Suport de Curs TIC

Competenţe T.I.C. Codificarea informaţiei

1/12

Tehnologiile informa ţionale şi de comunica ţie Tehnologiile Informaţionale şi de Comunicaţie (TIC) grupeazǎ un ansamblu de echipamente folosite pentru gestionarea informa ţiilor , în special calculatoare electronice şi programe . Scopul TIC constǎ în : culegerea,convertirea, stocarea , transmiterea ,regǎsirea şi valorificarea informaţiilor. Mijloace TIC : telegraful electric ,telefonia fixǎ, radioul,televiziunea, calculatoare electronice ,internetul ,telecomunicaţiile mobile ,GPS (Global Position System)

Date, informa ţii, cuno ştin ţe Informa ţia defineşte fiecare din elementele noi conţinute în semnificaţia unui simbol sau grup de simboluri într-o comunicare ,ştire, semnal, grup de imagini etc. prin care se desemneazǎ concomitent o situaţie ,o stare ,o acţiune etc…1 Data este forma concretǎ (un numǎr ,o mǎrime ,o relaţie ,etc.. ) prin care se exprimǎ informaţia , este materia prim ǎ pentru informaţie . În informaticǎ data este un model de prezentare a informaţiei accesibil unui anumit procesor ( om,unitate centralǎ , program ) ,model cu care se poate opera pentru a obţine noi informaţii despre fenomenele ,procesele şi obiectele lumii reale , Datele sunt utilizate pentru:

• Transmiterea informaţiilor între oameni; • Pǎstrarea informaţiilor pentru o utilizare viitoare • Obţinerea de noi informaţii prin prelucrǎri.

Pornind de la acelaşi set de date ,persoane diferite , prin prelucrǎri diferite(în funcţie de nivelul de cunoştinţe) ,pot desprinde informaţii diferite ,de aici rezultǎ cǎ o trǎsǎturǎ fundamentalǎ a informaţiei este subiectivitatea . Cunoştin ţele cuprind totalitatea noţiunilor ,ideilor,informaţiilor pe care le are cineva într-un domeniu oarecare .

Pentru a deveni informaţii, datele privitoare la obiectul de activitate trebuie prelucrate în concordantă cu cerinţele informaţionale, adică culegerea datelor şi prelucrarea lor şi apoi distribuirea lor la factorii de decizie.

Deci:

- datele privesc evenimentele primare, colectate pentru informare sau rezolvarea unor probleme sau situaţii;

- informa ţiile sunt mesaje obţinute prin prelucrarea datelor: calcule, sortări, clasificări.

Datele supuse prelucrării sunt introduse în calculator sub formă de cifre şi text (litere, cifre şi alte caractere speciale).

1 Stoica, I.,Informaţie şi culturǎ. Sinteze .Reflecţii. Atitudini, Editura Tehnicǎ, Bucureşti ,1997


2/12

Relaţia date-informaţii-cunoştinţe

In prezent se define şte informatica ca ştiin ţa care prelucreaz ă datele prin mijloace electronice.

In dezvoltarea informaticii se pot distinge patru etape:

1. Etapa 1940…1960, în care informatica are un caracter de noutate şi pătrunde în statele majore ale armatei americane, universităţi şi institute de cercetare.

2. Etapa 1960…1970, în care informatica a pătruns în întreprinderi şi mai ales companii comerciale şi petroliere.

3. Etapa 1970… 1990, în care informatica s-a bazat mai ales pe realizarea şi utilizarea calculatoarelor de medie capacitate. Informatica a pătruns în toate domeniile vieţii cotidiene, dar mai ales în activitatea militară, economică, cercetare ştiinţifică şi învăţământ.

4. Etapa 1990…2000 şi continuare, când au luat amploare PC-le care au pătruns în toate domeniile de activitate economică şi socială, inclusiv în casele oamenilor. Totodată au apărut calculatoarele inteligente care îşi dezvoltă programele proprii de organizare şi de recunoaşterea mediului înconjurător inclusiv vocile şi scrisurile oamenilor cu care sunt în contact

COMUNICAREA OM-CALCULATOR.

Rezolvarea de probleme v ăzută ca “Intrare �� Prelucrare �� Ieşire” INTRODUCERE

• 1951, compania IBM( International Business Machines Corporation) a putut vinde un total de 19 exemplare din primul calculator produs, faptul a fost considerat un succes comercial. Pe atunci, un calculator putea executa 5 000 de operaţii pe secundă, ceea ce se considera a fi o viteză uriaşă. Piaţa utilizatorilor era însă neînsemnată ca număr de cumpărători potenţiali.

