au fost primii producatori de placi de baza ce, la rândul lor, au anuntat câte un model ce se va folosi de interfata Promise. Probabil ca „boom”-ul mare se va produce simultan cu lansarea noilor procesoare AMD si a chipset-urilor aferente. Singurul lucru care respectã totusi legea lui Moore este capacitatea discurilor.

Un motiv de bucurie sunt cele care se apropie de 100 GB si pot fi cumparate la preturi accesibile de orice doritor. Dat fiind acest lucru, consideram o investitie proastã achizitionarea unui hard disk cu o capacitate de sub 40 GB, cele de 60 GB fiind cel mai „fierbinte”, si profitabil, în acelasi timp, segment. Este drept, la nivelul actual al dezvoltarii software-ului, cu 20 GB se poate duce o viata linistitã, chiar avându-se în vedere si perioada de timp ce va urma. Dar daca tot avem posibilitatea, de ce sa nu dam câtiva dolari în plus pe un drive cu o capacitate mai mare?

23

3.Standardul Serial ATAUtilizata vreme indelungata pentru conectarea hard disk-urilor si a aparatelor CD-ROM,

interfata EIDE (Parallel ATA) a fost standardul acceptat de toti producatorii de PC-uri. Steaua ei se indreapta spre apus, viitorul fiind reprezentat de noua interfata Serial ATA. P-ATA, cu o rata de transfer teoretica limitata la 133 MB/s, este destinata unitatilor cu rate de transfer medii. Mai mult, doar producatorii Maxtor si Samsung au suportat aceasta viteza, ceilalti oprindu-se la 100 MB/s.

Desi la prima vedere transferul simultan (paralel) al datelor este mai rapid decat cel în care sunt transmise consecutiv (serial), cele mai noi standarde utilizeaza tehnologii seriale: USB 2.0, Firewire, Ethernet, V-Link, MuTIOL, HyperTransport, RapidIO. Noua interfata este 100% compatibila cu vechile tehnologii. Cu Serial ATA se schimba doar modul de transfer, setul de comenzi ramane neschimbat. Serial ATA suporta toate aparatele ATA si ATAPI. Acestea pot fi conectate cu ajutorul unui adaptor P-ATA - S-ATA.

Nu trebuie actualizat nici BIOS-ul, nici sistemul de operare. Daca placa de baza este dotata cu conectori S-ATA, vom gasi în BIOS setarile necesare. Altfel, daca instalam un controller PCI cu conectori S-ATA, reglajele se vor realiza cu ajutorul BIOS-ului acestuia, care în general, se acceseaza imediat dupa tabelul cu rezultatele testului POST.

Serial-ATA este un nou inceput, rata maxima de transfer fiind de 150 MB/s, nu prea impresionanta. Noul standard are destule sanse de a se impune prin cresterea latimii de banda. Serial ATA Working Group va lansa S-ATA II cu 300 MB/s în 2004 si apoi S-ATA III cu o rata de 600 MB/s incepand cu 2007. Acest potential poate fi considerat suficient pentru urmatorii 10 ani. Limita actuala nu poate fi atinsa în momentul de fata de nici un hard disk, doar specificatiile modelului Raptor de la Western Digital (10000 RPM!) apropiindu-se de aceasta: 102MB/s, utilizand memoria tampon. Totusi, majoritatea controller-elor accepta doua hard disk-uri si ofera suport pentru RAID 0, RAID 1 si, poate, RAID 0,1.

ATA:Prescurtare pentru Advanced Technology Attachment, o implementare de disc ce

integreaza controller-ul pe aparat. Exista mai multe versiuni ale ATA, toate dezvoltate de Comitetul Small Form Factor (SFF):

ATA-1:Cunoscut si ca IDE, suporta unul sau doua hard disk-uri, o interfata pe 16 biti modurile PIO 0, 1 and 2.

ATA-2:: Suporta moduri PIO mai rapide (3 si 4) si modurile multiword DMA (1 si 2). Totodata, suporta adresarea logica a blocurilor (LBA) si transferul de blocuri. ATA-2 este cunoscuta ca Fast ATA si Enhanced IDE (EIDE). ATA-3:: O revizie minora a ATA-2.

Ultra-ATA: Denumita si Ultra-DMA, ATA-33 si DMA-33, suporta multiword DMA 3 la o rata

maxima de transfer de 33 MB/s. ATA/66:O versiune a ATA propusa de Quantum Corporation si suportata de Intel, care dubleaza

latimea de banda, pana la 66 MB/s. ATA/100: O versiune noua a ATA/66 care ridica rata de transfer la 100 MB/s. ATA este denumita si Parallel ATA.Serial ATA

24

Deseori prescurtata SATA ori S-ATA, este o evolutie a interfetei Parallel ATA. Serial ATA reprezinta o legatura seriala, un singur cablu cu minimum 4 fire, o conexiune punct-la-punct intre aparate. Rata de transfer teoretica pentru Serial ATA este de 150 MB/s. Unul dintre principalele avantaje ale S-ATA este reprezentat de cablurile subtiri care faciliteaza aerisirea eficienta a carcasei si permit, astfel, construirea unor modele cu dimensiuni reduse ale acestora din urma. Cablurile S-ATA pot avea lungimea maxima de 1 m.

Trebuie mentionat ca, daca limita teoretica a S-ATA este de 150 MB/s, în cazul unui controller PCI, ea va fi limitata la cei 133 MB/s care reprezinta latimea de banda a magistralei PCI. Acelasi lucru este valabil si pentru placile de baza cu controller specializat pentru Serial ATA (cum ar fi cele produse de SiliconImage, Promise sau HighPoint).

O alternativa este un controller mai scump, compatibil PCI64, care are o latime de banda de 533 MB/s. Aceste controller-e (cum ar fi modelul GDT8546RZ de la ICP Vortex) sunt construite în general în jurul unui procesor RISC, dedicat, si pot controla eficient 4-8 discuri concomitent. Siguranta datelor este asigurata prin modul RAID 5, care este realizabil cu minim 3 discuri si consta în pastrarea unor sume de control pentru recuperarea datelor în cazul unei defectiuni hardware. Totusi, hard disk-ul defect trebuie inlocuit în timp util, o noua problema putand fi fatala pentru date. Pentru asigurarea ratei maxime de transfer pe PCI, controller-ul trebuie instalat pe o placa de baza cu sloturi PCI 64, care este mult mai scumpa si este, în general, conceputa pentru a fi utilizata intr-o statie de lucru profesionala sau intr-un server.

Chipset-urile din ultima generatie, cum ar fi Intel 875P, Intel 865P sau Via KT600 care ofera conectivitate S-ATA integrata, transporta datele utilizand o cale mai rapida, cu o rata de transfer de 533 MB/s.

Specificatiile Serial ATA promit o configuratie mai simpla prin faptul ca se pot utiliza cabluri mai lungi (panglica P-ATA poate avea o lungime de maxim 45 cm, desi am vazut si cabluri de 60 cm) si mai subtiri (7 fire în locul panglicilor cu 80 de fire), ajutand la o mai buna circulatie a aerului în carcasa calculatorului si instalarea unui singur disc pe fiecare cablu, ceea ce elimina problema stabilirii configuratiei MASTER-SLAVE pentru P-ATA sau a stabilirii ID-ului si a terminatiei pentru lantul SCSI. Datorita transferului serial, S-ATA are nevoie de doar doua canale de date, unul pentru trimitere, celalalt pentru receptie. Utilizand un semnal diferential de 250 mV, interferentele ce influenteaza un semnal au o influenta egala asupra celuilalt. Cum semnalele sunt în antifaza, interferentele se anuleaza reciproc. Dispare astfel nevoia de a torsada perechile de cabluri. Conectarea se realizeaza cu un cablu ce nu depaseste cativa milimetri în grosime si poate avea o lungime de pana la un metru. Chiar si conectorul plat nu depaseste 8 mm în latime.

O noutate absoluta pentru ATA, pana acum apanajul aparatelor USB sau Firewire, este posibilitatea conectarii din mers (hot plugging) a unitatilor. Acest lucru este posibil datorita noului tip conector de alimentare, dotat cu 15 pini. Desi numarul contactelor acestuia poate parea mare, este justificat prin faptul ca exista acum posibilitatea alimentarii la tensiunea de 3,3 V, în afara tensiunilor obisnuite de 5 V si 12 V. Cum sursa computerului nu asigura aceasta tensiune, sarcina va reveni placii de baza, care alimenteaza la 3,3 V o serie de alte componente. Cei 15 pini sunt, deci, impartiti astfel: 3 pentru fiecare tensiune (pozitiv, negativ si impamantare) si 6 pentru facilitatea de hot-plug (2 pentru fiecare tensiune).

Oferta de surse dotate cu un astfel de conector este foarte restransa, un exemplu fiind sursa Purepower 480W de la Thermaltake (www.thermaltake.com). Producatorii includ de obicei în pachetul discurilor Serial ATA adaptoare pentru alimentare sau doteaza unitatea si cu un conector pentru alimentarea pe calea clasica (Western Digital). Discul instalat din mers va fi recunoscut automat cu sistemele de operare Windows, incepand cu Windows 98SE si cu noile versiuni de Linux. Daca pentru un calculator de birou sau pentru jocuri, facilitatea de conectare din mers nu are mare aplicabilitate (aceste calculatoare au, în general, 1-2 discuri si acestea nu

25

sunt niciodata scoase din sistem), pentru servere este o alternativa ieftina la solutia SCSI, singura care oferea aceasta posibilitate pana acum.

Cresterea de viteza promisa de Serial ATA ramane pentru moment doar promisiune. Diferenta de performanta intre hard disk-urile actuale P-ATA care au o viteza de citire de aproximativ 45 MB/s si cele S-ATA cu o rata de transfer de 50 MB/s este foarte mica, si poate fi pusa pe seama dotarii cu memorie tampon suplimentara a discurilor S-ATA.

Acest lucru se datoreaza faptului ca hard disk-urile S-ATA actuale sunt, de fapt, discuri P-ATA cu o componenta de translatie. Oarecum, sunt asemanatoare cu CD-Recorder-ele externe USB: în cutie este o unitate IDE si o interfata translateaza instructiunile IDE pentru interfata USB. Oricum, viteza unui hard disk depinde în primul rand de tehnologie si de motor, mai putin de interfata. Daca discurile sunt construite cu aceeasi tehnologie ca cele P-ATA, ele vor fi atat de rapide cat permite, în teorie, interfata P-ATA, adica 133 MB/s. în practica, s-ar putea ca noile discuri S-ATA sa se apropie de 60 MB/s, dar daca nu vor utiliza o tehnologie noua, seriala nativ si o mecanica diferita, sa nu depaseasca limita lui P-ATA.

Serial-ATA are nevoie de inca un an In opinia majoritatii expertilor si producatorilor, S-ATA va inlocui definitiv Parallel ATA

pana în 2006. Pentru utilizatori, acest lucru inseamna ca singurele avantaje reale pe care le ofera S-ATA în momentul de fata sunt lungimea mare a cablului (ce permite instalarea facila în carcase inalte), grosimea redusa a acestuia si configurarea automata (fara jumperi). Pentru sistemele performante (statii de lucru profesionale sau servere, cu configuratie RAID), S-ATA se prefigureaza o alternativa viabila la SCSI, tot mai multe placi de baza fiind dotate cu controller-e fie on-board, fie on-chipset.

4.Prezentare Seagate Barracuda 7200.7 Serial ATAApariţia noilor standarde în domeniul hardware ne-au pus întotdeauna în faţa unor dileme.

Dacă deţineţi o placă de bază care suportă atât IDE cât şi Serial ATA probabil v-aţi întrebat ce interfaţă ar trebui să aibă viitorul dumneavoastră hard disk. Am ales pentru această prezentare un hard disk Seagate Barracuda 7200.7 SATA.    Parallel ATA (PATA) s-a impus ca interfaţă IDE standard de acum peste 10 ani şi este în prezent cea mai utilizată în conectarea hard disk-urilor şi a altor dispozitive optice. Cu toate acestea, datorită unor limitări majore şi a unor dezavantaje, poate dispărea odată cu apariţia acestui nou standard -  Serial ATA (SATA).    Prin comparaţie, cablurile  PATA pot avea maxim 18 inch, pe cînd cele SATA pînă la aproape 40 de inch (1 inch = 25,4 mm). Noile componente, mai rapide şi mai performante, continuă să genereze tot mai multă căldură iar răcirea corespunzătoare a sistemului va fi îngreunată de cablurile PATA. Acestea sunt late şi rigide, deci blochează circulaţia aerului, spre deosebire de cele SATA care au doar un centimetru lăţime şi cărora lungimea mai mare le permite să fie aranjate în carcasă în aşa fel încât să nu oprească fluxul de aer. Având nevoie doar de o pereche de fire pentru transmitere şi de una pentru recepţionarea datelor, transferul serial permite utilizarea unor cabluri mult mai subţiri şi mai flexibile.  Nivelele de semnal în cazul PATA sunt de 5V, transmisie Single Ended. La SATA se foloseşte transmisie diferenţială, cu nivele de semnal de 250 mV, protejată la perturbaţii şi zgomot indus. Aceste nivele de semnal, de 250 mV, sunt compatibile cu chip-urile realizate prin noile tehnologii de fabricaţie, asigurând şi dezvoltarea ulterioară pe o perioadă estimată de 10 ani. Cel mai important avantaj este diferenţa dintre valoarea maximă a transferului de date oferit de cele 2 tehnologii. Maximul dat de PATA este de 100 MB/s sau 133 MB/s (depinzând de implementare). Odată cu apariţia SATA maximul este de 150 MB/s, maxim care se va dubla la fiecare câţiva ani ajungându-se la 300 MB/s în 2005 şi 600 MB/s în 2008.

26

Mai sus puteţi observa diferenţa dintre cele 2 sisteme echipate cu cabluri PATA (stânga) şi SATA (dreapta).

Diferenţa dintre conectorii interfeţelor spune totul (PATA stânga şi SATA dreapta).    Testarea  Concurent pentru drive-ul Seagate este un Maxtor DiamondMax Plus 9 cu 8MB buffer iar sistemul de test a fost următorul: 

Placa de bază – MSI K7N2G ISLR (Bios ver. 1.8)Procesor – AMD Athlon XP 2500+ (Barton) Controller SATA – Promise Fast Trak 378 Disc sistem – Maxtor DiamondMax Plus 8 40GB cu 2MB buffer OS – Windows XP Professional SP1

   Programele cu care am testat sunt : Winbench 99 SiSoft Sandra 2004 H2Bench Pcmark 2004  Ar trebui notat că Seagate este singura companie care foloseşte o interfaţă nativă SATA

şi nu un bridge de la cea Paralel ATA. Acest lucru se poate observa în imaginile de mai jos.În stânga este partea electronică de la un disc SATA şi în dreapta cea de la unul PATA, diferenţele fiind destul de evidente. Implementarea celor de la Seagate este foarte bună, translatarea prin bridge a comenzilor SATA în PATA afectând negativ viteza.

 Făcând parte din a 2-a generaţie de discuri SATA-150, acest model suportă NCQ (Native Command Queuing). NCQ este o tehnologie interfaţă/disc foarte performantă care a fost creată pentru a creşte randamentul şi eficienţa, permiţând drive-ului să-şi optimizeze ordinea executării comenzilor, micşorând întârzierile cauzate de mecanica discului. Pentru a face NCQ să funcţioneze mai bine au fost adăugate 3 noi funcţii la standardul SATA:- Race free status return mechanism - starea oricărei comenzi poate fi comunicată oricând. - Interrupt aggregation – în mod normal este emisă o cerere de întrerupere (IRQ Request) pentru fiecare comandă. Mai multe întreruperi generează latenţe mai mari. Cu NCQ, dacă drive-ul are de executat mai multe comenzi într-o perioadă scurtă de timp, întreruperile individuale pot fi grupate. În acest caz controller-ul poate procesa o singură întrerupere pentru mai multe comenzi. - First Party DMA – Native Command Queuing are un mecanism care permite discului să seteze Direct Memory Acces (DMA) pentru un transfer de date fără intervenţia controller-ului.

Avantajul acestui mod de lucru este destul de redus momentan. Unul dintre motive este acela că aplicaţiile nu ştiu să ceară decât câte un pachet de date la un moment dat, nepermiţând drive-ului să alcătuiască un şir de comenzi. În ziua de azi delay-urile de ordinul milisecundelor sunt dramatice comparativ cu performanţele unui sistem de ultimă generaţie. Sistemele de operare care folosesc multi-threading sau tehnologii ca Hyper Threading-ul permit execuţii cvasi-simultane a mai multe procese care au nevoie de date de pe acelaşi drive aproape simultan. Dacă şi aplicaţiile ar fi modificate pentru a se folosi de acest lucru saltul de performanţă ar fi mult mai mare.

Modificările pentru a folosi aceste avantaje ar fi minore. În prezent, majoritatea aplicaţiilor sunt scrise să folosească I/O sincron. În acest caz funcţia care este folosită să scrie sau să citească dintr-un fişier nu este terminată decât atunci când scrierea fizică a luat sfârşit. Viitoarele programe vor fi scrise pentru a folosi I/O asincron (non blocking), care va permite terminarea funcţiei de scriere sau citire înainte ca aceasta să se termine fizic, dând voie aplicaţiei să continue să lucreze sau chiar să trimită alte funcţii de citire sau scriere.Instalare:

27

Drive-ul este compatibil cu tehnologia Hot Plug şi poate fi scos din sistem în timp ce acesta este pornit şi operaţional, doar când se foloseşte mufa de alimentare cu 15 pini. Acesta este unul din motivele pentru care Seagate nu a dotat unitatea şi cu un conector de alimentare cu 4 pini (Molex). Pentru a alimenta drive-ul dintr-o sursă obişnuită este nevoie de un adaptor de alimentare cu 15 pini (ca în imaginea de mai jos). Pe cablul de date SATA se poate conecta un singur disc, ceea ce face instalarea mai usoară, eliminând necesitatea configurării unităţii cu jumperi.Testarea...  Scorurile din Winbench sunt influenţate de drivere-le controller-ului destul de mult, aşa că am folosit tot controller-ul Promise pentru hard disk-ul PATA.                      O surpriză placută am avut când am observat că timpul de acces al discului Seagate este aproape de cel dat de producător.

În Sandra diferenţele sunt minore. Pentru testul practic am copiat un fişier de 1,3GB.Concluziile sunt ca noul Seagate Barracuda SATA 7200.7 este un disc rapid, silenţios (multumită tehnologiilor Noise Guard şi SoftSonic) şi probabil fiabil. Odată cu scăderea preţurilor, acesta a devenit o alternativă demnă de luat în seamă pentru varianta sa PATA, cu toate că prin dotările sale se adresează mai mult pasionaţilor sau cunoscătorilor.

Plusuri :- cablurile SATA care oferă o ergonomie ridicată - viteza mai mare decât cea maxima de la PATA (150MB/s fata de 100MB/s sau 133MB/s) - posibilitatea de Hot Plug - raport preţ/performanţă bun - memorie cache mare - foarte silenţios    Minusuri: - lipsa mufei Molex pentru alimentare sau a unui adaptor la cea cu 15 pini, livrat cu hard disk-ul.

CONCLUZIIHard disk-urile cele mai moderne folosesc standardul "Serial ATA" (scris prescurtat

SATA) în locul standardului ATA. Standardul SATA este compatibil cu standardul ATA, lucru care permite folosirea în acelasi calculator atit a hard disk-urilor SATA cit si a celor ATA. Pentru a putea folosi un hard disk SATA trebuie sa avem o placa de baza care sa detina un controler SATA integrat în cipsetul (SouthBridge) placii de baza sau aflat pe un cip separat.

Standardul SATA aduce unele imbunatatiri fata de standardul ATA, dintre care merita mentionate posibilitatea unei cresteri importante a ratei de transfer a datelor intre hard disk si sistem, ca si o pastrare mai buna a integritatii datelor pe timpul transferului lor. Din punctul de vedere al instalarii hard disk-ului apare posibilitatea de "instalare la cald" ("hot plugging"), ceea ce inseamna ca un hard disk poate fi instalat si apoi utilizat fara a opri sistemul, lucru extrem de convenabil atunci cind lucram cu hard disk-uri externe, folosite de exemplu pentru a transfera cantitati mari de date intre doua calculatoare. Un alt avantaj adus de SATA este conectarea hard disk-ului la placa de baza prin intermediul unui cablu cilindric de diametru redus si cu o lungime de pina la 1 m, cablu care permite o mai buna circulatie a aerului în carcasa comparativ cu cablul de tip panglica folosit anterior. în sfirsit, odata cu aparitia standardului SATA a disparut necesitatea configurarii hard disk-urilor ca "stapin" (master) sau "sclav" (slave), pentru ca în conformitate cu noul standard fiecare hard disk este configurat automat exclusiv ca "stapin", ceea ce ii permite sa functioneze la parametrii maximi.

Hard disk-urile folosite în servere folosesc de obicei standardul SCSI ("Small Computer System Inteface"), care permite atasarea la sistem a opt dispozitive (hard disk-uri, unitati optice de stocare, scanere, etc.), spre deosebire de standardul ATA care permite atasarea a doar patru dispozitive (hard disk-uri si unitati optice de stocare). Standardul SCSI permite o rata de transfer

28

de date considerabil mai mare decit cea oferita de standardul "Parallel ATA" (cu care de altfel nu este compatibil) si de aceea hard disk-urile care folosesc acest standard sint utilizate în servere chiar daca pretul lor este mult mai ridicat comparativ cu al hard disk-urilor obisnuite. Standardul SAS ("Serial Attached SCSI") va inlocui standardul SCSI si va avea printre alte avantaje si pe acela ca va fi compatibil cu standardul SATA.  

Introducerea S-ATA, desi nu a adus decat suportul pentru hot-plugging si o crestere a latimii de banda la 150 MB/s, a permis producerea unor discuri ultraperformante cu 10.000 rpm, disponibile pana de curand doar cu interfata SCSI la preturi prohibitive pentru utilizatorii obisnuiti, mai ales datorita controller-elor.

Discurile Serial ATA au un oarecare plus de performanta fata de modelele P-ATA, dar victoria lor nu este zdrobitoare, ci mai degraba la limita. Destul de mult inaintea celorlalte, WD Raptor conduce clasamentul, dar pretul este destul de mare per GB.

Asta doar pentru moment, caci viitorul ne rezerva S-ATA II, cu o rata maxima de transfer de 300 MB/s. Protocolul „native command queuing” va aduce noi posibi-litati pentru transferul datelor de pe discurile fixe. Cum piata pare sa ceara cat mai multa mobilitate pentru oricare tip de echipament, nici hard discurile nu fac exceptie, un pas mai apropiat în aceasta directie fiind unitatile S-ATA externe. Asadar, ramanem în asteptarea schimbarilor de structura pentru hard discuri, deoarece în momentul de fata capacitatea maxima a unitatilor pare sa depaseasca cererea, chiar daca aplicatiile si zona de divertisment solicita în permanenta resurse în crestere

Unităţile de intrare, cum ar fi tastatura, mouse, scanner, joystick, cameradigitala, light pen, touch panel etc., permit celui ce operează computerul (user-ul) sacomunice cu acesta.Unităţile de ieşire sunt acele unităţi cu ajutorul cărora computerul comunica utilizatorului rezultatele procesării sale: monitoare, imprimante, boxe, proiectoare etc.

Monitorul Monitorul este un dispozitiv de ieşire care afişează imagini şi text. Ca orice altă

componentă a calculatorului el primeşte informaţii de la o sursă de date. În cazul acesta el primeşte informaţia de la placa video care la unele calculatoare este inclusă în placa de bază, dar în general este o placă de extensie.

Exista mai multe tipuri de monitoare: cu tub (CRT), cu cristale lichide (LCD), cu plasmă. Monitoarele CRT sunt alcătuite dintr-un tub care are la un capăt un tun cu electroni. La

celălalt capăt el are un ecran cu un înveliş de fosfor. El funcţionează pe baza bombardării ecranului cu electroni astfel afişîndu-se punctele de diferite culori numite pixeli. În momentul în care pelicula de fosfor este bombardată de electroni ea emite lumină, dar această lumină durează foarte puţin şi deci ecranul trebuie bombardat în continuare acest proces numindu-se reafişare. O proprietate a monitoarelor este rata de reafişare care se mai numeşte şi frecvenţă. Majoritatea monitoarelor au o rată de reafişare de aproximativ 70Hz adică el afişează 70 de imagini pe secundă. Monitoarele CRT sunt de două tipuri: unele bombate care deformează uşor imaginea şi unele cu tehnologie Trinitron care sunt curbate pe orizontală dar plate pe verticală. Cele Trinitron oferă o calitate a imaginii mult mai bună, dar din păcate realizarea lor costă mai mult şi astfel ele devin mai scumpe.

Monitoarele LCD au în general o rezoluţie mai slabă decât cele CRT, dar nu emit radiaţii si consumă mult mai puţin (aproximativ 5 watt faţă de 100 watt la cele cu tub) ceea ce le face mai scumpe. Acestea au o tehnologie diferită de funcţionare: un fascicul de lumină trece prin filtre speciale care o transforma în culorile roşu, verde sau albastru, iar electricitatea le direcţionează la fiecare celulă. Aceste celule conţin câte 3 pixeli care au valorile culorilor roşu, verde şi albastru (RGB). În general monitoarele cu ecran plat sunt folosite la laptopuri pentru că ocupă mult mai puţin spaţiu, dar producătorii de monitoare au preluat tehnologia şi au realizat monitoare LCD şi

29

pentru desktop-uri. Diagonala ecranului la monitoarele LCD poate ajunge până la 42 inch în timp ce la monitoarele CRT ajunge până la 21 inch. În general rezoluţia la ambele monitoare poate ajunge până la 1280x1024 de pixeli, dar sunt şi monitoare performante care pot ajunge până la rezoluţia de 1600x1280 de pixeli. Tehnologiile de realizare a ecranelor LCD au la bază două tehnologii majore: DSTN si TFT.

Tehnologia DSTN (Dual-Scan Twisted Nematic) constă în utilizarea mai multor straturi. Primul este o fâşie de sticlă învelită cu un strat de oxid de metal. Materialele folosite sunt foarte transparente pentru a nu diminua calitatea imaginii. Sub acest strat este unul de electrozi care alimentează elementele necesare pentru funcţionarea monitorului. Apoi este un strat de şanţuri mici care aliniază cristalele lichide în poziţia corectă. Culorile văzute pe ecran sunt rezultatul filtrării fasciculului de lumină prin filtrul de culoare. Totuşi acest proces este lent şi de aceea la o mişcare mai rapidă a cursorului pe ecran sau la vizionarea unui film monitorul nu poate ţine pasul şi apar dâre.

Multe companii au adoptat tehnologia TFT (Thin Film Transistor) care se bazeaza pe o matrice activa si are stralucire si contrast foarte bune, comparatbile cu cea a ecranelor CRT. Această tehnologie face dârele să dispară prin folosirea unui tranzistor pentru fiecare culoare a fiecărui pixel. Viteza de răspundere la comenzi este de aproximativ 25ms. Monitoarele TFT pot fi mult mai subţiri decât cele DSTN ceea ce le face şi mai uşoare. Rata de reafişare a lor se apropie foarte mult de cea a monitoarelor CRT, ea fiind de aproximativ 10 ori mai mare decât cea a monitoarelor DSTN. Pentru o rezoluţie de 1024x768 sunt folosiţi 2,359,296 tranzistori. Aceştia trebuie aranjaţi pe o matrice din silicon scumpă într-o singură bucată. Prezenţa oricărei impurităţi poate afecta tot sistemul de tranzistoare şi deci asta duce la mari pierderi. Acest lucru afectează preţul care devine destul de ridicat.

Fie că sunt CRT sau LCD, cu plasmă sau din plastic, toate au ceva în comun sunt bidimensionale. Totuşi englezii în colaborare cu mari companii dezvoltă o nouă tehnologie HAD (holographic autostereoscopic display) care aduce adevăratele ecrane tridimensionate pe piaţă în anul 2005. HAD este o simplă conversie a tehnologiei LCD care înlocuieşte fasciculul de lumină cu HOE (holographic optical element) care este format din două seturi de benzi orizontale fiecare aparţinândui unui ochi. Fiecare ochi vede câte o imagine diferită, fapt care rezultă efectul 3D. Deoarece această tehnologie va fi destinată jocurilor 3D producătorii au hotărât să creeze şi un comutator pentru a trece de la 3D la 2D. Acest lucru se va realiza eliminând o bandă şi deci amândoi ochii vor vedea aceeaşi imagine.Criteriul de alegere al monitoarelor constă în special în alegerea unui monitor care sa fie compatibil cu placa video si sa poata suporta modurile grafice de care este capabila placa: rezolutie, rata de reafisare. Dacă acesta nu se potriveşte cu placa video este posibil ca el să nu poată afişa nimic sau poate chiar să se strice.

Unităţile de intrare/ieşire sunt acele unităţi care pot prelua date sau informaţii si în acelaşi timp pot transmite date sau informaţii: modem, plăcile de sunet sau imagine etc.

Modemul Modem-urile reprezintă un segment foarte prezent în casele multora dintre noi, ideea de

conectare la internet când vrei şi fără abonament, pe linia telefonică, fiind des agreată de cei care nu stau zilnic pe internet, ci intră ocazional pentru diferite probleme. Modelul de faţă se conectează la calculator prin intermediul unei prize USB şi se alimentează tot prin intermediul acesteia nemaifiind nevoie de prezenţa pe birou şi a unui alimentator extern. În afară de funcţiile clasice de modem se poate trimite şi fax, opţiune ce uneori se dovedeşte foarte folositoare, mulţi dintre utilizatori utilizând această funcţie cu rol primar. Echipamentul este compatibil cu sistemele de operare MS Windows 98SE/ Me/ 2000/XP. Conectarea la Internet pare de multe ori o treaba usoara. Nu trebuie decat sa ai un calculator, sa fii conectat la o retea telefonica si, poate cel mai important lucru, sa ai un modem.

30

De multe ori insa, alegerea modemului nu este o treaba tocmai usoara, de aceea iti oferim, în randurile de mai jos, cateva sfaturi care sa iti inlesneasca "misiunea". Liniile telefonice sunt folosite, în general, pentru transmiterea sunetelor, a vocii umane. Modemurile au fost inventate pentru a converti informatia digitala a computerului în impulsuri care sa poata fi transportate prin retelele telefonice catre un alt calculator. Modemul de la celalalt capat al liniei primeste mesajul, il decodeaza în sistem binar si il transmite computerului. Astfel, se realizeaza o comunicare intre doua terminale de Internet, conectate prin dial-up. Viteza unui modem se masoara în biti pe secunda (bps), aceasta variind de la 9,6 Kbps pana la 56 de Kbps (V.90) si, mai nou, de peste 56 Kbps, datorita noului standard de compresie V.92. Denumirea de modem este prescurtarea de la Modulator - Demodulator, doua componente ale modemului care fac posibila decodarea impulsurilor în informatie digitala si invers. Un tip de modem mai performant este cel conectat prin reteaua de cablu TV. Modemul de cablu este mai rapid decat cel prin dial-up deoarece abonatul la Internet are conexiune permanenta iar viteza de transfer este mai mare dacat în cazul conexiunii dial-up. Modemurile sunt clasificate în functie de tipul de conexiune al acestora: modemuri telefonice, de cablu TV si modemuri radio (legatura wireless). Modemurile telefonice (prin dial-up) sunt externe sau interne. Modemurile externe se conecteaza pe unul din porturile seriale, iar cele interne sunt introduse în unul din sloturile calculatorului (PCI sau, mai rar - ISA). Din punct de vedere al componentelor aflate pe placa de modem, modemurile pot fi hardware (executa toate operatiile de modulatie, demodulatie si compresie) sau software, caz în care majoritatea operatiilor cad în sarcina microprocesorului computerului.

Modemul intern Acum trei ani am fi spus ca ocupa un slot ISA sau PCI. Dar intre timp slotul ISA a facut o plecaciune gratioasa si a iesit din scena. Acum putem gasi modemuri interne PCI, AMR, CNR. Majoritatea lor sunt modemuri software. Aceasta vrea sa insemne ca o parte din procesarea semnalului este descarcata catre procesor. Deci atunci cand te conectezi la internet, driverele modemului iti “fura” din puterea procesorului. Principalul lor avantaj este pretul mic. Necesita un procesor minim Pentium 200 MMX pentru a putea functiona si de obicei au drivere scrise pentru platformele Windows, motiv pentru care sun numite si winmodems. Unii producatori incep sa ofere drivere si pentru Linux, dar nu este o regula. Atentie insa, exista si modemuri interne mai scumpe, care fac toata procesarea semnalului hardware. Acestea insa sunt mai curand asemanatoare cu cele externe ca specificatii tehnice.

Modemul extern Se poate conecta la calculator printr-un port serial sau USB. în oricare din cazuri are în mod obligatoriu toata prelucrarea semnalului facuta hardware. Astfel procesorul tau isi poate vedea linistit de treburile lui. Printre avantaje putem enumera faptul ca functioneaza bine indiferent de calculatorul folosit, fie el si un batran 486 si ca nu necesita deschiderea carcasei pentru instalare. De asemenea, modemurile externe au un afisaj extern cu leduri pe care un profesionist poate vedea permanent starea activitatii acestuia. Din punct de vedere al driverelor, acestea pot functiona virtual pe orice sistem de operare, folosind driverele generice de modem extern. Punctele negative se constituie în ocuparea unui spatiu suplimentar în proximitatea calculatorului, necesitatea asigurarii unei alimentari separate de cea a calculatorului si, nu în ultimul rand, un pret mai ridicat. Modem (modem-demodulator): un modem permite conectarea la Internet. Este o cutie integrata sau nu, care se conecteaza la computer si la linia telefonica. Debitele actuale ale modemurilor sunt de 28 800 Bps, 33 600 Bps , 56 600 Bps. Viteza modemului conditioneaza rapiditatea de afisare a imaginilor pe ecran.Cum imi aleg modemul,extern sau intern?

31

Un modem extern se afla, evident, în afara computerului si poti observa, prin led-urile pe care le are, starea în care se afla acesta: daca esti conectat, etc. Un modem intern este introdus intr-un slot PCI sau ISA din interiorul computerului, fiind mai greu de manevrat/instalat. Modemurile externe prezinta mai multe avantaje decat cele interne. De exemplu, daca modem-ul extern "iti ingheata" (lucru care se intampla destul de des), nu trebuie decat sa-l pornesti din nou. Cu un modem intern singura solutie este sa restartezi computerul, lucru care dureaza mai mult decat în cazul modemurilor interne. Variantele externe sunt alese de cele mai multe ori datorită faptului că nu ocupă nici un slot pe placa de bază, dar sunt şi cazuri în care prezenţa acestuia pe birou induce o mai mare încredere. Aceasta se întâmplă poate datorită conceptului că dacă vezi ce face poate înţelegi ce are. În orice caz, vă asigurăm de faptul că dacă la un echipament ceva nu merge nu i se va face deloc ruşine pentru că se află în faţa dumneavoastră şi nu va grăbi acţiunea pentru că la sfârşit îl aşteaptă vreo recompensă .

Configurarea conexiuni Dial_Up Ce este o conexiune Dial_Up Conectarea la Internet prin linie telefonica comutata (Dial_Up) Acesta este cel mai simplu si mai rapid mod de a te conecta la Internet. Pentru acest tip de conexiune iti sunt necesare:un computer (cu program de operare Windows 9X);un modem (intern sau extern);linie telefonica (automata). Majoritatea uilizatorilor folosesc modemurile pentru a stabili o conexiune PPP (Point to Point Protocol): acesta permite calculatorului sa comunice cu calculatorul furnizorului de servicii (ISP - Internet Service Provider) prin intermediul liniei telefonice. Pachetele IP, care sunt folosite pe internet pentru comunicarea intre calculatoare, sunt transportate de catre PPP peste linia seriala realizata de cele doua modemuri. Modemul instalat în / langa computerul tau preia informatiile digitale si le transmite ca semnal analogic prin linia telefonica (modulatie). Un alt modem aflat la capatul liniei - la ISP - primeste semnalul analogic prin linia telefonica si il transforma la loc în informatie digitala (demodulatie). Majoritatea modemurilor comercializate astazi au viteze de 33,6 Kb/s sau 56 Kb/s si sunt compatibile Hayes (inteleg instructiunile standard utilizate de toate programele de comunicatii). Pentru configurarea conexiunii Dial_Up urmezi procedura: Start > Settings > Control Panel. Va apare fereastra de dialog Control Panel unde vei executa configurarea necesara Configurarea telefonului si a proprietatilor acestuia

(Configuration Telephony Drivers and Dialing Properties)Double-click pe Telephony si va apare o fereastra de dialog cu denumirea Dialing

Properties cu doua interfete: My Locations si Telephony Drivers. în interfata My Locations vei completa la I am dialing from numarul de telefon care stabileste legatura cu ISP. Scrierea se face cursiv, fara pauze intre cifrele componente (daca le-ai introdus eronat, le stergi actionând asupra Remove si reiei introducerea lor corecta); Apoi completezi la I am în this country / region, numele tarii în care locuiesti (actionand asupra sagetii se va derula o lista cu numele tuturor tarilor, alegi tara unde locuiesti) si completezi la Area code prefixul telefonic al localitatii respective unde esti conectat la Internet; în final, la Dial using trebuie sa alegi intre Tone dial (pentru majoritatea posturilor telefonice care sunt conectate în centrale telefonice moderne) sau Pulse dial (pentru posturile telefonice conectate în centrale telefonice vechi tip Rotary). Dupa ce ai terminat cu acesta interfata, poti trece la Telephony Drivers; aici, la The following telephony drivers are installed on this computer, verifici daca apare Unimodem Service Provider, click pe ea si apoi pe Configure…: va trebui sa apara fereastra de dialog Modem Properties; daca este asa,

32

totul este corect si click OK; revii în fereastra de dialog Dialing Properties, click pe Apply si în final pe Close.

Configurarea modemului(Installs a new modem and changes modem properties)

Double-click pe Modems si va apare o fereastra de dialog cu denumirea Modems Properties cu doua interfete: General si Diagnostics (in mod normal modemul trebuie sa fie instalat si configurat o data cu instalarea programului de operare Windows 9X); verifici daca în interfata General este inscris modemul din dotarea computerului tau; poti vedea corectitudinea setarilor efectuate dand click pe Properties si verificand datele afisate; din nou click pe Telephony Properties si vor apare datele configurate la punctul B.1. Daca totul este corect poti inchide fereastra de dialog.

Configurarea retelei de lucru(Configures network hardware and software) Este cea mai importanta configurare; double-click pe Network: va apare o fereastra de dialog cu denumirea Network cu trei interfete: Configuration, Identification si Access Control. în interfata Configuration, la The following network components are installed trebuie sa apara obligatoriu 3 componente:

Client for Microsoft Networks;In cazul ca nu exista aceasta componenta, procedezi astfel : click pe Add; selectezi Client;

click din nou pe Add; din lista care apare - Manufacturers selectezi Microsoft; apoi din lista Network Clients selectezi Client for Microsofts Networks; click OK.Dial-Up Adapter; în cazul ca nu exista aceasta componenta, procedezi astfel : click pe Add; selectezi Adapter; click din nou pe Add; din lista care apare - Manufacturers selectezi Microsoft;apoi din lista Network Adapters selectezi Dial_Up Adapter; click OK.TCP/IP -> Dial-Up Adapter; în cazul ca nu exista aceasta componenta, procedezi astfel: click pe Add; selectezi Protocol; click din nou pe Add; din lista care apare - Manufacturers selectezi Microsoft; apoi din lista Network Protocol selectezi TCP/IP; click OK. Tot în interfata Configuration trebuie sa apara urmatoarele:la Primary Network Logon - Client for Microsofts Networks; la File and Print Sharing - nu trebuie sa apara nimic.In interfata Identification poti completa urmatoarele: la Computer name - numele cu care ti-ai botezat computerul; la Workgrup - Home; la Computer Description - creatorul computerului etc. în interfata Access Control: bifezi prima optiune de la Control access to shared resources using si anume Share level access control. Daca totul este bine click OK. Atentie !: Este posibil sa-ti solicite introducerea CD - ului de instalare al programului Windows 9X (pe care îl ai în computerul tau) pentru a prelua o serie de date necesare functionarii corecte a noilor componente.