• procesor (componenta centrală a unui calculator).

Da te Informa ¡ie

Aplica re

CunoştinŃe

P re luc ra re

Ra Ńiona me nte Expe rime ntå ri


3/12

• creşterea puterii de calcul a maşinii (hardware ), ci şi scrierea de programe (software ) :care au ca scop rezolvarea de probleme comune unui mare număr de oameni (inclusiv de tipul hobby-urilor) sau a comunicaţiilor globale.

� domeniul activit ăţilor productive : începând de la munca de birou (birotica) şi până la activităţile din halele de producţie (administrarea depozitelor, aprovizionare, logistică, activităţi de creaţie, planificarea producţiei), circulaţia bănească (cărţi de credit, tele-banking, net-banking), e-commerce, teleworking;

� învăţământ: programe de învăţare, programe de prezentare, procurarea informaţiilor de pe internet, CD-ul şi DVD-ul ca purtători de informaţii;

� domeniul privat : card-uri pentru obţinerea banilor lichizi, card-uri cu cip, card-uri smart, infoterminale, jocuri, camere digitale de luat vederi/ aparate digitale de fotografiat, CD-uri şi DVD-uri pentru timpul liber;

� alte domenii: medicin ă, ştiin ţă (microscopie, modelare şi evaluare statistică), transporturi (sisteme de dirijare a transporturilor aeriene, feroviare), comunica ţii (administrarea reţelelor de telefonie).

CALCUL ŞI CALCULATOR.

Calculatorul este o maşină universal ă de calcul. (numere, matrici, segmente, cuvinte, imagini, sunete etc.). Ce înseamnă “calcul” sau “problemă care poate fi rezolvată” nu discutăm în acest curs. Pentru simplitate, să acceptăm că un calcul este o succesiune de operaţii (considerate elementare) care rezolvă o problemă O aceeaşi maşină, care execut ă pe rând diverse programe, se comport ă pe rând ca fiecare maşină de calcul de care avem nevoie: Motivul principal care determină viteza impresionantă de dezvoltare a tehnologiilor legate de calculatoare este că tot mai multe activităţi de genul celor înşiruite mai sus devin rezolvabile cu ajutorul calculatorului, dacă acesta devine mai rapid, îşi sporeşte capacitatea de memorare a datelor şi dacă se scriu programele necesare.

Crearea reţelelor de calculatoare, dintre care cea mai vastă este Internetul, a extins utilizarea calculatoarelor de la calcul, în diversele lui forme, la comunicare.

REZOLVAREA DE PROBLEME CU AJUTORUL CALCULATORULUI VĂZUTĂ CA :

“INTRARE �� PRELUCRARE �� IEŞIRE”


4/12

Fluxul de date în cadrul c ăruia are loc comunicarea om-calculator .

Fie că e vorba de tehnoredactarea unui text, de o comunicare prin Internet, de proiectarea unei structuri în construcţii sau de crearea unei baze de date contabile, rezolvarea unei probleme cu ajutorul calculatorului are, la nivel general, două entităţi aflate în comunicare: omul şi calculatorul. Omul transfer ă maşinii de calcul o parte a activit ăţii sale intelectuale – rezolvarea acelei probleme.Soluţionarea unei probleme presupune:

� Analiza problemei, formularea corectă şi determinarea unei metode de rezolvare a ei, stabilirea algoritmilor de calcul, reprezentarea graficǎ sub forma de schema logică sau organigramă;

� Programarea , reprezentarea schemei logice în limbajul de programare adecvat rezolvării problemei cu ajutorul calculatorului;

� Implementarea, aplicarea în practică a soluţiei.

algoritm =o metodă de soluţionare a problemei, metodă reprezentată într-un limbaj adecvat mijloacelor de calcul disponibile, caracterizată prin generalitate (se aplica cu minime modificări la problemele în clasa respectivă), finalitate (soluţia problemei este furnizată după un număr finit de operaţii) şi realizabilitatea (adică sunt folosite mijloacele de calcul disponibile).