Crearea unei conexiuni prin apel telefonic Click right-mouse pe My Computer; apoi click left-mouse pe Dial_Up Networking: va apare o fereastra de dialog cu aceeasi denumire (alta procedura: Start > Programs > Windows Explorer > Dial_Up Networking) . Daca pachetul Dial-up Networking nu este instalat pe calculatorul vostru intrati în Control Panel si faceti dublu click pe Add/Remove Programs . Activati Windows setup din partea de sus a ferestrei , apasati apoi pe Communications iar apoi pe Details . Bifati Dial-up Networking, apoi click pe butonul OK .Click din nou pe OK pentru confimare

33

odata ajuns aici, double-click pe Make New Connection si apare o fereastra tip Wizard cu aceeasi denumire care te va ajuta la configurare; în aceasta fereastra de dialog, la Type a name for the computer you are dialing completezi denumirea ISP la care esti conectat, iar la Select a device trebuie sa apara denumirea modemului care este instalat în / langa computerul tau; click Next si va apare urmatoarea interfata unde vei completa la Area code, Telephone number si Country / Region code aceleasi date ca si la punctual B.1; click Next si apare o interfata care-ti solicita verificarea corectitudinii datelor introduse; apoi click pe Finish. în ferestra de dialog Make New Connection trebuie sa apara un nou icon cu denumirea data de tine. Click right-mouse pe acest icon si selectezi Properties: va apare o fereastra de dialog cu numele legaturii avand patru interfete si anume: General, Server Types, Scripting si Multilink . în interfata General: la Use area code and Dialing Properties debifezi (pentru ca la conectare sa nu se formeze prefixul localitatii). în interfata Server Types la Type of Dial-Up Server trebuie sa apara PPP, Internet, Windows NT Server, Windows 9X; la Advanced options vei bifa numai optiunea Enable software compression (nu bifa optiunea Log on to network) iar la Allowed network protocols bifezi numai TCP/IP. în interfata Scripting bifezi Start terminal screen minimized. în interfata Multilink trebuie sa fie actionata varianta Do not additional device. Nu mai ramane decat sa apesi pe OK si ai terminat configurarea.

Controller "on board"?Modemurile hardware au un "Controller" pe placa pentru a procesa comenzi si a efectua

controlul erorilor si compresia de date. Modemurile fara controller transfera aceste sarcini microprocesorului computerului. Aceste operatii în plus reduc performantele computerului. Memoria Flash poate fi un semn clar ca modemurile au controller.

AccesoriiExista modemuri ale caror caracteristici sunt "Voice, Data si Fax", iar altele care nu au

decat Data si Fax. Prima categorie iti ofera avantajul folosirii modemului si pentru convorbiri telefonice.

Viteza de lucru a modemuluiPana în 1995, cea mai mare viteza care se putea obtine printr-o linie telefonica de cupru

era de 28.8 Kbps. Astazi, poti cumpara un modem capabil sa transmita si sa primeasca date de pana la 56Kbps. Important este sa stii ce viteza iti ofera provider-ul tau de Internet. Poti sa ai cel mai iute modem, dar degeaba, daca ISP-istul tau are la capat de linie numai modem-uri de 33.6 Kbps. De asemenea, lungimea liniei telefonice pana la centrala trebuie sa fie cat mai redusa. în acest caz vei avea o linie mai putin zgomotoasa si o viteza mai buna.

Totusi, trebuie sa fii atenta la cateva lucruri:- incearca sa-ti cumperi un modem de 56 Kbps. Chiar daca nu vei atinge aceasta viteza la conectare, acest standard are o compresie si o corectie mai bune.- fii atenta sa ai sloturi libere. S-ar putea sa iti cumperi un modem PCI (intern) si sa nu mai ai unde sa-l introduci.- vezi sa nu fii cuplata cu altcineva pe linia telefonica. Daca esti cuplata, trebuie sa fii linie principala, altfel impulsurile tale vor incarca factura celuilalt.- la o linie analogica, unde este mult zgomot, iti trebuie un modem cu o corectie a erorilor mult mai buna (HCF sau hardware).- daca ai instalat pe calculator sistemul de operare Linux, nu te gandi la un modem HCF. Cea mai buna solutie ar fi un modem hardware.- la o linie zgomotoasa (fasaituri) este foarte important sa ai un modem de viteza mare, deoarece acesta are capacitatati mai bune de compresie a vitezelor de pe retea Memoria interna (RAM=random acces memory si ROM=read only memory). Memoria RAM este acea memorie

34

care se şterge la închiderea 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 ştearsa.

MEMORIA CALCULATORULUIIndustria memoriilor este una dintre cele mai dinamice aplicatii ale electronicii din zilele

noastre. în ultimi ani chip-urile de memorie au avansat intr-un ritm alert, ceea ce a dus la o scadere dramatica a pretului/MB. Factorul principal care a dus la cresterea productiei fiind cererea de memorie, care a crescut datorita programelor ce utilizeaza tot mai multa memorie dar si datorita avantajului (d.p.d.v. al performantelor) pe care memoria RAM il ofera în comparatie cu alte tehnologii de stocare a informatiei. în acelasi timp performantele noilor module au fost imbunatatite, au scazut timpii de acces iar viteza bus-ului a crescut. Toate aceste caracteristici au fost implementate din cauza mai multor factorii de ordin tehnic, unul dintre acestia ar fi evolutia procesoarelor, care prin cresterea frecventei introduc necesitatea cresterii performantelor pentru memorii. în lungul timpului memoriile au fost construite prin prisma mai multor tehnologii, dintre acestea doar o parte au reusit sa se impuna pe piata. Principalul motiv fiind, dupa cum multi dintre noi cunosc, raportul pret/perfomanta.       în continuare, prin acest articol ne propunem o scurta descriere a modului de functionare pentru cele mai raspindite memorii existente pe piata cit si avantajele/dezavantajele tehnologiilor existente.       Clasificare, memoriile utilizate în PC se clasifica în doua categorii : ROM (Read Only Memory) acest tip memorie nu poate fi rescrisa ori stearsa. Avantajul principal pe care aceasta memorie il aduce este insensibilitatea fata de curentul electric. Continutul memoriei se pastreaza chiar si atunci cind nu este alimentata cu energie. RAM (Random Access Memory), este memoria care poate fi citita ori scrisa în mod aleator, în acest mod se poate accesa o singura celula a memoriei fara ca acest lucru sa implice utilizarea altor celule. în practica este memoria de lucru a PC-ului, aceasta este utila pentru prelucrarea tempoarara a datelor, dupa care este necesar ca acestea sa fie stocate (salvate) pe un suport ce nu depinde direct de alimentarea cu energie pentru a mentine informatia.       Memoria ROM este în general utilizata pentru a stoca BIOS-ul (Basic Input Output System) unui PC. în practica, o data cu evolutia PC-urilor acest timp de memorie a suferit o serie de modificari care au ca rezultat rescrierea/arderea "flash" de catre utilizator a BIOS-ului. Scopul, evident, este de a actualiza functiile BIOS-ului pentru adaptarea noilor cerinte si realizari hardware ori chiar pentru a repara unele imperfectiuni de functionare. Astfel ca în zilele noastre exista o multitudine de astfel de memorii ROM programabile (PROM, EPROM, etc) prin diverse tehnici, mai mult sau mai putin avantajoase în functie de gradul de complexitate al operarii acestora.       BIOS-ul este un program de marime mica (< 2MB) fara de care computerul nu poate functiona, acesta reprezinta interfata intre componentele din sistem si sistemul de operare instalat (SO).       Memoria RAM se clasifica în SRAM (Static) si DRAM (Dynamic). SRAM, acest tip de memorie utilizeaza în structura celulei de memorie 4 tranzistori si 2 rezistente. Schimbarea starii intre 0 si 1 se realizeaza prin comutarea starii tranzistorilor. La citirea unei celule de memorie informatia nu se pierde. Datorita utilizari matricei de tranzistori, comutarea intre cele doua stari este foarte rapida.

DRAM are ca principiu constructiv celula de memorie formata dintr-un tranzistor si un condensator de capacitate mica. Schimbarea starii se face prin incarcarea/descarcarea condensatorului. La fiecare citire a celulei, condensatorul se descarca. Aceasta metoda de citire a memoriei este denumita "citire distructiva". Din aceasta cauza celula de memorie trebuie sa fie

35

reincarcata dupa fiecare citire. O alta problema, care micsoreaza performantele în ansamblu, este timpul de reimprospatare al memoriei, care este o procedura obligatorie si are loc la fiecare 64 ms. Reimprospatarea memoriei este o consecinta a principiului de functionare al condensatoriilor. Acestia colecteaza electroni care se afla în miscare la aplicarea unei tensiuni electrice, insa dupa o anumita perioada de timp energia inmagazinata scade în intensitate datorita pierderilor din dielectric. Aceste probleme de ordin tehnic conduc la cresterea timpul de asteptare (latency) pentru folosirea memoriei.       Datorita raspindiri vaste a memoriei de tip DRAM, am sa exemplific modul de functionare a celulei de memorie în baza acestei tehnologii.       Celula de memorie, este cea mai mica unitate fizica a memoriei. Este compusa din componente electronice discrete. Principiul de functionare este în fapt modificarea starii logice intre 0 si 1 care la nivel fizic, în functie de tehnologia utilizata, corespunde cu inmagazinarea energiei electrice prin intermediul unui condensator (pentru DRAM), ori cu reconfigurarea matricei de tranzistori (in cazul SRAM).       Celula de memorie din punct de vedere logic este tratat ca fiind un bit. Cea mai mica unitate logica adresabila a memoriei este formata din opt biti si ia denumirea byte. Acesta ofera posibilitatea obtineri a 256 combinatii (caractere). Prin gruparea a opt bytes se obtine un cuvint (word). Constructiv, din motive ce tin de design, celulele de memorie sint organizate sub forma unor matrici.       Pentru identificarea si accesarea celulelor de memorie, acestea dispun de o adresa unica pentru fiecare celula în parte. Identificarea celulei de memorie se face prin transmiterea adresei acesteia prin BUS-ul de adrese catre decodorul de adrese (format din decodoare pentru linie si coloana), acesta identifica celula de memorie care corespunde adresei primite si transmite continutul acesteia catre interfata de date iar aceasta mai departe, catre BUS-ul de date.       Magistrala pentru adrese (BUS adrese) este conexiunea intre chipset-ul placii de baza si memorie, aceasta este puntea de legatura prin care adresele sunt transmise catre decodor.       Decodorul de adrese este format din decodorul de linie si cel de coloana, acesta receptioneaza adresa celulei de memorie pe care o imparte în doua, prima parte fiind transmisa catre decodorul de linie iar a doua catre cel de coloana, astfel se identifica celula de memorie corespunzatoare.       Matricea de memorie este structura prin care celulele de memorie sunt ordonate pe linii si coloane.       Interfata pentru date contine un amplificator de semnal, acesta receptioneaza informatiile stocate în celulele de memorie, amplifica semnalul, reincarca memoria si transmite informatia prin BUS-ul de date catre chipset (in cazul în care informatia este citita din memorie). Pentru scriere procedeul se inverseaza.       Magistrala pentru date (BUS date) este conexiunea intre chipset-ul placi de baza si memorie, aceasta ofera posibilitatea transmiterii informatiilor ce trebuiesc prelucrate de catre procesor ori stocate în memorie.       în general celulele de memorie nu pot fi accesate individual, din acest motiv, constructiv matricea de memorie este incapsulata intr-un chip. Chip-urile de memorie sunt asamblate pe un modul de memorie (circuit imprimat) în numar de opt. Acestea sint conectate la magistrala de adrese si la cea pentru date. Astfel se obtine o celula de memorie virtuala, formata din 8 biti (1 byte). Modulele de memorie la randul lor sint organizate în bancuri de memorie, acestea sunt conectate intre ele în acelasi mod ca si chip-urile.       Daca luam ca exemplu un procesor ce lucreaza pe 16 biti si vechile module de memorie de tip SIMM care functionau numai în perechi. Ne punem intrebare, de ce cite doua?       Acest lucru se intimpla datorita procesorului, care are nevoie de 16 biti pentru a umple magistrala de date, avind în vedere ca un modul de memorie detine numai 8 biti, doua astfel de

36

module au fost conectate intre ele, în acest mod sa obtinut o magistrala pentru date cu latimea de 16 biti.       Timpul de asteptare, pentru efectuarea tuturor operatiilor ce aduc informatia în interfata pentru date este necesar un anumit timp, care este identificat sub numele "latency". Astfel ca, pentru transmiterea adreselor intre procesor, chipset si memorie se utilizeaza 2 cicluri de tact. Pentru identificarea celulei de memorie se parcurg doua operatii. Identificarea liniei din matrice, pentru care avem nevoie de 2/3 cicluri (in functie de calitatea memoriei utilizata), aceasta perioada se numeste RAS (Row Address Strobe) to CAS (Column Address Strobe) delay si identificarea coloanei (CAS latency) pentru care se consuma aproximativ acelasi timp ca si pentru prima operatie (2/3 cicluri). Pentru transmiterea informatiei catre interfata de date se consuma 1 ciclu iar pentru ultima operatie, transmiterea datelor catre chipset si apoi catre procesor, inca 2 cicluri.       Dupa transmiterea informatiilor, în cazul în care cererea emisa de procesor este mai mai mare decit latimea magistralei pentru date, urmatoarele cuvinte sint transmise catre procesor în modul rafala "burst mode" la fiecare ciclu de tact, acest lucru este posibil datorita unui numarator intern care identifica urmatoarea coloana si transmite catre amplificator continutul.

Deosebiri SRAM/DRAMPrincipalul avantaj al memoriei dinamice (DRAM) este pretul foarte redus pentru obtinerea unei celule. De altfel, acesta este si singurul plus pe care aceasta memorie il are în comparatie cu SRAM. în schimb performantele sint cu mult în urma memoriei statice (SRAM). Datorita modului prin care se comuta intre starile 0 si 1 si a modului în care se executa citirea celulei de memorie, SRAM nu are nevoie de rescriere a datelor dupa ce acestea au fost citite si nici de reimprospatarea celulei de memorie. Atfel ca timpii de acces sint mult mai mici iar viteza la care acest tip de memorie lucreaza depaste cu mult performantele memoriei dinamice. Datorita pretului de cost mare pentru obtinerea unei celule SRAM, acest tip de memorie este utilizat numai pentru fabricarea memoriei cache ce se implementeaza în placile de baza sub denumirea de cache level 2 (L2) ori pentru memoria cache level 1 (L1) ce este integrata în structura procesoarelor. Memoria cache L1 functioneaza la aceasi frecventa cu cea a procesorului în timp ce pentru memoria cache L2 frecventa de lucru este jumatate fata de frecventa procesorului. Memoria cache a fost introdusa ca un artificiu tehnologic, care trebuie sa suplineasca diferenta de frecventa dintre procesor si memorie.

Memoria externa este cea care păstrează datele si informaţiile chiar dupăînchiderea calculatorului si poate fi transportata. Aceasta poate fi stocata pe hard disk,floppy disk, CD-ROM, benzi magnetice etc.DVDDeşi capacitatea de stocare a unui CD-ROM este semnificativă,multe programe şi jocuri incep să aibă dimensiuni din ce în ce mai mari;au apărut deja enciclopedii sau programe pe 4-5 CD-ROM-uri.Problema aceasta este rezolvată prin apariţia DVD-ROM-ului,următorul pas după compact disc..

DVD-ul va fi foarte important pentru utilizatorii computerelor pentru ca va fi folosit pentru cele mai mari şi mai interesante jocuri,pachete de programe şi filme.Tehnologia DVD va inlocui,probabil,casetele video care există la ora actuală pe piaţă.Un disc DVD arată ca un CD obişnuit,dar punctele purtătoare de informaţie binară (0 şi 1) sunt mult mai mici şi mai apropiate unele de altele.Aşa că în loc de 650 MB de informaţie care pot fi stocaţi pe un CD, un DVD poate stoca acum pană la 4,7 GB.Spre deosebire de CD,un DVD poate avea două feţe pe care să se inregistreze informaţie,aşa că intorcandu-l se mai pot citi incă 4,7 GB de informaţie.Iar pe viitor discul va avea mai multe straturi în interior astfel că va putea stoca peste 15 GB – sufficient pentru cel mai mare program imaginabil.

37

Primele discuri DVD-ROM sunt instructive-deconectante şi discuri cu jocuri.Acestea folosesc capacitatea suplimentară pentru a adăuga mai multe segmente de informaţie video şi audio şi pentru a face ca toate fragmentele multimedia să arate şi să sune mai bine decat CD-ROM-urile standard.

Unităţi DVD-ROMPentru a rula un DVD ,este nevoie de o unitate DVD-ROM – arată la fel ca unitatea de

CD-ROM, dar are două lasere:unul pentru citirea CD-urilor clasice,iar celălalt pentru discuri DVD.După ce am instalat o unitate DVD-ROM în PC,el va putea să citească orice tip de CD – fie el vechi sau mai nou.

Filme pe discuriCapacitatea uriaşă a discului DVD este ideală pentru a stoca poze şi sunet de înaltă

calitate – de fapt,Hollywood-ul a avut încă de la început un rol important în lansarea DVD-ului.Aceasta deoarece filmele încep să fie lansate atat pe casete video,cat şi pe DVD.Pentru a rula aceste Video-DVD-uri pe PC este nevoie de o placă decodoare Video-DVD,care funcţionează paralel cu placa video a PC-ului.Pe măsură ce apar PC-uri tot mai puternice,nu o să mai fie nevoie de o placă video suplimentară,deoarece întreaga activitate de derulare video va fi realizată în interiorul procesorului central ultrarapid al PC-ului.

Înregistrarea unui DVDCa şi la CD-ROM-uri,există DVD-ROM-uri pe care se poate scrie informaţie,dar şi DVD-

ROM-uri pe care se poate inscripţiona informaţie şi se poate şterge şi apoi rescrie o altă informaţie.Se pot folosi acestea pentru a degrava hard discul de un număr uriaş de fişiere sau pentru a stoca temporar imagini video şi muzică.

IstoricÎn anii 1990 Phillips a colaborat Coorporaţia japoneză Sony pentru a crea un disc digital

versatile (Digital Versatile Disk) care să aibă o capacitatea mai mare de stocare a informaţie decat CD-ul.Alte firme nu au acceptat standardul propus de inginerii de la Phillips şi Sony.Producători DVD-ului au optat totuşi pentru un alt standard şi alianţa Phillips-Sony a acceptat să licenţieze rezultatele cercetărilor consorţiului global.

Scurt istoric al calculatoarelor personalePrimul microcalculator apare în 1973 în Franţa, la Oresay, produs de societatea

R2E condusă de Andre Truong Trong Thi. Se numea Micral şi era construit cumicroprocesorul Intel 8008, dispunând de 256 octeţi de memorie extensibilă până la 2Kocteţi (1 Koctet = 1024 octeţi). Nimeni nu îşi imagina la momentul respectivdezvoltarea ce o va lua această familie de calculatoare, al cărei prim reprezentant eraMicral-ul.

Cei care au intuit importanţa microcalculatoarelor, în ideea de a le apropia cât mai mult de om, au fost Stephen Wozniak, de 26 de ani, angajat al firmei Hewlett-Packard şi Steve Jobs, în vârstă de 20 de ani. Ei produc în 1975 într-un garaj din Cupertino, California, un calculator numit Apple I, introducând o dată cu el şi noţiunea de calculator personal. în scurt timp apare Apple II, ai cărui succes uriaş face să se dezvolte o întreagă industrie de software şi hardware pentru aceste tipuri de calculatoare.

De abia după 5 ani de la lansarea lui Apple I firma IBM, denumită şi "Big Blue", este convinsă de importanţă acestei noi ramuri apărute de curând şi se hotărăşte să intre în luptă. Ca urmare, gigantul IBM instalează în iulie 1980 o mică echipă formată din 14 persoane la Boca Raton, lîngă New York, cu misiunea de a crea primul calculator personal al firmei IBM. Calculatorul apărut în această perioadă nu respectă stilul obişnuit al firmei, fiind construit numai cu componente produse în afara concernului: microprocesor Intel 8088 (de 16 biţi), disc flexibil Tandom, imprimantă Epson, sistem de operare Microsoft.