Algoritm - mulţime finită de reguli de calcul, descrise fără echivoc, care indică operaţiile

elementare necesare şi ordinea efectuării lor în scopul rezolvării unei probleme într-un timp finit - metodă (procedeu) de rezolvare a unei probleme - reprezentarea algoritmilor se poate face în limbaj pseudocod sau prin scheme logice


5/12

Exemplu de shema logica

http://office.microsoft.com/ro-ro/visio-help/crearea-unei-scheme-logice-elementare-HA010357088.aspx


6/12

Limbaj de programare(limbaj evoluat) - limbaj folosit pentru scrierea de programe pentru calculatoare

- mijloc de comunicare între utilizator şi calculator, prin intermediul căruia utilizatorul transmite acţiunile pe care calculatorul trebuie să le desfaşoare asupra datelor.

ex: FORTRAN, BASIC, Pascal, C, C++, Java,

Program = descrierea într-un limbaj de programare, a prelucrările ce trebuie efectuate de către calculator asupra anumitor date.

= succesiune de instrucţiuni transmise calculatorului pentru a fi executate - implementare a unui algoritm

Un exemplu simplu de program pentru rezolvarea următoarei probleme:

Avem 2 pahare. dorim sa interschimbǎm conţinuturile lor Asadar, avem nevoie de un pahar in plus pentru a depozita temporar conţinutul unuia dintre ele.

In limbajul de programare Pascal ,rezultǎ programul sursǎ:

program interschimbare; var pahar1, pahar2, pahar_aux: integer; begin writeln(“Dati cele 2 valori”); readln(pahar1); readln(pahar2); pahar_aux := pahar1; pahar1 := pahar2; pahar2 := pahar_aux; writeln(“Cele 2 valori s-au interschimbat: pahar1 = “,pahar1, ” , pahar2 = “, pahar2); end.

In limbajul de programare C++C++C++C++ ,rezultǎ programul sursǎ:

#include <iostream>;

int main() {

std::cout << "Dati cele 2 valori" << std::endl;

int pahar1, pahar2;

std::cin >> pahar1;


7/12

std::cin >> pahar2;

int pahar_aux;

pahar_aux = pahar1;

pahar1 = pahar2;

pahar2 = pahar_aux;

std::cout <<"Cele 2 valori s-au interschimbat pahar1 = "<< pahar1 << ", pahar2 = " << pahar2 << std::endl;

}

Transform ările pe care le sufer ă un program scris în limbaj evoluat pân ă ajunge

să poat ă fi executat.

Compilator = traductorul programelor sursă în coduri (programe) obiect. compilare = traducerea programului din limbaj evoluat în limbaj maşină, adică

transformarea setului de instrucţiuni ale programului într-o reprezentare internă caracteristică tipului de calculator folosit => programe obiect

Editor de legături = uneşte modulele obiect înrudite generate de către compilator prin

procesarea programului sursă şi produce codul (programul) executabil.

Elementul esenţial dintr-un cod obiect este codul maşină care poate fi executat direct de către procesor.

link editare (editare de legături) = producerea codului executabil din programul obiect şi a modulelor obiect asociate (bibliotecile de funcţii standard).

Aşadar, omul comunică cu calculatorul – îi dă acestuia programe şi date de prelucrat şi primeşte de la el rezultatele prelucrării


8/12

ORGANIZAREA INFORMA ŢIEI

CODIFICAREA UTILIZAT Ă PENTRU STOCAREA INFORMAŢIILOR

1. REPREZENTAREA NUMERELOR

366 0000000101101110

82,5 01000010 10100101 00000000 00000000

1.1.Sistemele de numera ţie pozi ţionale

Forma general ǎ a unui num ǎr cu (n+1) cifre scris în baza r este :

Nr = anan-1…a2a1a0 = an .rn +an-1 .r

n-1 + …+ a2 .r2 + a1 .r

1 +a0 . r0 (1)

1.1.a.Sistemul de numera ţie zecimal

Alfabetul sistemului zecimal : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Aceste cifre sunt prin definiţie numere consecutive, astfel 7 = 6 + 1; într-un număr zecimal (citind de la dreapta la stînga) cifra din dreapta reprezintă unităţile,următoarea zecile ‚ apoi sutele şi aşa mai departe,adică un număr în baza 10 conform relaţiei (1) poate fi scris ca o sumă de puteri ale lui 10:

mii sute zeci unităţi

1 3 = 1x 101 + 3 x 100

1 9 7 = 1 x 102 + 9 x101 + 7 x 100

1 9 9 8 = 1 x 103 + 9 x 102 + 9 x101 + 8 x 100

1.1.b.Sistemul de numera ţie binar

Sistemul de numeraţie binar, cel mai simplu posibil inventat acum 500 de ani în China şi cel mai utilizat în reprezentarea codificată a numerelor în calculatoare, are următoarele caracteristici:

1. Baza de numeraţie a sistemului este 2 şi conţine numai două simboluri, cifrele: 0 şi 1;

2. Cifra cu valoarea cea mai mare este 1.

Un număr scris în baza 2, poate fi dezvoltat după puterile bazei astfel:


9/12

N2 = anan-1…a2a1a0 = an .2n +an-1 .2

n-1 + …+ a2 .22 + a1 .2

1 +a0 . 20

Exemple de numere scrise în baza 2:

13=8 + 4 + 1=1 x 23 +1 x 22 +0 x 21 +1 x 20 = 1 1 0 12

197=128+64+4+1=1 x 27 +1 x 26+0 x 25 +0x 24 +0 x 23 +1 x 22 +0 x 21 +1 x 20

=1 1 0 0 0 1 0 12

Sistemul zecimal

Sistemul

binar 0 0 1 1 2 10 3 11 4 100 5 101 6 110 7 111 8 1000 9 1001 10 1010 11 1011 12 1100 13 1101 14 1110 15 1111 16 10000 20 10100 30 11110 40 101000 50 1010010

1.2.Func ţiile logice boolene

Matematicianul englez George BOOLE a reuşit să facă o legătură între formulele algebrice şi relaţiile logice. Pornind de la principiul că o propoziţie poate fi adevărată sau falsă, BOOLE atribuie valoarea 1 propoziţiilor adevărate şi respectiv 0 propoziţiilor false, elaborând algebra boolean ă.

Notând propoziţiile cu a, b c, etc se pot construi funcţiile logice:


10/12

• Disjunc ţia (operaţie logică tradusă prin sau ) a două propoziţii • Conjunc ţia (operaţie logică tradusă prin şi) a două propoziţii • Negaţia unei propoziţii notată cu not • Disjunc ţia exclusiv ă(operaţie logică tradusă prin xor ) a două propoziţii

In cazul a două propoziţii a şi b se pot obţine tabele de adevăr, pentru disjunţie, conjuncţie şi negaţie aşa cum rezultă din tabelul de mai jos:

a b a sau b a şi b not a a xor b 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0

Algebra booleană este utilizată în aplicaţiile din automatică, teoria circuitelor şi releelor electronice şi deci la realizarea calculatoarelor.

Alături de logica booleană, au apărut mai nou logicile polivalente printre care logica trivalent ă cu valorile de adevărat, fals şi posibil şi logica fuzzi care admite domenii de trecere “gri”, fiind apropiată de logica de gândire obişnuită din industrie, economie, etc.

2. BIŢI ŞI OCTEŢI.

Toate operaţiile în calculator se fac asupra unor astfel de reprezentări: orice număr, orice literă, orice sunet sau imagine devine în calculator un şir de cifre binare, adică un şir format din 0 şi 1.

Acest element atomic de reprezentare a informaţiilor în calculator – un 0 sau un 1 – se numeşte BIT. (BInary digiT)

Grupurile de opt biţi, puse în evidenţă în exemplele de mai sus, se numesc octe ţi (byte) Datele se reprezintă în calculator prin unul sau mai mulţi octeţi; aşa stau lucrurile inclusiv pentru instrucţiuni. Un alt înţeles al cuvintelor bit şi octet este acela de “gazdă” a unui bit sau a unui octet: prin bit se mai înţelege şi elementul hardware care poate înregistra un 0 sau un 1; din punct de vedere tehnic, acesta este un circuit . Şi cuvântul octet poate însemna “circuitul care stochează reprezentarea a opt cifre binare”.

Informa ţia digital ă

Cuvîntul “ digital” are înţelesul exact “codificat sub form ă de numere binare” “ Când vorbim de capacitate de memorare , mai ales acestui din urmă înţeles i se

ataşează multipli – de obicei, ai octetului.

multiplii octetului:

1 KB= kilo-octet , care înseamnă 1024 =210 de octeţi luaţi la un loc.


11/12

De ce tocmai 1024 şi nu 1000? Am văzut că reprezentările în calculator se fac folosind baza 2. Şi multiplii sunt exprimaţi prin puteri ale lui 2: 1024 este puterea a zecea a lui 2. ,adicǎ 210

1 MB= mega-octet înseamnă 220 octeţi =210 KB (1 048 576, deci ceva mai mult de un milion de octeţi) sau 210 kilo-octeţi. )