38

Calculatorul, numit IBM PC (Personal Computer), se impune pe piaţă şi datorită lui, firma IBM ajunge în fruntea plutonului şi în domeniul calculatoarelor personale. Politica firmei de a impune IBM PC ca un standard în domeniul calculatoarelor personale este susţinută de o puternică campanie publicitară şi în mod surprinzător de publicarea specificaţiilor tehnice ale maşinii. în aceste condiţii, majoritatea firmelor încep să producă calculatoare "compatibile IBM PC", iar programele de aplicaţii sau de bază trebuie să aibă acea caracteristică tot mai des folosită de "compatibil IBM PC". IBM PC era construit cu microprocesorul Intel 8088, funcţionând la o frecventă de 4,77 MHz, cu 128 Kocteţi de memorie extensibilă până la 640 Kocteţi, cu o unitate de disc flexibil de 180 Kocteţi şi cu ecran monocrom. Modelul IBM PC/XT, care apare aproape doi ani mai târziu, introduce unele îmbunătăţiri: memorie internă de 256 Kocteţi extensibilă până la 640 Kocteţi, 2 unităţi de disc flexibil de 360 Kocteţi, ecran monocrom sau color (CGA -Color Graphics Adapter) şi o unitate de disc Winchester (opţional două). în august 1984, IBM anunţă modelul IBM PC/ÂT, care reprezint ă un mare pas înainte, datorită microprocesorului Intel 80286 cu care este construit, funcţionând la 6 MHz.

Evoluţia ulterioară a urmărit creşterea vitezei de calcul, a capacităţii de memorie prin îmbunătăţiri tehnologice şi nu arhitecturale. A crescut frecvenţa de lucru a microprocesoarelor, au fost utilizate metode de extindere a memoriei până la 16 Mocteţi.

A fost mărită capacitatea discului Winchester, ajungând până la spaţii de memorare de ordinul Gocteţilor (1 Goctet = 1024 Mocte ţi, iar 1 Moctet = 1024 Kocte ţi), monitoarele color încep să aibă o rezoluţie din ce în ce mai mare, folosind noile tipuri de adaptoare VGA (Video Graphics Array) şi MCGA (Multi-Colour Graphics Array), este de asemenea îmbunătăţită rezoluţia imprimantelor grafice (în special a celor cu laser). Numărul interfeţelor cuplate la sistem este tot mai mare: pentru creion optic, cititor optic de caractere, scanner, dispozitive audio, etc.

Un alt pas înainte făcut de firmele producătoare de calculatoare IBM PC a fost introducerea microprocesorului Intel 80386, care reprezintă trecerea de la microprocesoarele pe 16 biţi la cele pe 32 biţi. Toate modelele apărute au respectat convenţiile de compatibilitate "de jos în sus", astfel încât programele scrise pentru primele modele pot rula pe toate modelele ulterioare.

După o evoluţie spectaculoasă în întreaga lume, constând din zeci de milioane debucăţi vândute în toate genurile de instituţii, acoperind toate ramurile economiei,transporturilor, medicinii, culturii, învăţământului, de fapt a tuturor domeniilor existente,având mari implicaţii sociale, domeniul PC devine unul dintre cele mai dezvoltate aletehnicii de calcul. Se prevede că ramurile calculatoarelor personale şi asupercalculatoarelor vor fi principalele direcţii de dezvoltare a tehnicii de calcul înurmătorii ani.

Ca întotdeauna, firma IBM intuieşte evoluţia calculatoarelor personale şi urcă onouă treaptă pe scara progresului. Deoarece ideea de "personal" a fost de mult depăşită decapacităţile unei astfel de maşini, care în prezent atinge performanţeleminicalculatoarelor, domeniul aplicaţiilor fiind extrem de vast, iar performanţele foarteridicate, "Big Blue" lansează în 1987 o nouă familie de calculatoare personale, PS/2(Personal Sysţem/2). De data aceasta, sistemul nu mai este atât de uşor accesibil dinpunct de vedere al specificaţiilor tehnice, fiind şi mult mai complex decât IBM PC. Mulţidintre utilizatori refuză trecerea la noul sistem, atât din motive financiare (datorităpreţului ridicat de cost), cât şi faptului că IBM PC satisface din plin cerinţele lor. înaceste condiţii, a apărut o întrebare, la care nu se va putea răspunde decât în timp: Vareuşi oare PS/2 să detroneze IBM PC ?

39

CAPITOLUL II

SISTEME DE OPERARESistemul de operare este un software care asigură interconectarea funcţională

dintre toate elementele configuraţiei sistemului de calcul, transformându-l într-oentitate(calculator) şi care asigură intecomunicarea cu mediul extern(operator uman, altechipament).

Sistemul de operare este un adevarat “dirijor” al microcalculatorului, rolul saufiind sa permita si sa usureze gestiunea masinii în toate fazele sale functionale. Aceastapresupune, în general, existenta unui nucleu comun care sa asigure incarcarea si executiacorecta a programelor, dialogul cu perifericele si a unor utilitare care ajuta utilizatorul sasidezvolte si sa-si organizeze fisierele, sa comunice cu alte masini, etc.

Exista în principal doua tipuri de sisteme de operare :- monotasking, cu care sunt echipate de oricei microcalculatoarele, si care executa o singura sarcina la un moment dat;- multitasking, care se gasesc în special pe calculatoare mari si mini, permitand realizarea mai multor sarcini simultan.In primul caz, nucleul sistemului de operare realizeaza doua functii de baza:- incarcarea si executia programelor- asigurarea unei interfete omogene cu perifericele

La acestea se adauga un intrerupator de comenzi, destinat dialogului cu utilizatorul. în cazul sistemelor multitasking, nucleul sistemului trebuie sa asigure în plus partajarea timpului intre programele care se executa si gestionarea alocarii resurselor masinii.

El poate fi impartit în patru elemente :- supervizorul, care lanseaza, opreste sau suspenda aplicatiile, bazandu-se în functionarea sa pe celelalte module;

40

- planificatorul, care regleaza timpul de executie pentru operatiile în curs;- alocatorul de resurse, care tine evidenta resurselor libere sau alocate unor aplicatii;- modulul de gestiune pentru intrari/iesiri, care asigura dialogul cu perifericele.

Comenzile sistemului de operare pot fi utilizate la fel ca si programele utilizator. La acestea se adauga utilitarele care asigura o flexibilitate mai mare si functii mai puternice, cum ar fi editarea de texte, transferul datelor, verificarea starii masinii, etc. La interpretorul de comenzi si nucleu se adauga de obicei un sistem de gestiune a fisierelor, un sistem de gestiune a bazelor de date, programe de comunicatie, de lucru pe mai multe terminale, etc. Deseori aceste straturi logice se interconecteaza atat de strans cu sistemul de operare, incat sunt foarte greu de distins, chiar daca au fost achizitionate separat, de la firme diferite.

Gradul de cunoastere al sistemului de operare depinde de utilizarea lui. Un realizator de sisteme de gestiune de baze de date va trebui sa-l exploateze la maximum, un programator de aplicatii va fi mai putin interesat, iar pentru un utilizator oarecare, sistemul de operare este practic transparent.

Sistemul de operare MS-DOSMS-DOS este un sistem de operare monoutilizator, monotasking, care asigura o interfata

simpla, usor de exploatat, intre utilizator si resursele hardware ale sistemului de calcul. Sistemul de operare MS-DOS a evoluat foarte mult în timp, incercand sa se adapteze conditiilor de moment. în 1981, IBM alege folosirea sistemului de operare MSDOS.

Sistemul de operare OS/2Sistemul de operare OS/2 a fost lansat de firma IBM în aceeasi zi (2 aprilie 1987) cu

microcalculatorul PS/2 (Personal System/2). OS/2 functioneaza pe modelele 50, 60 si 80 ale microcalculatorului PS/2, dar nu pe modelul 30, deoarece acesta are la baza microprocesorul 8086 (structura pe 16 biti), iar sistemul de operare OS/2 necesita o constructie bazata pe microprocesorul 80286 (urmas al lui 8086; are structura comuna cu 8086 si în plus are instructiuni care pot fi folosite pentru activarea eficienta a subrutinelor, validarea parametrilor si indicilor unor masive si pentru operatiile de intrare/iesire pe bloc) sau 80386 (structura pe 32 de biti). OS/2 este un sistem de operare multitasking si monoutilizator (pentru modelele 50, 60, 70) si multiutilizator (pentru modelul 80).

Sistemul de operare WindowsSistemul de operare Windows 95 (lansat oficial la

24.08.1995, următoarele versiuni fiind lansate în anul 1998-Windows 98, şi anul 2000 - Windows 2000; Windows ME –Windows Millenium Edition, versiunea oficială lansată la 17 februarie 2000) deţine supremaţia sistemelor de operare pe 32 biţi de tip Desktop (“birou de lucru”) şi care s-a vrut o extensie şi o variantă perfecţionată a sistemului de operare MS-DOS, sistem de operare ce a revoluţionat lumea calculatoarelor de tip PC (Personal Computer). În acelaşi timp, corporaţia americană Microsoft (cea mai prestigioasă firmă de software din lume), a promovat şi sistemul de operare Windows NT (New Technology) destinat aplicaţiilor de tip client-server pentru reţele de calculatoare ( Server & WorkStation) care să înlocuiască supremaţia sistemelor de operare UNIX şi Novell NetWare. Din acest motiv, versiunea beta a sistemului Windows NT 4.0 include o interfaţă ( shell) a sistemului de operare Windows 95/98.

Windows reprezintă un SO complet , integrat pe 32 biţi şi care se distinge prin:· facilităţi de conectare în reţea;· facilităţi de protected-mode;· facilităţi de multitasking şi multithreading;· sisteme de fişiere instalabile (de 32 biţi) VFAT, CDFS şi network redirectors, caracteristica 32-bit file access (32BFA);· programe de tip 32-bit device drivers; utilizarea inteligentă a spaţiului de memorie;

41

· nucleu - scris integral pe 32 biţi, ce include funcţii pentru gestiunea blocurilor de memorie, planificarea şi conducerea proceselor/task-urilor.

Concepte noi introduse şi implementate de sistemul de operare Windows :· modul de programe de tip 32-bit device drivers şi virtual device drivers ( VxD);· sistem de fişiere şi directoare ( folders; pliant/repertoar);· procesor grafic pe 32 biţi;· subsisteme pe 32 biţi pentru operaţii de imprimare şi comunicaţii multimedia;· facilităţi Plug and Play.

Componente de bază din arhitectura sistemului de operare Windows:· REGISTRY - baza de date ierarhică (registry) ce simplifică sistemul de operare şi îl face mai adaptabil şi ajustabil prin eliminarea fişierelor de iniţializare (autoexec.bat şi config.sys) şi înlocuirea lor cu o registratură structurată asemănătoare cu o bază de date ierarhică de chei (keys); REGISTRY reprezintă două fişiere : system.dat (informaţii privind configuraţia sistemului de calcul) şi user.dat ( informaţii privitoare la utilizatorii sistemului de calcul);· Utilitare de tip device drivers ce includ suport pentru diverse dispozitive periferice şi hardware;· Utilitare de tip VxD ( virtual device drivers) ce reprezintă programe pe 32 biţi pentru protected mode;· Programul Configuration Manager ce dirijează procesul de configurare a sistemului de calcul;· Modulul USER ce gestionează operaţiile executate de dispozitivele de intrare (Keyboard, mouse ) şi pe cele aferente interfeţei utilizator ( fereste, meniuri, pictograme, casete de dialog, etc. ), operaţii pentru canale de comunicaţii (placa de sunet, etc.);· Modulul KERNEL ce execută funcţii de bază ale SO, servicii de tip “file I/O”, gestionarea blocurilor de memorie, planificarea task-urilor pentru microprocesoarele actuale 386, 486, Pentium;· Modulul GDI (Graphics Device Interface)ce realizează funcţiile grafice ale SO;· Modulul TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) ce este utilizat în sistemul Internet.

Interfata WindowsInterfaţa sistemului de operare asigură comunicarea între utilizator şi calculator. Prin

intermediul tastaturii sau al mouse-ului, utilizatorul transmite comenzi sau răspunsuri a solicitările calculatorului iar prin intermediul monitorului, calculatorul transmite utilizatorului mesaje sau întrebări.

Ultima funcţie a sistemului de operare menţionată mai sus este realizată de interfaţa sistemului de operare.Interfeţele pot fi realizate utilizând:- limbaj de comandă;- sistem de meniuri;- grafic cu ajutorul simbolurilor (pictogramelor).

Interfaţa realizată printr-un limbaj de comandă. în acest tip de interfaţă utilizatorul transmite comenzile calculatorului sub forma unui sir de caractere care respectă o anumită sintaxă. Calculatorul permite utilizatorului să introducă o comandă afişând pe primele poziţii ale liniei curente de pe ecran un sir de caractere numit prompter. De regulă prompterul este compus din numele unităţii curente de disc, urmat eventual de numele directorului curent şi terminându-se cu caracterul “>” (ex: C:\LUCRU>).

De la tastatură (keyboard) utilizatorul introduce comanda care este păstrată în memoria internă numită “zona de editare a tastaturii”. Se acţionează tasta <Enter>, moment în care comanda este transferată în zona de memorie internă unde se află programul numit interpretor de comenzi.

42

Interpretorul analizează comanda, dacă aceasta este corectă, solicită procesorului să o execute utilizând resursele logice şi fizice, în final se afişează din nou prompterul. în cazul în care comanda nu a fost corect editată, pe ecran se afişează mesajul “Bad command or file name”.

Interfaţa realizată printr-un sistem de meniuri. în acest tip de interfaţă utilizatorultransmite comenzile calculatorului prin intermediul unui sistem de meniuri şi opţiuni de meniu sau poate folosi combinaţia de taste care apare în dreapta numelui opţiunii cunoscută şi sub numele de scurtătură (shortcut keys). Acest tip de interfaţă presupune existenta unui interpretor de comenzi care să folosească un sistem de meniuri sau interpretorul de comenzi să folosească un program care se suprapune peste interpretorul de comenzi.

Pentru deschiderea meniurilor, declanşarea unei comenzi se realizează prin folosirea tastaturii (tehnica barei selectoare-dreptunghi evidenţiat pe ecran cu altă culoare sau tehnica literei de identificare-litera de identificare subliniată) sau mouse-ul. Interfaţa realizată grafic cu ajutorul simbolurilor (pictogramelor). în acest tip de interfaţă instrucţiunile se dau calculatorului prin intermediul unor simboluri care sugerează conceptul, de exemplu o componentă a calculatorului, aplicaţie, parametru, etc. Aceste interfeţe folosesc metoda de trage şi plasează (drag and drop) prin care obiectele reprezentate prin pictograme pot fi copiate sau mutate. Utilizatorul trebuie în acest tip de interfaţă să cunoască pictograma care reprezintă aplicaţia.

Sisteme de operare cu interfaţa realizata grafic: Windows NT, Windows 95, Windows 98, Windows 2000, Windows Me, Window XP, Windows 2003 Server - Windows NT (New Technology) al cărui principal avantaj îl constituie posibilitatea implementării lui atât pe PC-uri cu microprocesoare Intel, cât şi pe PC-uri bazate pe microprocesoare RISC (Reduced Instruction Set Computing), ceea ce îi conferă caracterul unui sistem deschis, condiţie esenţială în lucrul lanivelul reţelelor de calculatoare. Windows NT

Inceperea realizarii sistemului Microsoft Windows NT în 27 iulie 1993, marcheaza un pas de hotar important în activitatea Microsoft. "Windows NT” reprezinta nimic altceva decat o schimbare radicala în modul în care se poate opera în retele de calculatoare.

Windows NT a fost primul sistem de operare Windows care combina suportul pentru aplicatii de nivel inalt client/server cu aplicatii de interes personal cu productivitate ridicata.Acest sistem de operare introduce noi posibilitati privind performanta si puterea de operare si include un sistem de programare multitasking pentru aplicatii bazate pe Windows, lucru în retea integrat, securitatea serverului de domeniu, suport pentru arhitectura cu multiprocesoare si sistemul de fisiere NTFS.

In acelasi timp cu lansarea primei versiuni desktop a lui Windows NT a fost lansat si primul sistem de operare pentru server al companiei Microsoft: Windows NT Advanced Server 3.1. Acesta a fost proiectat sa actioneze ca un server dedicat în mediul client/server oferind putere, scalabilitate, rezistenta mare la erori si interoperabilitate. Ca server de aplicatie Windows NT Advanced Server este o platforma puternica pentru servere de date (ex. Microsoft SQL Server), servere de comunicatie (ex. Microsoft SNA Server) si servere de posta electronica (ex. Microsoft Mail).

Pentru managementul retelei , Windows NT Advanced Server ofera clientilor un sistem de securitate centralizata si unelte grafice pentru diferite sisteme si activitati. Pentru prima data un sistem de operare pe server, Windows NT Advanced Server 3.1, combina modul usor de lucru în Windows cu puterea uneltelor de management al retelelor. Windows NT Server 3.5 (1994)

Noua versiune a lui Windows NT Server a fost construita pastrand multe din caracteristicile versiunii anterioare, dar include si noi unelte de administrare, imbunatatind modul de configurare al clientilor, capacitatea de conectare la distanta si sistem de repornire. Windows NT Server 3.51(1995)

43

Acesta varianta, usor imbunatatita, include unelte pentru conectarea cu noul sistem de operare -Windows 95- si un sistem de monitorizare a licentelor de acces pe server.

Windows NT Server 4.0(1996) Cu aceasta noua aparitie, Windows NT Server devine un sistem de operare complet functionabil pe 32-biti si imprumuta modul de utilizare si operare foarte populare de la Windows 95. Windows NT 4.0 adauga deasemenea multe facilitati avansate pentru utilizatorii din domeniul economic si tehnic:

-conectivitate si viteza de lucru în retea crescute;-servicii rapide pentru lucru cu fisiere si periferice;-suport robust pentru aplicatii-server integrat WEB;-set complet de unelte pentru proiectarea si administrarea de retele intranet.Utilizarea ulterioara de programe de actualizare (service pack) si instalarea de facilitati

optionale (option packs) permit utilizarea cheilor publice si a certificarilor pentru securizarea datelor si adauga noi unelte de administrare pentru personalul tehnic.

Windows NT este un sistem de operare destinat retelelor multifunctionale, sistem care poate actiona atat în calitate de client, cat si ca server intr-un mediu de lucru de retea. Windows NT este o denumire generica pentru doua produse de sine statatoare: Windows NT Workstation si Windows NT Server.

Ce este Windows NT Server Windows NT Server este un sistem care poate fi folosit în bune conditii ca server pentru fisiere, pentru tiparire, sau ca server pentru aplicatii, si poate executa sarcini pentru diferite tipuri de beneficiari, de la grupuri de lucru mici pana la retele de societati Windows NT Server ofera urmatoarele avantaje:

1.Un server performant. Windows NT Server versiunea 4.0 este conceput sa ofere un server performant pentru

fisiere, tiparire si aplicatii. Versiunea comerciala a sistemului Windows NT Server accepta un numar de pana la patru procesoare, intr-un mediu de multiprocesare simetrica. Implementarile OEM (Original Equipment Manufacturers ) pentru Windows NT Server ofera un suport pentru pana la 32 de procesoare, intr-un mediu de multiprocesare simetrica.

2.Instrumente de comunicare. Persoanele care lucreaza la domiciliu, cele care prin natura ocupatiei lor calatoresc mult,

sau alti utilizatori pot lucra cu sistemul Windows NT Server 4.0 prin intermediul serviciului RAS (Remote Access Service - serviciul de acces de la distanta), facilitate care permite utilizatorilor aflati la distanta sa se conecteze la retea prin intermediul retelei telefonice. Windows NT accepta pana la 256 de sesiuni RAS.

3.Instrumente de gestionare. Task Manager si Network Monitor simplifica sarcinile cotidiene de gestionare a serverului

retelei dumneavoastra. Task Manager monitorizeaza programe, sarcini, sistemul metric Windows NT Server 4..0, oferind informatii detaliate despre toate programele si procesele care se desfasoara în sistem. Cu ajutorul acestor informatii puteti renunta mai usor la elemente care nu raspund, contribuind la asigurarea stabilitatii sistemului. Network Monitor supravegheaza traficul din retea catre/dinspre server la nivel de pachet, pentru ca, prin analize ulterioare, sa solutioneze eventualele probleme care apar în retea.

4.Internet Information Server (IIS). Integrarea IIS în Windows NT Server 4.0 presupune instalarea si gestionarea serverului

Web ca parte separata a sistemului de operare. în plus, cu ajutorul IIS versiunea 2.0 se poate gestiona de la distanta propria retea de pe orice calculator care are instalat sistemul Microsoft Windows, prin intermediul unui browser Web. IIS ofera o platforma rapida, puternica si sigura

44

pentru protocoale ca Hypertext Transfer Protocol (HTTP) sau File Transfer Protocol (FTP) si pentru serviciul Gopher.

5.Programe vrajitor pentru administrare. Aceste programe vrajitor pentru administrare, destinate rezolvarii sarcinilor, fac gestionarea serverului mult mai usoara ca pana acum. Vrajitorii grupeaza instrumentele obisnuite pentru gestionarea serverului, cum sunt User Manager for Domains si Server Manager si va calauzesc pasii în procedurile necesare pentru adaugarea de noi utilizatori, pentru crearea si gestionarea grupurilor de utilizatori, gestionarea accesului clientilor retelei la fisiere si directoare e.t.c.

6.Suport pentru clienti Macintosh. Acest produs ofera servicii de partajare a fisierelor si tiparirii de catre clienti Macintosh.

7.Servicii suplimentare de retea. Aceste servicii suplimentare sunt cele de transmitere multiprotocol (MPR) si alte servicii ca Domain Name System (DNS), Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) si Windows Internet Name Service (WINS).

8.Windows NT Directory Services. Un director baza de date ofera posibilitatea deschiderii unei sesiuni de lucru pentru un

singur utilizator si posibilitatea de a dobandi accesul la resurse din intreaga reteaCe este Windows NT Workstation?Windows NT Workstation este un sistem de operare performant si sigur, optimizat pentru

functionarea în retea: poate fi folosit atat ca sistem de operare pe un calculator conectat intr-o retea de tip peer-to-peer (de la egal la egal), sau ca statie de lucru intr-un domeniu Windows NT Server. Sistemul Windows NT Workstation poate fi folosit cu produsele din familia “Microsoft BackOffice" pentru a beneficia de posibilitatile acestor produse.Windows NT Workstation ofera urmatoarele avantaje:

1.Mod de lucru performant. Asigura multitasking controlat pentru toate programele. Windows NT Workstation

accepta mai multe procesoare, pentru a realiza o multiprocesare reala. De exemplu, daca rulati un program multifila cum ar fi Microsoft Word, puteti continua lucrul la un document în timp ce tipariti un altul.

2.Profil hardware. Creeaza si intretine o lists a componentelor ce alcatuiesc configuratia hardware a unui

calculator. De exemplu, daca folositi un calculator laptop si un dispozitiv de extensie la locul de munca, puteti utiliza un profil hardware pentru a configura calculatorul astfel incat sa functioneze cu dispozitivul de extensie. Cand lucrati pe laptop acasa, puteti folosi un alt profil hardware cu o configuratie care permite aceluiasi calculator conectarea telefonica la retea.

3.Microsoft Internet Explorer. Va ofera un browser rapid si usor de folosit, compatibil cu standardele existente.

4.Sistem de posta electronica. Receptioneaza si stocheaza mesajele electronice, dar si fisiere si obiecte create în alte programe.

5.Servicii Web. Ofera un server Web personal, optimizat sa functioneze cu Windows NT Workstation, versiunea 4.0. 6.Siguranta.

Garanteaza securitatea locala a fisierelor, directoarelor, imprimantelor si a altor resurse. Utilizatorii pot fi identificati fie prin intermediul calculatorului local, fie printr-un controller de domeniu pentru a avea acces la oricare dintre resursele calculatorului sau ale retelei.

45

7.Stabilitatea sistemului de operare. Accepta orice program în propriul sau spatiu de adresare al memoriei. Astfel, programele

care prezinta probleme de functionare nu mai pot afecta alte programe, sau sistemul de operare.Diferente privind modul de administrareO retea Windows NT poate fi configurata fie prin intrebuintarea unui model domeniu, fie

a unui model grup de lucru. Atat Windows NT Server, cat si Windows NT Workstation accepta ambele modele. Diferentele dintre cele doua produse privind administrarea depind de model.

Modelul domeniuUn model domeniu presupune existenta cel putin a unui calculator care ruleaza sistemul

Windows NT Server confgurat ca si controller de domeniu. Un domeniu este o grupare logica de calculare care folosesc în comun acelasi sistem de siguranta si aceleasi informatii despre conturile utilizator. Aceste informatii sunt stocate în baza de date a directorului principal al controllerului de domeniu.

Windows NT Server poate fi configurat si ca server membru (un controller nondomeniu). Un server membru nu valideaza tentativele de deschidere a sesiunii de lucru intr-un domeniu, dar defineste un director local cu baze de date, la fel ca si calculatoarele pe care ruleaza Windows NT Workstation.

Modelul domeniuToate calculatoarele pe care ruleaza sistemul Windows NT detin un director baze de date;

cu toate acestea, numai directorul principal baze de date al controllerului de domeniu asigura o locatie centrala pentru administrarea conturilor de utilizator si securitatea resurselor pentru domeniu. Intr-un domeniu oarecare, utilizatorul are nevoie doar de un cont si de o parola pentru a avea acces la resursele retelei. Daca utilizatorul isi schimba parola, aceasta schimbare se reflecta în mod automat în tot domeniul.

Modelul grup de lucruModelul grup de lucru este o retea care functioneaza pe baza sistemului Windows NT,

care nu detine un controller de domeniu Windows NT Server. Prin grup de lucru se intelege de cele mai multe on o retea de tipul peer-to-peer (de la egal la egal), deoarece toate computerele partajeaza fisiere si imprimante în mod egal.

Intr-un model grup de lucru, administrarea conturilor de utilizatori si a resurselor nu este concentrata pe un singur calculator. Mai mult chiar, toate calculatoarele pe care ruleaze sistemele Windows NT Workstation sau Windows NT Server (configurate ca server membru) gestioneaze informatiile privind conturile utilizatorilor si siguranta resurselor intr-o baze de date dintr-un director local. Din acest motiv, pe toate computerele la care utilizatorul va avea acces sunt create conturile utilizatorilor, local sau prin retea.

Modelul Grup de LucruIn acest model, sarcinile de administrare a resursei sunt distribuite fiecarui calculator din

retea. De exemplu, de fiecare data cand isi modifica parola, un utilizator trebuie sa o modifice pe fiecare calculator la care are cont. Pentru administrarea unui calculator intr-un grup de lucru, modificarile trebuie operate pe fiecare calculator, ceea ce poate duce la pierdere de timp.

Temeni specifici :HTTP – Hyper Transfer ProtocolFTP – File Transfer ProtocolRAS – Remote Acces Service OEM – Original Equipment ManufacturersIIS – Internet Infotmational ServerDNS – Domain Name SystemDHCP – Dynamic Host Configuration Protocol

46

WINS – Windows Internet Name Servicepeer - to - peer - de la egal la egal

Server - un computer , sau un program care permite altor computere , respectiv programe, sa acceseze informatile pe care le ofera. în principiu un computer/program care deserveste alte computere/programe.Packet - o secventa de date transmise intr-o retea. Ele nu au o lungime fixa, pot avea de la unu la sute de caractere. Pentru a transmite date pe internet protocolul TCP/IP imparte datele în pachetele pentru a imbunatatii eficienta transmisiei.

- Windows NT oferă posibilitatea gestionării reţelei şi realizării şi gestionării aplicaţiilor distribuite (model client/server).- Windows 95 are o interfaţă grafică orientată pe ferestre, care permite utilizatorului lansarea concomitent a mai multor aplicaţii, fiecare în fereastra ei, precum şi schimbul de informaţii între acestea.- Windows 98 este un mediu complet integrat cu Internetul, constituindu-se ca un suport pentru noile tehnologii hardware şi păstrând compatibilitatea cu Windows 95, fată de care apare ca o extindere (upgrade).- Windows 2000 este ultima interfaţă lansată de Microsoft în 1999, de la care se aşteaptă o compatibilizare a platformelor Windows şi performante superioare.

Incărcarea sistemului de operare în memoria internă a calculatorului. Laînceputul fiecărei sesiuni de lucru trebuie încărcat în memoria internă nucleul sistemului de operare (conţine programele necesare gestionării resurselor calculatorului). Sistemul de operare se livrează pe suport magnetic împreună cu calculatorul (disc sistem). Acest suport conţine un program de dimensiuni mici numit încărcător, situat la început de suport, precum şi programele aferente nucleului sistemului de operare. în memoria tip ROM există un program numit preîncărcător utilizat pentru iniţializarea lucrului cu calculatorul.

La pornirea calculatorului, programul preîncărcător iniţializează echipamentele periferice, identifică configuraţia calculatorului şi caută sistemul de operare pe un suport magnetic, găsindu-l, încarcă în memoria internă programul încărcător care se găseşte la începutul suportului şi îl lansează în execuţie.

Servicii WindowsUn serviciu este o aplicatie care ruleaza în fundal (serviciul este pornit automat de catre

sistemul de operare fara interventia utilizatorului) si este similar cu daemon-ul de Unix (program ce incarca utilitarele de sistem : kernel, drivere, etc.) Aplicatiile-serviciu ofera functii ca aplicatii client/server, server web, server de baze de date si alte aplicatii de tip server pentru utilizatori, local sau pentru retea. în general serviciile sunt folosite pentru a face un program sau o componenta hardware disponibila sistemului de operare, la un nivel scazut (hardware).

Serviciile sunt folosite pentru :- pornirea, oprirea, suspendarea sau eliminarea completa a unui seriviu pe un calculator. Pentru aceste operatii contul utilizatorului trebuie sa aiba permisiunea pentru a l-e indeplini.- Se poate controla un computer de la distanta (cu Windows XP, Windows 2000 sau Windows NT doar)- Se pot seta recuperari în cazul în care un serviciu cedeaza (exemplu : repornirea serviciului automat sau restartarea calculatorului)- Pornirea sau oprirea serviciilor pentru o anumita componenta hardware (exemplu : imprimanta)

Sistemul de operare Linux

47

In aparenta Linux-ul nu este la fel de usor de folosit si de configurat precum Windows sau Mac, dar instaland una dintre ultimele distributii Linux (RedHat, Mandrake, SuSE, Slackware, Caldera, Corel Linux, etc.) veti descoperi contrariul. Veţi intalni o multimede programe care faciliteaza configurarea majoritatea avind o interfata facila si sugestiva. în Linux veti intalni lucruri surprinzatoare pentru un sistem de operare. Si nu uitati: Linux-ul si DOS/Windows pot coexista pe acelasi computer. Linux-ul are un sistem de fisiere -adica "structura directoarelor si fisierelor din

Linux "- care seamana putin cu cel din DOS. Fisierele au nume care se conformeaza anumitor reguli speciale, sunt stocate în directoare, unele sunt executabile si dintre acestea majoritatea au command switch. în plus, poti folosi caractere wild card, redirectionarea si transferul.

Spre deosebire de DOS, datorita caracterului sau multiuser, Linux-ul are incorporate mecanisme de securitate. Unele fisiere si directoare au anumite permisiuni, care impiedica accesarea lor de catre un utilizator obisnuit. Numai utilizatorul cu login-ul root le poate accesa, acesta fiind administratorul sistemului. Si tu poti fi root daca lucrezi pe propriul calculator. în DOS/ Windows, dimpotriva, nimic si nimeni nu te va impiedica sa stergi, din greseala, tot hard-disk-ul.

Mare parte din puterea si flexibilitatea Linux-ului provine din concepte simple, ca: redirectionarea si transferul, transmisibilitatea fiind mult mai influenta decat în DOS. Comenzi simple pot fi folosite unitar pentru a indeplini task-uri complexe. Linux-ul are un sistem de fisiere -adica "structura directoarelor si fisierelor din Linux "- care seamana putin cu cel din DOS. Fisierele au nume care se conformeaza anumitor reguli speciale, sunt stocate în directoare, unele sunt executabile si dintre acestea majoritatea au command switch. în plus, poti folosi caractere wild card, redirectionarea si transferul.

Exista totusi unele diferente:- în DOS, numele fisierelor se afla în asa-zisa forma 8.3 (nume din 8 caractere+extensie din 3 caractere), de exemplu TESTPAGE.TXT. în Linux (si în Windows 9x) se poate si mai bine. Daca ai folosit pentru a instala Linux-ul un sistem de fisiere ca ext2 sau umsdos, poti atribui fisierelor nume mai lungi (pana la 255 de caractere), care sa contina mai mult de un punct. De exemplu: Acesta.este.Un.fisier.cu.nume.Lung Se remarca folosirea atat a caracterelor mari cat si mici. Caracterele mari sau mici în numele de fisiere si în comenzi sunt diferite. Astfel, FISIER.tar.gz si fisier.tar.gz sunt doua fisiere diferite. ls este o comanda, iar LS o greseala;- tilizatorii Windows 9x vor dori sa foloseasca nume de fisiere lungi si în Linux. în cazul în care numele unui fisier contine spatii (nerecomandabil dar posibil) acesta trebuie incadrat intre ghilimele ori de cate ori va referiti la el.

48

CAPITOLUL III

UTILITAREIn ultimii ani pe piata software-ului au inceput sa apara din ce în ce mai multe programe

utilitare, de la simple programele freeware de inchis calculatorul la o anumita ora pana la aplicatii bazate pe tehnologii web. Utilitarele, fie ca sunt freeware sau shareware au o importanta diferita pentru fiecare utilizator, aduca un novice în calculatoare nu se va preocupa asa de curand de grafica 2D si/sau 3D, cum nici un avansat nu va avea nevoie de mai multe programe de arhivare, spre exemplu. Fiecare utilitar se ocupa de functionarea corecta a sistemului de operare (firewall-uri, antivirusi) sau usurarea muncii utilizatorului (arhivatoare, organizatoare, playere multimedia, etc).

ArhivatoareSegmentul de piata ocupat de programele de arhivare este foarte dinamic si deschis. Multe

programe apar si dispar în intervale de timp relativ scurte. Versiuni noi ale programelor de varf apar si ele frecvent si vin continuu cu imbunatatiri mai mult sau mai putin inspirate. Clasamentele se schimba la fiecare astfel de aparitie. Iar interesul în acest segment este foarte mare...

Aplicatiile de arhivare, sau de compresie, sunt prezente pe piata software de foarte mult timp. Acestea permit impachetarea si compresarea mai multe fisiere intr-unul singur, pentru a reduce dimensiunile acestora si pentru a economisi spatiul pe harddisk. Bineinteles, acest spatiu nu este foarte scump în momentul actual, dar acest tip de aplicatii au devenit mult mai importante si datorita Internet-ului. Motivul este evident. Este mult mai usor sa realizezi un download doar al arhivei ce contine, de exemplu, kit-ul unui program, decat sa se incarce separat fiecare din fişierele respective. La aceasta se mai adaugă şi compresia, un element deloc de neglijat ţinând cont că, totuşi, lăţimea de bandă nu este nelimitată şi timpul suplimentar petrecut online costă. Dar şi de partea serverului ce oferă fişierele spre download acest fapt reprezintă un avantaj, deoarece va putea servi mai mulţi clienţi, ca urmare a faptului că timpul petrecut cu unul din aceştia este mai mic datorită volumului mai redus de date ce se transferă.

Aceste utilitare permit deci crearea unor fişiere arhivă (în general fişiere .zip) ce cuprind o serie de fişiere obişnuite, împachetate într-o formă comprimată. Pe lângă beneficiul evident al salvării preţiosului spaţiu de pe hard disc, aceste arhive permit deci şi transferul unei cantităţi mai mari de date într-un timp mai scurt de pe Internet, uşurează manipularea mai multor fişiere de dimensiuni reduse, copierea unor fişiere de dimensiuni mari pe mai multe dischete - procedeu de "spargere" denumit spanning. Unele programe de compresie (cum ar fi PKZip, WinZip sau NetZip) pot servi şi ca soluţii bune de backup.

Un utilitar pentru arhivarea fişierelor asigură, în general, următoarele operaţii:• arhivarea fişierelor, a directoarelor sau a structurii arborescente;• ştergerea, adăugarea şi mutarea de noi fişiere într-o arhivă;• reîmprospătarea arhivei;• actualizarea arhivei;• extragerea fişierelor, a directoarelor sau a structurilor arborescente dintr-o arhivă;• alegerea metodei de comprimare;• crearea arhivelor multivolum;• schimbarea proprietăţilor unei arhive;• afişarea listei cu conţinutul unei arhive;• verificarea integrităţii arhivei;• codificarea arhivei şi accesul la ea prin parolă.

49

Standardul cel mai răspândit la ora actuală şi de altfel şi cel preferat pentruarhivarea programelor disponibile pentru download, este formatul ZIP. Totuşi, acesta nu dispune de cele mai bune rate de compresie, în momentul de faţă fiind depăşit de standardele ACE şi RAR.

De ce este totuşi preferat ZIP-ul? Răspunsul este simplu. Este cel mai „bătrân" între formatele cu performanţe, prin urmare şi cel mai cunoscut. De altfel, el a fost introdus de către PKWare în 1989, PKWare deţinând şi la ora actuală supremaţia între produsele ce folosesc acest standard. PKZip 2.70 pentru Windows are cele mai bune performanţe generale la ora actuală, deci, dacă sunt urmărite performanţe echilibrate între timpul necesar operaţiilor de arhivare şi ratele de compresie, aceasta este soluţia cea mai bună.

Dar modul în care standardele rivale se dezvoltă acum ridică un mare semn de întrebare asupra liderului în compresia datelor. Va pierde ZIP-ul bătălia pentru supremaţie? Răspunsul la această întrebare rămâne să îl aflăm în viitor, deoarece ACE şi RAR (acestea fiind standardele pretendente) au încă deficienţe la capitolul timp. Şi timpul costă. Ar mai trebui să amintim însă şi despre standardele ARJ şi JAR, ambele dezvoltate de Arj Software. De aproximativ doi ani nu a fost lansată nici o versiune nouă care să prezinte îmbunătăţiri semnificative ale acestora sau o versiune pentru Windows. După clarificarea opţiunii standardului, se ridică problema alegerii efective a aplicaţiei, a utilitarului folosit.

Dacă se preferă folosirea altui standard decât Zip, atunci totul se rezumă la alegerea între Win RAR şi Win ACE, amândouă oferind rate de compresie excelente şi timpi relativ egali. Dacă însă se va opta pentru folosirea unui standard Zip atunci situaţia este puţin mai dificilă, acest lucru datorându-se numărului destul de ridicat al programelor de compresie ZIP. Ratele de compresie ale acestora sunt, în general, egale, singurele diferenţe notabile fiind sesizate la viteză şi, bineînţeles, la ergonomie şi funcţionalitate.

Un bun utilitar de compresie este esenţial pentru utilizatorii de orice nivel. Windows-ul nu oferă nici o alternativă la compresarea fişierelor, utilitarul DriveSpace nefiind destinat acestui scop. Din fericire, majoritatea programelor de gestiune a fişierelor (de tip "File Managere") oferă suport şi pentru comprimarea fişierelor, aşa că dacă vom utiliza un file manager, probabil nu vom avea nevoie de un program de compresie separat. Pe de altă parte, programele dedicate oferă şi facilităţi suplimentare, cum ar fi cazul NetZip-ului care permite reînnodarea unei sesiuni dedownload de pe Internet, facilităţi ce nu se regăsesc în file managere. Dacă nu folosim un astfel de program de gestiune a fişierelor, atunci utilizarea unui program de compresie separat are sens.

Browser-eInternet ExplorerIn momentul de fata Internet Explorer este cel mai cunoscut sic el mai folosit browser,

deoarece vine inclus în suita de programe a sistemului de operare Windows. Desi este folosit de majoritatea utilizatorilor Windows, multi dintre ei se orienteaza spre browsere mult mai puternice si mai sigure. Odata cu aparitia noilor amenintari ce vin de pe internet (virusi, explit-uri s.a.) au aparut pe piata soft-ului noi browsere ce se lupta pentru suprematie.

OperaOpera este unul dintre cei mai mari rivali ai Internet Explorerului deoarece ofera viteze

net superioare fata de acesta prin faptul ca, spre deosebire de Internet Explorer unde pagina este luata pe un singur thread (o singura conexiune), Opera realizeaza mai multe conexiune la pagina accesata.

Probelemele acestor browser-e sunt multe, de la faptul ca acestea costa, pana la probleme de securitate ce apar foarte des datorita altor factori externi. Desi multi oameni gasesc vulnerabilitati în aceste doua browser-e, mai ales în Internet Explorer, raspunsul cu un “leac” din partea producatorului este intarziat. Ultimile versiuni de Internet Explorer si Opera au un “utilitar” pentru oprierea ferestrelor “pop-up” (acestea sunt reclame pe care alte firme la

50

raspandesc pe tot internetul, chiar daca utilizatorul nu este interesat de continutul reclamei). Pe lannga utilitarul de anti-pop-up, Opera mai are inclus si un utilitar de e-mail.

Mozilla FireFoxLa ora actuala FireFox este un proiect sub deviza “take back the internet”, proiect ce vine

în ajutorul utilizatorului ce sta pe internet si doreste securitate în navigare. Desi este un proiect nu de mult lansat, FireFox a castigat un numar mare de admiratori prin simplul fapt ca este gratis, dar si functii pe care Internet Explorer sau Opera le ofera, cum ar fi “pop-up blocker”. Spre deosebire de concurenta FireFox este adus la zi, fiindu-i corectate sau rezolvate pobeleme, fie de afisare a paginilor, fie vulnerabilitati.

Odata cu lansarea noului serviciu de e-mail pe internet de catre Google (G-Mail), Mozilla FireFox a fost configurat pentru a suporta o navigare mai usoara pe G-Mail. De exemplu, pentru a compune un e-mail, din fereastra browserului se apasa CTRL+C, functie pe care alte browser-e nu le au.

AntivirusiProgramele antivirus sunt programe create special pentru a efectua urmãtoarele

operaþiuni:- sa detecteze virusii prin verificarea conþinutului fisierelor si semnalarea prezentei semnãturii unui virus cunoscut sau a unor secvenþe suspecte în interiorul lor- sa dezinfecteze sau sa stearga fisierele infestate de virusi cunoscuþi- sa previnã infectarea prin supravegherea acþiunilor din memorie si semnalarea întâlnirii unor anumite acþiuni ca ar putea fi generate de existenta în memorie a unui virus Exista doua feluri de antivirusi dupã modul în care actioneaza:1. Programe care dupã ce au fost lansate ce raman în memoria calculatorului si supravegheazã fiecare aplicaþie lansata în executie.2. Programe care sunt lansate de cãtre utilizator numai atunci când el doreste sa verifice calculatorul In urmãtoarele condiþii are loc devirusarea:-Scanarea = citirea fisierelor si a memoriei si identificarea virusilor cunoscuti de programul antivirus respectiv-Devirusare = extragerea virusului sau stergerea fisierului infectat-Monitorizare = este operaþia prin care un antivirus existent în memorie verifica si semnaleazã sistematic eventuala aparitie a unui virus

CAPITOLUL IV

REŢELE DE CALCULATOARE

51

IntroducereÎn termeni foarte simpli, reţeaua reprezintă un sistem de oameni si obiecte conectate între

ele. Oriunde privim în jurul nostru putem observa un anumit tip de reţea (sistemul nervos, sistemul cardiovascular etc. Reţelele de comunicaţii sunt proiectate astfel încât doua calculatoare, localizate oriunde în lume, sa fie capabile sa comunice între ele, indiferent de tipul acestora (PC,Mac, mainframe etc). Acest lucru este posibil prin intermediul unei limbi comune, numita protocol.

Protocolul este definit ca un set formal de reguli si convenţii cu ajutorul căroraeste guvernat schimbul de informaţii între echipamentele unei reţele.

Majoritatea reţelelor sunt clasificate în LAN (localizate de obicei într-o clădire, campus) sau WAN (acoperă o arie geografica mai mare). Ele sunt rezultatul dezvoltării aplicaţiilor pentru mediul afacerilor. Dar fiecare din aceste aplicaţii aveau o maniera proprie de operare, independenta de calculator. Eficienta dispărea în acest caz.

Organizaţiile aveau nevoie de o soluţie care sa rezolve următoarele probleme:- cum sa fie evitata duplicarea echipamentelor?- cum se poate comunica eficient?- cum se poate gestiona o reţea? O prima soluţie la problemele organizaţiei a fost realizarea reţelelor locale (LAN). Deoarece puteau conecta toate staţiile de lucru si perifericele dintr-o clădire, LAN-urile au făcut posibila utilizarea eficienta a tehnologiilor informaţionale. Însa pe măsura ce calculatoarele au început sa fie folosite pe scara tot mai larga în domeniul economic, LAN-urile nu mai erau suficiente. A apărut necesitatea schimbului de informaţii între organizaţii, iar soluţia a reprezentat-o apariţia WAN La început, dezvoltarea LAN si WAN a fost haotica. Anii ’80 pot fi caracterizaţi printr-o expansiune extraordinara a reţelelor. Companiile au început sa fie conştiente de economiile rezultate în urma folosirii tehnologiei reţelelor.

Dar la mijlocul anilor ’80, aceasta creştere s-a oprit brusc. Multe din tehnologiile folosite în reţele foloseau soluţii hard si soft diferite, fapt care a dus la incompatibilitatea dintre acestea. Devenea din ce în ce mai dificila comunicarea între reţele care foloseau specificaţii diferite.

LANLocal area network (LAN) reprezintă o colecţie de calculatoare, cartele de reţea, medii de

transmisie, echipamente de control al traficului si periferice. Într-o întreprindere, ele fac posibila partajarea eficienta a fişierelor, imprimantelor precum si comunicarea. LAN sunt proiectate sa realizeze următoarele sarcini:- operare într-o arie geografica limitata;- permite accesul utilizatorilor la medii de transmisie cu lăţime de bandă mare;- oferă conectivitate continua pentru serviciile locale;- conectează fizic echipamente adiacente.

WANPe măsura ce utilizarea calculatoarelor în domeniul economic a devenit omniprezenta, s-a

ajuns la concluzia ca LAN-urile nu mai corespundeau nevoilor firmelor. Într-o reţea LAN, fiecare departament era privit ca o “insula electronica”. A apărut însa necesitatea schimbului de informaţii între aceste insule. Soluţia a reprezentato crearea WAN urilor: reţele care interconectează LAN-uri, furnizănd acces la calculatoare din alte locaţii geografice.

Tehnologiile folosite în cadrul WAN: modem-uri, ISDN (Integrated Services Digital Network), DSL (Digital Subscriber Loop), Frame Relay, ATM (Asynchronous Transfer Mode) T-Carrier Series (în SUA T1, T2, T3), SONET (S ynchronous Optical Network).

Lăţimea de bandaLăţimea de bandă măsoară cantitatea de informaţie ce poate circula dintr-o locaţie în alta

într-o perioada de timp data.

52

Spuneam mai înainte ca unitatea de baza folosita în descrierea fluxului informaţiilor într–un calculator este bitul. Biţi pe secunda reprezintă unitatea de măsura pentru laţimea de banda

Unitatea lăţimii de bandă Abreviere EchivalentBiţi pe secunda Bps 1bps = unitatea de măsură fundamentalăKilobit pe secunda Kbps 1 kbps = 1.000 bps = 103 bpsMegabit pe secunda Mbps 1 mbps = 1.000.000 bps = 106 bpsGigabit pe secunda Gbps 1 gbps = 1.000.000.000 bps = 109 bps

Pentru a înţelege mai bine ce reprezintă lăţimea de bandă vom face apel la treianalogii:

1. Lăţimea de bandă poate fi asemuita cu diametrul conductelor carealimentează cu apa locuinţa dumneavoastră.

2. Numărul benzilor de pe autostradă.3. Calitatea sunetului (Telefon, radio, CD) În domeniul reţelelor, lăţimea de bandă este un

concept deosebit de important.Dar, indiferent de lungimea mesajului transmis, de mediul fizic de transmisie folosit,

lăţimea de bandă este limitată. Aceasta datorita pe de o parte legilor fizicii, iar pe de altaparte dezvoltărilor tehnologice actuale.

Definirea throughput-uluiSa luam ca exemplu reteau facultatii care are o latime de banda de 10MB. Sa presupunem

ca încarcarea paginii web pe care doriti sa o vedeti la un moment dat dureaza infinit de mult. Credeti ca ati ocupat toata lungimea de banda care a fost atribuita retelei? Nu. Mai exista un concept ce trebuie luat în calcul: throughput. Throughput se refera la latimea de banda actuala, masurata la un moment dat folosind rute specifice internetului, în timp ce este descarcat un fisier (download). Din pacate, din multe motive, throughput-ul este de multe ori mai mic decit latimea maxima a benzii pe care un mediu de transmisie o poate folosi. Dintre factorii care conduc la aceasta stare de lucruri amintim:- echipamentele din retea- tipul datelor ce sint transferate- topologia retelei- numarul utilizatorilor- calculatorul folosit- serverul din retea- fluctuatiile de tensiune

Cînd se proiecteaza o retea se ia în calcul latimea de banda teoretica. Dar reteaua nu va fi mai rapida decit o permite mediul fizic de transmisie a datelor. Acesta este motivul pentru care se recomanda masurarea throughput-ului pentru a se decide daca este adecvat.

Calcule asupra datelor transferate prin reteaCînd vorbim despre retele, o decizie importanta se refera la tipul de mediu de transmisie

ce va fi folosit aflat în legatura directa cu latimea de banda de care aplicatiile utilizatorilor au nevoie.

O formula simpla, dar de mare ajutor în luarea unor astfel de decizii este urmatoarea:Timpul estimat=Marimea fisierului/latimea de banda. Rezultatul obtinut reprezinta viteza maxima cu care pot fi transmise datele. Atentie însa! Aceasta formula nu ia în calcul nici una din cauzele ce pot afecta latimea de banda. Ea face o estimare generala a timpului necesar pentru a transmite informatii folosind un anumit mediu de transmisie si o anumita aplicatie. Modelul OSI

Întelegerea modelului general de comunicare sub formanivelurilorConceptul de nivel este folosit pentru a va ajuta sa întelegeti actiunile si procesele ce apar

în timpul circulatie informatiilor de la un calculator la altul. Imaginati-va ca tocmai ati venit de la studii din USA si sinteti la cina cu prietena care a fost la studii în Franta. Masa este foarte lunga:

53

tu la un capat, ea la celalat. Tu vorbesti engleza, ea prefera franceza. Pe masa numai mîncaruri alese si bineinteles lumînari. La un moment dat strigi din toate puterile: “Hei, da -mi sarea!” Te ridici si însfaci sarea de pe masa. În majoritatea culturilor acest comportament este condamnabil. Cum ar fi trebuit sa-ti comunici dorinta într -o maniera acceptabila? Pentru a raspunde la aceasta întrebare, haideti sa analizam procesul comunicarii în termeni de niveluri. Mai întîi, ti-a venit ideea sa ceri sarea.; apoi, ai reprezentat ideea alegînd limba engleza; a urmat apoi exprimarea dorintei- “Hei, da-mi sarea!”; iar în final, mediul – ai strigat- si actiunea fizica.

Din acest grup de patru niveluri, se poate observa ca trei dintre ele va împiedica sa comunicati ideea într-o maniera acceptabila. Primul nivel –ideea- este acceptabil. Cel de al doilea – reprezentarea- vorbind în engleza, cu voce tare în loc sa adoptati o varianta politicoasa, în mod cert nu este un protocol social acceptabil. Al patrulea nivel –mediul- , ridicarea de la masa si însfacarea sarii în loc sa ceri unui ospatar sa fac acest lucru, este de asemenea un comportament soc ial inacceptabil. Analizînd aceasta interactiune în termeni de niveluri, puteti întelege mult mai clar unele din problemele de comunicare si cum pot fi acestea rezolvate. Într-o retea, orice comunicare are la origine o sursa, apoi informatia circula pîna la o destinatie. Informatiile care traverseaza reteaua sînt referite ca date, pachete sau pachete de date.

Adresa sursa a unui pachet de date specifica identitatea calculatorului care transmite respectivul pachet. Adresa destinatie precizeaza identitatea calculatorului care va receptiona respectivul pachet. Datele sînt grupate în unitati logice de informatii. Ele includ utilizatorul original al respectivelor informatii si alte elemente pe baza carora este posibila comunicarea.

Datele dintr-un calculator sînt reprezentate prin biti. Daca un calculator ar transmite doar unul sau doi biti, nu ar fi o maniera prea eficienta de comunicare. Prin urmare, are loc o grupare a acestora în kilo, mega sau gigabytes.

Am facut deja referire la un alt element întîlnit în retelele de calculatoare: "mediul".Acesta reprezinta un material prin care sînt transmise datele, si poate fi unul din

urmatoarele elemente:- cablu telephonic- cablu categoria 5 UTP (folosit pentru 10Base-T Ethernet)- cablu coaxial (cablu TV)- fibra optica- alte tipuri de cabluri bazate pe cupru

Mai exista si alte tipuri de media, dar acestea nu le vom lua în calcul în studiul retelelor. În primul rînd este vorba de atmosfera prin care se propaga undele radio, microundele si lumina. În al doilea rînd este vorba de undele electromagnetice care traverseaza Cosmosul, unde în mod virtual nu exista molecule sau atomi. În aceste cazuri, comunicatia este denumita fara fir.

Protocolul reprezinta un set de reguli care fac comunicarea sa fie mult mai eficienta. Iata cîteva exemple:- în timp ce conduceti o masina, celelalte masini va vor semnaliza schimbarea directiei de mers (sau ar trebui).- În timpul zborului, pilotii au reguli stricte prin care comunica cu turnul de control sau între ei.- De obicei cînd raspundeti la telefon, spuneti “Alo” Iata însa si o definitie mai tehnica a ceea ce înseamna protocol: set de reguli pe baza caruia se determina forma datelor si transmisia acestora. Nivelul n al unui calculator poate comunica cu nivelul n al altuia. Prin urmare se spune ca regulile folosite în comunicare se numesc protocoale de nivel n.

Standardele ISOSpuneam ca dezvoltarile timpurii din zona retelelor au fost haotice, si ca începutul anilor

’80 se caracterizeaza printr-o expansiune a acestora. Singura modalitate prin care detinatorii de retele puteau sa “vorbeasca aceeasi limba” a fost agrearea din partea vînzatorilor si producatorilor de echipamente de retea a unui set comun de sta ndarde.

54

International Organization for Standardization (ISO) este organizatia care a cercetat si dezvoltat scheme de retele precum DECNET, SNA, TCP/IP. Rezultatul cercetarilor s-a concretizat într-un model de retea care i-a ajutat pe producatori sa creezeechipamente compatibile între ele.

Modelul de referinta OSI (a nu se confunda cu ISO), realizat în 1984, nu este altceva decît o schema descriptiva care a pus la dispozitia vînzatorilor standardele necesare asigurarii compatibilitatii si interoperabilitatii între diferitele tehnologii.Structura modelului OSI

7 APLICAŢIE6 PREZENTARE5 SESIUNE4 TRANSPORT3 REŢEA2 LEGĂTURA DATE1 FIZICModelul de referinta OSI, este primul model pentru standardizarea comunicatiilor în

retele. Exista si alte modele, dar majoritatea producatorilor de echipamente respecta aceste standarde.

Acest model permite utilizatorilor sa vada functiile retelei pe masura ce ele apar la fiecare nivel în parte. Este un instrument foarte bun pentru a ilustra modul în care informatiile traverseaza o retea: explica, vizual, circulatia datelor de la o aplicatie, catre mediul fizic de transmisie si apoi catre o alta aplicatie localizata pe un calculator din retea, chiar daca expeditorul si destinatarul fac parte din retele cu topologii diferite.

Dupa cum se vede si din figura anterioara, în modelul de referinta OSI exista 7 niveluri, fiecare din acest ilustrînd o functie particulara a retelei. Separarea între functiile retelei este denumita nivelare (layering).Care sînt avantajele descompunerii retelei în aceste 7 nivele?- divide aspectele retelei aflate în corelatie, în elemente mai putin complexe.- defineste interfetele standard pentru compatibilitate plug-and-play si integrare între producatori.- permite specializarea ingineriei si promovarea simetriei între diferitele functii modulare ale unei retele.- previne ca schimbarile dintr-o zona sa afecteze alte zone.

Identificarea celor 7 niveleModul cum circula informatiile între calculatoare este descompus în 7 probleme. În

modelul OSI, fiecare din aceste probleme este reprezentata prin propriul sau nivel:Layer 1: The Physical Layer (Fizic)Layer 2: The Data Link Layer (Legatura date)Layer 3: The Network Layer(Retea)Layer 4: The Transport Layer (Transport)Layer 5: The Session Layer (Sesiune)Layer 6: The Presentation Layer (Prezentare)Layer 7: The Application Layer (Aplicatie)Pentru a va fi mai usor sa memorati numele fiecarui nivel(în engleza), tineti minte ca All People Seem To Need Data Processing

Descrierea nivelurilorFiecare nivel al modelului OSI are un set predeterminat de functii pe care le realizeaza

pentru a duce la bun sfîrsit comunicarea.Nivelul 7: Aplicatie

55

Poetic vorbind, este nivelul situat cel mai aproape de inima utilizatorului. Prin ce difera de celelalte niveluri ale modelului? Ofera servicii pentru aplicatiile utilizatorilor dar nu ofera servicii celorlalte niveluri. Nivelul aplicatie identifica si stabileste disponibilitatea partenerului de comunicatie, sincronizeaza aplicatiile între ele si stabileste procedurile pentru contr olul integritatii datelor si 11 erorilor. De asemenea identifica daca exista suficiente resurse pentru a sprijini somunicatia între parteneri. Pentru a fi mai usor sa va amintiti despre acest nivel, gînditi-va la browsere.

Nivelul 6: PrezentareEste nivelul care asigura ca informatiile pe care nivelul aplicatie al unui sistem le

transmite, pot fi citite de catre nivelul aplicatie al altui sistem. Atunci cînd este necesar, nivelul aplicatie face translatie între diferitele formate ale datelor folosind un format comun pentru reprezentarea acestora. Trebuie sa priviti acest nivel ca cel la care are loc codificarea datelor în format ASCII, de exemplu.

Nivelul 5: SesiuneDupa cum spune chiar numele sau, acest nivel stabileste, gestioneaza si finalizeaza

sesiunile de comunicatie între aplicatii. Prin sesiune se întelege dialogul între doua sau mai multe entitati. Nivelul sesiune sincronizeaza dialogul între nivelurile sesiune ale entitatilor si gestioneaza schimbul de date între acestea. În plus, acest nivel ofera garantii în ceea ce priveste expedierea datelor, clase de servicii si raportarea erorilor. În cîteva cuvinte, acest nivel poate fi asemuit cu dialogul uman.

Nivelul 4: TransportEste nivelul la care are loc segmentarea si reasamblarea datelor. El furnizeaza un serviciu

pentru transportul datelor catre nivelurile superioare, si în special cauta sa vada cît de sigur este transportul prin retea. Nivelul transport ofera mecanisme prin care stabileste, întretine si ordona închiderea circuitelor virtuale; detecte aza “caderea” unui transport si dispune refacerea acestuia; controleaza fluxul de date pentru a preveni rescrierea acestora. Gînditi-va la calitatea servicilor sau la încredere!

Nivelul 3: ReteaEste unul dintre cele mai complexe niveluri; asigura conectivitatea si selectia cailor de

comunicatie între doua sisteme ce pot fi localizate în zone geografice diferite. Gînditi-va la selectarea cailor de comunicatie, switching, adresare si rutare.

Nivelul 2: Legatura dateEste nivelul care asigura tranzitarea da telor de la nivelul fizic pe baza adresarii fizice,

topologiei retelei, notificarii erorilor, ordonarea frame-urilor si controlul fluxului informational. Gînditi-va la frame-uri si controlul accesului.

Nivelul 1: FizicDefineste specificatiile electrice, mecanice, procedurale si functionale necesare activarii,

întretinerii si dezactivarii legaturii fizice între sisteme. Specificatile vizeaza nivelul voltajului, ratele de transmisie a datelor, distanta maxima de transmisie, conectorii fizici. Gînditi-va la semnale si medii de transmisii.

Denumirea datelor la fiecare nivel OSIModelul OSI defineste nivelurile, interfetele între nivele, protocolul unitatilor de date

(Protocol Data Units) pentru fiecare nivel. Fiecare nivel de comunicare de pe calculatorul sursa comunica cu un PDU specific acestuia, si cu nivelul pereche al calculatorului destinatie.

Fiecare nivel depinde de functionarea serviciilor nivelului dinaintea sa. Pentru a se putea asigura aceste servicii, nivelurile superioare folosesc încapsularea pentru a pune PDU de la nivelul superior în cîmpul de date corespunzator. Apoi adauga headerele si trailerele de care are nevoie respectivul nivel pentru a-si duce la bun sfirsit misiunea. Încontinuare, datele sînt trimise celorlalte nivele OSI. Dupa ce nivelele 7,6 si 5 si-au daugat

56

propriile informatii, nivelul 4 adauga mai multe. Gruparea PDU la nivelul 4 se numestesegment.

De exemplu, nivelul retea este cel care ofera serviciu nivelului transport, iaracesta are sarcina de a le transmite în retea. Aceasta sarcina este realizata prin încapsularea datelor într-un header ce contine informatii necesare transferului: adresa logica a sursei si a destinatarului. Nivelul retea furnizeaza un serviciu nivelului transport prin încapsularea datelor în header si creerea pachetelor (PDU de nivel 3). Nivelul legatura date ofera un serviciu nivelului retea prin încapsularea informatiilor în frame-uri (PDU de nivel2).

Nivelul fizic furnizeaza servicii nivelului legatura date codificînd frame -urile de la acest nivel în biti.

Modelul TCP/IPChiar daca modelul OSI este recunoscut pe plan international ca modelul universal în

domeniul retelelor, standardul pentru Internet este modelul TCP/IP si suita de protocoale TCP/IP.Departamentul de Aparare al USA a creat TCP/IP deoarece se dorea ca

transmisiile americane sa poata “supravietui” chiar si în conditiile unui razboi nuclear.Spre deosebire de OSI, modelul TCP/IP are doar patru niveluri: aplicatie, transport, Internet si retea.

Nivelul aplicatieProiectantii TCP/IP au considerat ca protocoalele de nivel înalt din acest model trebuie sa

includa detalii cu privire la sesiunile de lucru si modul de prezentare. Astfel, într-un singur nivel sint combinate toate facilitatile legate de reprezentarea datelor, codificare si controlul dialogului.

Nivelul transportAcest nivel vizeaza calitatea serviciilor oferite: încrederea în transmisie, controlul

fluxului de date si corectarea erorilor. Unul din protocoalele întîlnite la acest nivel (Transport Control Protocol), ofera o modalitate flexibila de realizare a comunicatiilor în retea. Fiind un protocol orientat conexiune, dialogul dintre sursa si destinatie se realizeaza prin împachetarea informatiilor de la acest nivel în segmente. Orintarea catre conexiune nu înseamna ca între calculatoarele care comunica exista vreun circuit ci ca segementele nivelu lui 4 circula înainte si înapoi între cele doua calculatoare într-o perioada de timp data.

Nivelul InternetScopul acestui nivel este de a trimite pachetele sursa din orice retea catre o alta, si sa faca

astfelîncît acestea sa ajunga la destinatie indiferent de ruta si reteaua din care au fost transmiseProtocolul care guverneaza acest nivel este Internet Protcol, functiile îndeplinite de acesta

fiind determinarea si comutarea pachetelor (gînditi-va la sistemul postal).Nivelul reteaNumele acestui nivel este cam general si de multe ori genereaza confuzie. Este nivelul

care include detalii despre tehnologile LAN/WAN, precum si toate detaliile incluse în nivelele fizic si legatura date din modelul OSI.

Protocoalele TCP/IPGraful protocoalelor TCP/IP descrie cele mai folosite protocoale specifice suitei TCP/IP.

La nivelul aplicatie de exemplu, veti întîlni sarcini diferite pe care nu le recunoasteti chiar daca le folositi de multe ori cînd navigati pe internet:- file transport protocol (FTP)- hypertext transfer protocol (HTTP)- simple mail transport protocol (SMTP)- domain name service (DNS)- trivial file transport protocol (TFTP).Pentru dezvoltatorii de soft, modelul TCP/IP ofera flexibilitate maxima prin nivelul aplicatie. La nivelul transport întîlnim doua protocoale: transmission control protocol (TCP) si user datagram

57

protocol (UDP). Ca protocol de re tea, modelul TCP/IP foloseste unul singur(IP) pentru a permite oricarui computer, sa comunice oricînd cu unul alt calculator, indiferent unde s-ar afla acesta.

Comparaţie între OSI si TCP/IPAsemanari Deosebiri

- Ambele lucreaza cu nivele- Ambele includ un nivel numit aplicatie- Nivelele transport si retea sînt comparabile- Trebuie cunoscute ambele modele- TCP/IP combina nivelul prezentare si sesiune în cadrul nivelului aplicatie- Nivelul legatura date si cel fizic sin combinate în unul singur Pare mai simplu pentru ca are mai putine nivele.- TCP/IP reprezinta standardele în baza carora sa dezvoltat Internetul.OSI TCP/IP1 APLICAŢIE2 PREZENTARE3 SESIUNE1 APLICAŢIE4 TRANSPORT 2 TRANSPORT (TCP)5 REŢEA 3 INTERNET (IP)6 LEGĂTURA DATE7 FIZIC 4 ACCES REŢEA

Retele localeComponentele de baza ale unei retele localeDiagrama din desenul cu care începe destul de brusc acest capitol, se numeste topologie.

Ea prezinta o retea locala, cu o complexitate moderata, tipica pentru o scoala sau o întreprindere de marime medie. Cam multe simboluri, nu? Despre toate acestea însa la timpul lor. Clienti, servere, imprimante, baze de date relationale, toate acestea formeaza componentele unei retele locale.

Acestea sînt echipamente de nivel 7, ceea ce înseamna ca ele opereaza la nivelul 7 al modelului OSI. Ele realizeaza încapsularea si de -capsularea datelor pentru a-si îndeplini toate sarcinile (transmitere mail-uri, editare texte, scannare, acces la baze de date).

Placa de reţeaNIC nu are un simbol standardizat pe care sa îl putem folosi atunci cînd discutam despre

retele. Dar chiar si în aceasta situatie, cînd pe o diagrama care prezinta topologia unei retele vedeti un punct, atunci proiectantul a vrut sa descrie o NIC sau o interfata ce actioneaza ca parte a unei NIC. Fizic, cartela de retea este o placa cu circuite imprimate, placa ce se monteaza într-un slot de extensie de pe placa de baza. În cazul lap-top-urilor cartela de retea senumeste PCMCIA card sau mai nou PC card. Placile de retea sînt considerate dispozitive de nivel 2, deoarece fiecare din placile produse în lume are un cod unic, numit Media Acces Control (MAC) adress. Prin intermediul lor, calculatorul controleaza accesul la mediul fizic de transmisie a datelor. Uneori, cartelele de retea sînt dotate cu dispozitiv numit transceiver (trasnmiter/receiver), dispozitiv care converteste un anumit tip de semnal electr ic în alt tip sau chiar în semnal optic. În acest caz, transceiver -ul este considerat un dispozitiv de nivel 1 deoarece menirea sa este de a converti bitii dintr-o forma în alta, neavind nimic de a face cu informatiile necesare celorlalte protocoale.

Medii de transmisieSimbolurile folosite pentru reprezentarea mediilor de transmisie sînt variabile. De

exemplu, simbolul pentru ethernet este o linie dreapta, iar legaturile vin perpendicular pe aceasta,

58

în timp ce simbolul pentru Token ring este un cerc la care se ataseaza gazdele, iar pentru FDDI, doua cercuri concentrice.

Functia de baza a oricarui mediu de transmisie este de a transporta informatiile sub forma de biti si byti prin retea. Cu exceptia retelelor fara fir(care folosesc atmosfera sau spatiul cosmic ca mediu de transmisie) sau mai noile PAN(personal area network) , în care mediul de transmisie este corpul uman), networking media sînt conductorii pe baza de cupru sau fibra optica si sînt considerate componente de nivel 1.

RepetorulChiar daca nici acest simbol nu este standardizat, îl vom folosi pe cel alăturat. Motivul?

CISCO foloseste acelasi simbol în manualele de instruire si în proiectele de retele. Termenul de repetor vine tocmai de la începuturile comunicarii vizuale, cînd, o persoana aflata pe un deal, repeta semnalul pe care tocmai îl primise de la o persoana aflata pe un deal situat în dreapta sa, pentru a-l transmite pe dealul din stînga. Telegrafia, telefonia (mai ales cea mobila) folosesce repetoare de semnal pentru a asigura transmiterea informatiilor la distante foarte mari.

Repetoarele pot fi single port în – single port out, stackable (modulare) sau multi port (cunoscute mai ales sub denumirea de hub-uri). Ele sînt clasificate ca fiind componente de nivel 1 deoarece actioneaza doar la nivel de biti. Nu uitati! Scopul unui hub este de a amplifica si a retransmite semnale, la nivel de bit, catre un numar mai mare de utilizatori:8,16, sau 24. Procesul prin care se realizeaza aceasta functie se numeste concentrare. Fiecare hub are propriul sau port prin care se conecteaza la retea si mai multe porturi disponibile pentru calculatoare.

Unele hub-uri au un port prin care pot fi legate de o consola, ceea ce înseamna ca sînt hub-uri gestionabile/cu management. Majoritatea însa, sînt dumb hubs (hub-uri proaste) deoarece doar preiau un semnal din retea si îl repeta catre fiecare port în parte.

Bridge (Puntea)Simbolul pentru acest dispozitiv trebuie sa va duca cu gîndul la menirea unei punti:

conectarea a doua drumuri despartite. Similar podurilor peste ape, bridge-ul uneste parti deconectate ale unei retele si filtreaza traficul: traficul local este mentinut local, iar traficul extern care a fost directionat spre acel segment de retea, primeste acces.

De unde stie o punte care trafic este local si care nu? Cînd am descris NIC, am spus ca acestea au adresa unica:MAC. Puntile iau deciziile cu privire la traficul din retea pe baza adresei MAC a cartelei de retea.

Spre multumirea voastra, multe din switch-urile si repetoarele de astazi au preluat functiile bridge-urilor, astfel ca acestea mai exista doar prin retelele “de vîrsta a treia”. Dar, nu va bucurati prea mult, pentru ca nu puteti întelege cum functioneaza un switch sau un router daca nu stiti mai întîi cu functioneaza o punte!

Puntea este un dispozitiv de nivel 2: foloseste procesarile care au loc la nivelul 2 pentru a lua decizii cu privire la transmiterea sau nu a informatiilor mai departe.

SwitchLa prima vedere un switch seamana foarte bine cu un hub, dar dupa cum vedeti, simbolul

sau arata un flux informational bidirectional. Menirea acestui dispozitiv este de a concentra conectivitatea garantînd în acelasi timp latimea de banda. Switchul este un dispozitiv ce combina conectivitatea unui hub cu posibilitatea regularizarii traficului pentru fiecare port realizata cuajutorul bridge-ului. Ca maniera de lucru, el comuta pachetele de pe porturile transmitatoare catre cele destinatare, asigurînd fiecarui port latimea de banda maxima a retelei. Aceasta comutare a pachetelor se face pe baza adresei MAC, ceea ce face din switch un dispozitiv de nivel 2 (gînditi-va la fiecare port al unui switch ca la un minibridge).

Router-ulSimbolul routerului descrie foarte bine cele doua functii ale sale: selectia caii de

transmitere a informatiilor si comutarea pachetelor catre cea mai buna ruta. Fizic, routerele se

59

prezinta sub o multime de forme, în functie de model si de producator. Componentele principale ale routerului sînt interfetele prin care reteaua proprietara se conecteaza la alte segmente de retea. Din acest motiv el este considerat un dispozitiv inter-retele. Scopul routerului este sa examineze pachetele receptionate, sa aleaga cea mai buna cale de transmitere a acestora si în final sa le transfere catre portul corespunzator.

Pentru retelele mari, el reprezinta cel mai important dispozitiv prin care se regleaza traficul retelei. Deciziile routerului în ceea ce priveste selectarea caii de routare se fac pe bazainformatiilor de la nivelul 3 (adresele de retea), motiv pentru care sînt considerate echipamente de nivel 3. De asemenea, ele asigura conectivitate pentru diferitele tehnologii ale nivelului2: Ethernet, Token Ring, FDDI.

Medii de transmisie: conexiuni si coliziuniShielded twisted-pair (STP)Cablul shielded twisted-pair (STP) combina tehnicile prezentate anterior: shielding

(protejarea), cancellation(anularea) si torsadarea firelor. Cablul STP de 100 ohm folosit înretelele Ethernet, ofer a rezistenta atît la interferentele electromagnetice cît si la cele radio fara a fi un cablul prea gros. În retelele Token Ring se foloseste cablul STP de 150 ohm, în care fiecare pereche de fire torsadate este izolata cu un învelis protector pentru a se reduce efectul cross-talk! Învelisul protector folosit în cablul de 150 ohm nu face parte din circuit asa cum se întîmpla încazul cablului coaxial.

Avantajele si dezavantajele Shielded twisted -pair:• Ofera protectie împotriva tuturor tipurilor de interferente• Este mai scump decît UTP (unshielded twisted-pair)• Spre deosebire de cablul coaxial, învelisul protector nu face parte din circuitul electric.

O conectare incorecta face ca învelisul protector sa actioneze ca o antena, absorbind semnalele electrice din cablulrile aflate în vecinatate.

Unshielded twisted-pair (UTP)Acest mediu de transmisie este format din patru perechi de fire, izolate între ele. Prin

torsadarea perechilor de fire apare efectul de anulare, efect ce limiteaza degradarea semnalelor datorita interferentelor magnetice sau radio.

Avantajele si dezavantajele cablului UTP:• Este usor de instalat (are un diamtru de 0.17”) si mult mai ieftin decît alte tipuri de cabluri.• Este mai vulnerabil în fata zgomotelor elctrice decît alte categorii de cabluri.• Este considerat cel mai rapid mediu de transmisie bazat pe cupru

Cablul coaxialCablul coaxial consta dintr-un învelis protector care îmbraca doua elemente conductoare:

un fir de cupru îmbracat într-un material izolator si o folie metalica (sau o plasa) ce actioneaza ca al doilea fir din circuit. Acest al doilea element este folosit pentru a reduce interferentele externe. Pentru ca nu prea se mai foloseste (cu exceptia retelelor “foarte batrîne”) nu vom mai insista cu detalii asupra acestui tip de cablu.

Fibra opticaFibra optica este mediul care asigura transmiterea luminii, modulata la o anumita

frecventa. Comparativ cu alte medii de transmisie, fibra optica este cea mai costisitoare, dar nu este susceptibila la interferente electromagnetice si în plus asigura rate de transfer mult mai redicate decît celelalte categorii de medii. Cablul fibra optica consta în doua fibre de sticla îmbracate separat într-un învelis de plastic (materialul se numeste Kevlar). Cele doua fibre formeaza inima acestui mediu de transmisie, sticla din care sînt realizate avînd un grad ridicat de refractie.

60

CAPITOLUL V

INTERNETIntroducereInternet-ul reprezintă mai mult decât o reţea uriaşa de calculatoare. El constituie o reţea de

reţele (comerciale, militare, academice, universitare, educaţionale etc. ), fiind, în plus, un mediu informaţional imens ce oferă servicii si resurse din cele mai diverse –baze de date, biblioteci - dar si o nebanuita comunitate de persoane din cele mai diferite domenii ale vietii economico-sociale. O definitie succinta a Internet-ului poate fi formulata astfel: un numar foarte mare de calculatoare raspandite în toata lumea, legate intre ele pentru stocarea, partajarea si directionarea diverselor tipuri de informatii.

La inceput reteaua avea scopul de a servi programele de cercetare si de a rezolva orice problema legata de calculatoare. Usurinta cu care se pot distribui informatii dar mai ales usurinta cu care orice utilizator poate avea acces la informati, a facut din Internet un mediu de nelipsit. Sunt distribuite informatii de orice tip, incepand cu programe de invatare a utilizarii microcalculatoarelor, continuand cu lectii de insusire a cunostinteleor din cele mai diverse domenii, stiri , baze de date imense, cotatii la bursa, oferte de locuri de munca, legislatie, retete medicale, muzee virtuale si chiar rete culinare.

Internet-ul este în acelasi timp o uriasa biblioteca, un instrument de corespondenta rapida, un nou mediu de publicare si un mijoc de difuzare mondial al informaticii. Modul de acces este simplu interactiv si inlatura discriminarea geografica. Revenind la definitia „o retea de retele” trebuie spus ca toate retelele LAN, MAN si WAN pot fi conectate intre ele prin legaturi rapide si

61

performante. Legatura poate fi stabilita prin satelit, prin linii analogice dedicate, circuite de comnunicatii digitale, unde radiofonice etc.

Istoria InternetuluiInceputurile Internet se situeaza în anii ’60. Astfel în 1967 Bob Taylor a lucrat la ARPA

(Advanced Research Project Agency ), a avut ideea de a lega impreuna intr-o retea redundanta, bazata pe pachete toate calculatoarele de la universitatile importante participante la programele agentiei.

Astfel se realizeaza în 1969 prima conexiune la distanta intre doua calculatoare, ARPA experimentand o retea de comutare de pachete, bazata pe linii telefonice, intre Stanford Research Institute si University of California din Los Angeles. în acest fel ia nastere ARPANET ( Advanced Research Project Agency Network). în perioada anilor ’70 s-au adus o serie de modificari în sensul imbunatatirii comunicatiilor, cea mai importanta fiind elaborarea unor seturi de reguli (protocoale), ce au asigurat o comunicare intre calculatoare la un nivel mai bun ce a adus viteza de tranmitere la 50Kbps .

Anul 1977 a marcat adaugarea la retea e-mail, iar putin mai tarziu în 1979, s-a adaugat USENET o retea virtuala de stiri, servicii ce au largit considerabil aria de utilizare si au oferit o noua orientare în evolutia retelei. La inceputul anilor ’80 datorita traficului extrem de ridicat de informatii si din ratiuni de securitate a datelor cu caracter militar ARPAnet se divide în doua sedimente:MILnet – o retea militara si ARPAnet o retea civila ce continua cercetarile asupra retelelor si orientata pe schimbul nelimitat de informatii.

Anul 1982 marcheaza reunirea principalelor retele: ARAPnet, MILnet, NSNET, BITNET (Because It’s Time NETwork - aparuta în mediul universitar), USENET (aparuta tot în mediul universitar, dar care ofera si o serie de servicii comerciale) si altor retele luand nastere Internet, sub denumirea Internetwork Sistem (sistem interconectat de retele). Evolutia Internet este marcata în continuare de adaugarea de noi servicii: serviciul de informare GOPHER, serviciul de transfer de fisier FTP, serviciul World Wide Web etc.

Ziua de 1 ianuarie 1983 marcheaza trecerea de la protocolul NCP ( Network control Protocol) la TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Numarul calculatoarelor conectate la reţeaua Internet a crescut apoi rapid de la un an la altul: 1024 în 1984 , 5089 în 1986, 28000 în 1987 si 130000 în 1989.

In anii ’90 Internetul s-a dezvoltat mult, nu numai ca volum de informatii si servicii permanent accesibile, dar si ca numar de utilizatori .

Anul 1991 este momentul în care National Science Foundation, care superviza modul de operare pe Internet a ridicat restrictiile impuse de domeniul comercial, ceea ce a produs o adevarata „explozie” în cresterea în numarul calculatoarelor conectate: 992000 în 1992, 1776000 în 1993.

In 1993 Casa Alba deschide o cutie postala Internet (president@whitehouse.gov). în anul 1994 marcheaza realizare primelor transmisii audio si video prin Internet. în fiecare luna se conecteaza la Internet peste un milion de noi utilizatori. Internet Society estimeaza ca aproximativ 115 tari dispun de o conexiune la reteau informatica mondiala. Numarul de calculatoare gazda conectate la retea depasea 3,2 milioane în anul 1994, cel al utilizatorilor era apreciat la 20-30 milioane.

Potrivit Comupter Industry Almanac Inc., numarul utilizatorilor a ajuns la sfarsitul anului 1980 la 150 milioane. Numai în SUA aproape 67 de milioane de utilizatori adica aproape 51% din total.

Romania, desi a aparut relativ tarziu în peisajul comunicatiilor globale, a marcat o crestere impresionanta intr-un scurt interval de timp: de la 15 calculatoare gazda (host) în februarie 1993 la 2727 calculatoare gazda în ianuarie 1996 si 26362 calculatoare gazda în februarie 1999.

62

Internet-ul nu este proprietatea cuiva, nu exista nici o companie care sa impuna reguli. Desigur, fiecare componenta este proprietatea cuiva, dar reteaua ca intreg nu are un „patron” este un sistem care isi mentine integritatea datorita intereselor mutuale, desi numarul organizatiilor depaseste 50 de mii. Internet-ul este o retea descentralizata, uneori chiar anarhica, dar fara aceasta descentralizare nu s-ar fi ajuns la o cresterea si dezvoltarea ei spectaculoasa. Internet-ul este administrat prin consens de diferite organizatii care se intrunesc pentru a gasi cea mai buna metoda globala pentru functionarea retelei .

Furnizorii regionali sau nationali de servicii Internet sunt interconectati fie direct, fie prin intermediul unui organism supranational. Principalele oragnisme existente în Europa sunt: Ebone si Europanet. Ebone este o asociatie care gestioneaza numeroase retele europene. Europanet este gestionat de DANTE (Delivery of Advance Network Technology to Europe ), asociatie creata în 1993 cu sprijinul mai multor retele nationale pentru a sprijini cercetarea stiintifica.

Totusi exista si o organizatie a utilizatorilor Internet-ului, numita ISOC (Internet Society), cu caracter voluntar, unicul ei scop fiind promovarea schimbului global de informatii. Conducatorii acestei organizatii au responsabilitatea de a gestiona din punct de vedere tehnic Internet-ul si de a standardiza tehnologia folosita. Incepand cu 1983, functioneaza si o organizatie ce are ca scop ghidarea evolutiei protocolului TCP/IP - Internet Activities Board (IAB).Aceasta ofera sfaturi si sprijin în cercetarile efectuate în sprijinul comunitatii Internet. De-a lungul evolutiei IAB a fost organizat în mai multe randuri, în prezent avand doua componente :Internet Engineering Task Force, ce are responsabilitatea dezvolatrea protocolului TCP/IP si integrarea altor protocoale în Internet (cum este OSI) si Internet Research Task Force, care continua sa orgaizeze si sa exploreze concepte avansate privind retelele. De asemenea, nu exista o firma care sa conecteze platile de la toate retelele Internet sau de la utilizator. Fiecare plateste pentru partea sa. Retelele se aduna si decid cum sa se conecteze impreuna apoi aduna fonduri pentru aceste interconexiuni. O firma sau o instituie plateste pentru conectarea la o retea regionala care la randul ei plateste un furnizor national pentru accesul sau la o retea internationala. Numeroase moduri Internet în special universitare sunt finantate de bugetele statelor.

Conectarea la InternetSunt patru moduri principale de conectare la Internet : conexiunea permanenta

(permanent connection), conexiunea directa pe linie telefonica (dial-in direct connection), conexiunea ca un terminal pe linie telefonica (dial-in terminal connection), conexiune de tip posta electronica (e-mail connection).

Conexiunea permanenta presupune existenta unei linii dedicate intre domiciliul utilizatorului si subreteaua Internet Service Providers (care pune la dispozitie accesul) sau inchirierea unui tronson special pentru legarea directa la Internet. Este modalitatea cea mai buna de conectare din punct de vedere al vitezei si calitatii transmisiei, dar este si cea mai scumpa.

In special institutille de invatamant inchiriaza un tronson pentru conectarea la Internet pe care-l pun la dipozitie cadrelor didactice si studentilor prin intermediul retelei locale de calculatoare, dar si marile institurii publice si firmele mai uzeaza de acest tip de conexiune.

Conexiunea directa pe linie telefonica. Unii furnizori de servicii permit legarea prin intermediul unui modem pe o linie telefonica, la calculatorul lor si prin intermediul acestuia, acces direct la Internet. Calculatorul utilizatorului va functiona identic ca un calculator host (gazda ) din reteaua Internet. Este o legatura temporara pentru ca schimbul de date, intre calculatorul utilizatorului si cel care este conectat la Internet, se poate realiza numai cand legatura telefonica este activa, dar taxa de instalare scazuta si cea de transmisie fac ca acest tip de conexiune sa fie cel mai des intalnit .

Conexiunea ca terminal pe linie telefonica. Pentru cei ce dispun de resurse financiare mai reduse, este o modalitate eficienta de acces la Internet. Conexiunea se face tot pe linie telefonica, cu ajutorul unui modem si apeland la un furnizor de servicii. Dupa realizarea

63

conectarii, calculatorul functioneaza ca un terminal, el nefiind legat direct la Internet. Toate programele rulate se desfasoara pe calculatorul furnizorului de servicii. Datorita acestei situatii, pentru a transfera fisierele pe calculatorul utilizatorului, ele trebuie mai intai copiate pe calculatorul furnizorului de servicii si abia apoi, utilizand comenzile de transfer de date proprii progamului de comunicatie, se pot copia pe sistemul utilizatorului. Conexiunile temporare se stablilesc în functie de nevoi. Utilizarea lor se factureaza în functie de distanta si de durata utilizarii, putandu-se astfel folosi atat linii analogice cat si linii digitale.

Conexiunea de tip posta electronica. Cei aflati în aceasta situatie pot transmite mesaje e-mail în Internet si primi acelasi gen de mesaje de la orice utilizator Internet, pot adresa si receptiona mesaje pentru grupurile de dialog USENET. Majoritatea furnizorilor de servicii au oferit la inceput utilizatorilor doar servicii la posta electronica, dar pe masura evolutiei Internet, acest tip de conexiune a inceput sa ofere mult prea putin în raport cu facilitatile Internet.

O modalitate mai putin folosita în omania este conectarea la Internet prin intermediul reteleor CATV. Pentru conectare este nevoie de u modem de cablu, vitezele de transfer fiind foarte mari: 10Mbps.Un asemenea tip de legatura se foloseste în special de companiile cu volum mare de trafic . Ultimii ani au permis si recurgerea la un nou tip de conectare : conectarea de tip VSAT prin intermediul antenelor de satelit. Pentru a realiza o conexiune Internet este nevoie de urmatoarele elemente: un calculator, un modem, un program de comunicare, un cont Internet, un nume de legatura, o parola, un instrument de plata.

Contul Internet, în functie de tipul de conexiune, pote fi cont telefonic sau cont dedicat. Contul telefonic se foloseste pentru a telefona unui calculator aflat la sediul unui distribuitor la servicii în vederea accesului la Internet.Contul Internet dedicat se main numeste si cont IP (Internet Protocol ), deoarece are o adresa proprie de protocol Internet. Calculatorul prin care se face conectarea la Internet nu trebuie sa fie numai decât un calculator foarte performant. Singurele cerinte sunt legate de posibilitatea de a rula programul de comunicaţie si posibilitatea de a fi conectat un modem. Pentru a folosi facilitatile multimedia se recomanda un Pentium cu 16 MB RAM, placa de sunet, difuzoare. Modemul (modulator/demodulator) converteste semnalul numeric furnizat de calculator în semnal analogic care poate fi transmis pe linia telefonica, iar la receptor asigura demodularea semnalului. Modemurile sunt de doua tipuri: intern si extern. Modemul intern este o placa de calculator montata în interior si conectata la linia telefonica. Modemul extern se conecteaza în exteriorul calculatorului printr-un cablu ce face legatura cu portul serial al calculatorului. Viteza modemului are mai putina importanta, dar o viteza mai ridicata (56 kbps) asigura o importana economica de timp. Pentru a evita problemele de compatibilitate este bine de conultat furnizorul de servicii Internet inainte de achizitia modemului

Programul de comnunicatie asigura folosirea modemului pentru apelul telefonic la distanta a unui calculator.Majoritatea programeleor de comunicatii contin si facilitati cum sunt :• Un editor de texte pentru lucrul cu fisiere ;• Protocoale detransfer pentru primirea sau transmiterea fisierelor ;• Agenda telefonica .

Numele de legatura identifica utilizatorul la conectare (login name, user name, account name). Este elemntul în functie de care se face recunoasterea în Internet. în general, acest nume este format din opt caractere si trebuie facuta diferenta intremajuscule si litere mici.Parola reprezinta un mijloc de protectie pentru utilizator. De obicei are lungimea de opt caractere si este stabilita la crearea unui cont Internet . Existenta parolei impiedica citirea mesajelor de catre o alta peroana, transmiterea de mesaje sau accesul pe Internet pentru alte persoane.

Adrese Internet si lista de utilizatori

64

Fara folosirea adreselor de Internet este imposibil de identificat un utilizator, o zona a retelei sau un calculator de pe care dorim sa accesam informatii.

Acesta este un exemplu de adresa de e-mail. Prima parte a adresei este identificatorul utilizatorului (user ID), iar partea de după caracterul @ este domeniul. Domeniile reperezinta diferite niveluri de organizare .Gradul de generalitate creste de la stanga la dreapta. în exemplul de mai sus domeniul era structurat pe doua niveluri.

In general, domeniul cel mai din dreapta (cel mai general nivel ) dintr-un domeniu complet este un cod ce arata tipul de organizatie caruia ii apartine reteaua. Se folosesc sapte domenii organizationale: com pentru unitati comerciale, edu pentru institutii educationale, gov pentru institutii guvernamentale, int pentru institutii internationale, mil nonprofit.

In cazul în care domeniul nu este din SUA ,se include în adresa si un cod de doua caractere care arata tara: ca – Canada, de – Germania, es - Spania, fr – Franta, it – Italia, jp – Japonia, ro –Romania, uk –Marea Britanie etc. Informatii despre utilizatorii Internet se obtin printr-un serviciu similar cartilor de telefon „yellow pages”. Aceste servicii de informare sunt mai dificil de realizat deoarece:• Nu exista un singur serviciu Internet de acest tip ;• Nu exista o standardizare a listelor ;• Utilizatorii isi pot schimba locul de munca si implicit si adresa Internet ;• Se tine seama de securitatea informatiilor fiecarui utilizator .Cele mai intalnite modalitati de lucru sunt : finger, ping si whois.

Comanda finger determina lista celor conectati la acelasi calculator gazda cu cel care lanseaza comanda. Rezultatul este o lista a utilizatorilor conectati în momentul respectiv la sistem. Se afiseaza data si ora conectarii, iar în cazul precizarii unor optiuni suplimentare apare în plus: numele complet al utilizatorului, numarul de telefon sau adresa biroului.

Comanda ping se foloseste, de obicei, cand dorim sa testam un sistem aflat la distanta. Trebuie specificat numele acelui sistem, iar rezultatul comenzii va preciza daca sistemul respectiv este disponibil pentru acces în retea.

Exemplu pentru comanda ping :Microsoft Windows XP [Version 5.1.2600]

<C> Copyright 1985-2001 Microsoft Corp.C:\>ping www.home.roPinging access.uaic.o [81.196.20.130] with 32 bytes of data:Reply from 81.196.20.130: bytes=32 time <10ms TTL=253Reply from 81.196.20.130: bytes=32 time <10ms TTL=253Reply from 81.196.20.130: bytes=32 time <10ms TTL=253Reply from 81.196.20.130: bytes=32 time <10ms TTL=253C:\>_

Comanda whois permite interogarea intr-o baza de domenii, gazde si utilizatori.Ea permite cautarea unor nume de sisteme sau informatii despre un anumit sistem.Formatul comenzii este whois [host] text în care :• Host este numele (optional) gazdei al carei server doriti sa-l cercetati;• Text este numele , domeniul sau gazda pe care doriti sa o localizati.

Furnizori de servicii InternetFurnizorul de servicii este cel ce intrerupe hardware-ul si software-ul de conectare

la Internet. în plus, „adevaratii” furnizori de servicii Internet ofera pe langa legatura fizica si servicii suplimentare. Gama acestor servicii este foarte larga; de la simple meniuri Help, la suprafete grafice pentru utilizatori sau aplicatii complexe care conduc nu numai la crestrea accesibilitatii, dar si a pretului de conectare. Astfel, utilizatorii pot beneficia de: posta electronica,

65

transfer de fisiere, emularea de terminal, servere de informatii, videoconferinte etc. Ele pot fi grupate în urmatoarele categorii :

• Servicii de comunicare ;• Servicii de informare ;• Servicii comerciale ;• Cultura si turism virtual ;• Invatamant- cercetare ;• Servicii de recreere;• Transfer de fisiere .Serviciile de comunicare. Posta electronica (e-mail) este actualmente cea mai veche dar

si cea mai des cunoscuta aplicatie Internet. Este serviciul oferit de orice furnizor de acces Internet. Noile tehnici de securizare asigura si confidentialitatea mesajelor.

Dintre formele mai noi de comunicare amintim : liste de distributie, grupuri de dialog (newsgroups ), biblioteci de programe si documentaţie, buletinele electronice, conferintele si grupurile de dezbatere si, nu în ultimul rand, Internet Relay Chat (IRC). Servicii le de tip chat permit realizare de conversatii în timp real. Cea mai recenta aplicatie este Internet Phone (telefonia Internet). Pentru a fi folosita este nevoie de o cartele de sunet, difuzoare si un microfon ce vor fi montate pe sistem. Aceasta aplicatie se bucura de o dezvoltare deosebita, în special datorita tarifelor reduse, singura conditie fiind ca ambii interlocutori trebuie sa foloseasca acceasi aplicatie si sa fie conectati la servere IRC. Serviciile de informare . Marea majoritate a informatiilor de pe Internet sunt oferite gratuit. Centrele de cercetare si universitatile fac si ele publice multe cursuri, articole, baze de date etc.

Multe din firmele producatoare ofera informatii tehnice despre produsele pe care le comercializeaza în cadrul paginilor web. Bibliotecile si editurile ofera versiuni electronice ale publicatiilor lor (ex. Enciclopedia „Britannica” poate fi consultata la http://www.eb.com). Unele edituri folosesc chiar difuzarea publicatiilor prin Internet.

Organismele guvernamentale publica de asemenea informatii de larg interes: Serviciile comerciale includ servicii care vizeaza vanzarea unui produs prin intermediul retelei.Odata cu lansarea World Wide Web (WWW) si a extinderii facilitatilor multimedia, aria de desfasurare a acestor servicii a crescut.

Comertul prin Internet s-a dezvoltat mult în ultimii ani, incluzand domenii din cele mai diverse: vânzări - cumpărări de software si hardware, autoturisme, carti, locuinte, rezervari de bilete de calatorie etc.

Primele banci virtuale (DigiCash - www.didgicash.com; First Virtual – www.fv.com) au investit sume foarte mari pentru crearea instrumentelor de plata virtuale. Portofelul digital (digital wallet) si smart card-ul sunt deja lucruri uzulae pentru utilizatorii Internet.

In Romania, compania Kappa Net este prima societate romaneasca care a oferit, inca din 1997, o solutie de comert electronic bazata pe tehnologia Lotus Notes Domino, prezentand un supermagazin electronic ce cuprinde produse ale firmelor : Kappa, NEI, Silvarom, Urbis, Antilopa etc. Cultura si turism virtual. Aceste servicii sunt oferite în special prin posibilitatile multimedia ale tehnologiei WWW. Putem regasi pe Web muzee virtuale, expozitii temporare si putem chiar calatori la distanta. Unul din „traseele” turistice cele mai interesante este Global Online travel (http:/www.netsite.com).

Sistemul de posta electronicaPosta electronica (e-mail) este cea mai cunoscuta facilitate a Internet-ului.Marea

majoritate a utilizatorilor Internet folosesc posta electronica datorita modului ieftin si comod de transmitere a mesajelor .

66

Fiecare instituie sau firma care este nod la Internet detine un server de posta electronica. în afara avantajului „gazduirii” masajului un timp indelungat pe server-ul de posta, mai importanta, este posibilitatea receptionarii mesajelor si atunci cand calculatorul dumneavoastra este inchis sau nu este conectat la Internet.

Pentru lucrul cu e-mail sunt disponibile mai multe programe :• UNIX Mail –programul de posta electronica folosit sub sistemul de operare UNIX;• Microsoft Exchange – program de posta electronica sub sistemul de operare WINDOWS

95;• Netscape Mail- program de e-mail incorporat în Netscape Communicator, dar care poate

fi utilizat si pe sistemele de operare UNIX, Windows 3.1., Windows 95, OS /2 etc.• Microsoft Outlook Express pentru Windows 98 si Windows NT. Cand se trimite un

mesaj prin Internet, cea mai mare atentie trebuie acordata domeniului (denumirea calculatorului) care colecateaza mesajele postale pentru persoana caruia ii este destinat.

Utilitarul FTPUtilitarul FTP (File Transfer Protocol) este un program care permite transferul de fişiere

intre doua calculatoare cuplate la Internet. Iniţial FTP lucra prin intermediul liniilor de comanda, ulterior prin programul Gopher s-a permis lucrul cum meniuri. Inprezent, FTP a fost incorporat în browserul Web. Cel mai folosit browser Web este

Internet Explorer.Principalele comenzi din FTP sunt :• Cd - schimba directorul implicit pe calculatorul aflat la distanta ;• Bin - stabileste modul de transfer binar ;• Asc - stabileste modul de transfer ASCII;• Get - copie fisierul de pe calculatorul aflat la distanta ;• Put - copie fisierul pe calculatorul aflat la distanta ;• Mget - copie mai multe fisiere ( folosind specificatori care contin caracterele de pe

calculatorul aflat la distanta ? si *);• Mput - cope ai multe fisiere pe calculatorul aflat la distanta ;• Pwd - indica directorul curent al calculatorului server ;• Lcd - schimba directorul curent al calculatorului client .World Wide WebWorld Wide Web (WWW) a fost relizat în 1989 la Centrul European de Studii Nucleare

din Genva, dar succesul s-a inregistrat abia în 1993, cand programul client Mosaic i-a conferit o mare simplitate de utilizare precum si functionalitate multimedia. World Wide Web este instrumentul Internet cel mai des utilizat.

Pentru a folosi World Wide Web este nevoie de un browser Web, adica de un program care afseaza documente Web . World Wide Web ofera fotografii si sunete , precum si un sortiment foarte bogat de informatii sub forma de text .

Numarul serverelor WWW creste continuu . Fiecare cuprinde un numar mare de documente hipermedia cu texte, sunete si imagini. Clientii WWW dialogheaza cu serverele prin protocolul HTTP (Hypet Text Transfer Protocol). HTTP-ul este setul standard de comenzi ce permite comunicarea pe Internet . Fara HTTP browser-ul pe care il folosesti nu ar şti daca informatia care a venit este HTML sau un document, un program sau un mediu VRLM.

Fiecare pagina Web are o adresa unica, numita Universal Resource Locator (URL). URL-ul specifica modul în care clientul trbuie sa acceseza pagina, numele calculatorului pe care se afla, subdirectorul si numele fisierului pagina. Spre exemplu URL-ul http://www.site.ro/home/index.html specifica pagina index.html, stocata în directorul home pe calculatorl gazda www.site.ro. Prefix-ul http:// stabileste ca este vorba despre solicitarea unei pagini Web si ca browser-ul trebuie sa o afiseze.

67

De asemenea, grafica disponibila pe Web a evoluat continuu. De la vechile tipuri de imagini GIF, limitate la 256 culori s-a trecut la formatele JPEG care permit imagini digitale de rezolutii mari si în mai multe culori si apoi la formatul PNG care permite o afisare progresiva si corectii pentru controlul luminozitatii. Ultima tendinţa este folosirea graficii vectoriale care asigura un plus de scalabilitate .

Publicare paginii Web se poate face pe server. Se poate folosi insa spatiul si „uneltele” pe care le pune la dispozitie un site gratuit (10-100 MB spatiu furnizat machete, biblioteci de imagini, asistenta, etc.).

BIBLIOGRAFIE• „Arhitectura calculatoarelor si sisteme de operare”, Editura Sylvi, Bucuresti 2002, Autor: Cezar Botezatu.• Jane CALABRIA, Dorothy BURKE, Microsoft. Windows 95. Editura Teora,1999. Tradusă în limba română.• “Ce este si ce va ofera calculatorul IBM PC”, Editura Microinformatica, Editia IV, Cluj-Napoca 1991• www.webopedia.com• www.apache.org

68

ACADEMIA TEHNICĂ MILITARĂ

BUCUREŞTI- 2010 -