1 GB= giga-octet înseamnă 230 octeţi =210 MB=220 KB (ceea ce reprezintă 1 073 741 824, peste un miliard de octeţi) sau 210 mega-octeţi sau 220 kilo-octeţi. )

1 TB =tera-octet , înseamnă 240 octeţi =210 GB=220 MB=230 KB (de ordinul a un milion de milioane de octeţi).

1 Peta (PB)= 250 = 1,125,899,906,842,624

1 Exa (EB )= 260 = 1,152,921,504,606,846,976

1 Zetta (ZB) = 270 = 1,180,591,620,717,411,303,424

1 Yotta (YB) = 280 = 1,208,925,819,614,629,174,706,176

3. REPREZENTAREA SIMBOLURILOR

an 01100001 01101110

AN

01000001 01001110

Institutul Naţional American pentru Standarde (American National Standards Institute - ANSI) a adoptat American S tandard C ode for I nformation I nterchange (ASCII, pronunţat „aschii”),modele cu o lungime de 7 biţi

Codul ASCII extins la un format de 8 biţi pe simbol ,s-a format prin adăugarea unui 0 pe poziţia celui mai semnificativ bit în faţa fiecărui model de 7 biţi al vechiului cod. Această tehnică nu numai că nu produce un cod ale cărui cuvinte au dimensiunea egală cu a unei celule uzuale de memorie, dar furnizează alte 128 de şabloane suplimentare (care se obţin prin plasarea valorii 1 pe poziţia bitului cel mai semnificativ din octet), permiţând astfel reprezentarea simbolurilor excluse din codul ASCII iniţial. Din nefericire, datorită faptului că în general fabricanţii dau propriile lor interpretări acestor caractere suplimentare, adesea datele care conţin şabloane extinse sunt dificil de transferat între diferite aplicaţii.

“Hello”

01001000 01100101 01101100 01101100 01101111

H e l l o .


12/12

Unicode , modele de 16 biţi pentru reprezentarea fiecărui simbol. Unicode conţine 65 536 şabloane diferite.

Organizaţia Internaţională de Standarde (International Standard Organisation - ISO) , din care face parte şi ANSI.

Utilizând modele de 32 de biţi pentru reprezentarea simbolurilor, acest cod poate reprezenta peste 17 milioane de simboluri.

Calculator electronic = dispozitiv programabil destinat prelucrării automate a informaţiei, în care operaţiile elementare se efectuează cu viteză şi precizie ridicată în sistemul de numeraţie binar.

Competenţe T.I.C. Codificarea imaginii şi sunetului

1/11

Analog versus digital Un semnal analog este continuu (lumina, sunetul, cǎldura). Pentru a putea fi masurate intr-un sistem de calcul digital, aceste semnale trebuiesc convertite in valori numerice discrete..Asemenea date nu pot avea numai două stări,ci este posibilă o multitudine de stări intermediare : de exemplu înregistrările audio ,erau stocate sub forma unor unde continue pe materiale cum ar fi vinilul sau benzile magnetice şi erau transmise sub formă de unde electromagnetice modulate. În prezent stocarea digitală o înlocuieşte pe cea analogă din mai multe motive:

• Numerele binare au nevoie doar de două stări alternative: “închis” şi “deschis”

• Datele digitale sunt uşor de copiat şi manipulat • Pot fi compactate( recodificate la dimensiuni mai mici ) cu puţină sau fără

pierdere de informaţie • Pot fi stocate sau transmise folosind aceleaşi metode.indiferent de tipul

de date (text,imagine,sunet etc) • Pentru a putea fi înţelese sau folosite de oameni, sunt reconstruite în

formă anologică cu ajutorul unor procesoare speciale numite “convertoare numeric-analogic (DAC)”

Un convertor analog – digital (ADC=Analog Digital Convertor) este un circuit electronic care converteşte o tensiune analogicǎ de la intrare intr-o valoare digitalǎ(primeşte la intrare o tensiune electricã şi genereazã la ieşire un numãr reprezentat binar). Datoritã faptului cã orice tensiune electricã se reprezintã numeric printr-un şir finit de biţi, apare o eroare numitã eroare de cuantificare O caracteristica importanta a unui ADC o constituie rezolu ţia acestuia. Rezolutia indica numarul de valori discrete pe care convertorul poate sa le furnizeze la iesirea sa in intervalul de masura. Deoarece rezultatele conversiei sunt de obicei stocate intern sub forma binara, rezolutia unui convertor analog-digital este exprimata in biţi. Conversia analogic- digital Pentru reprezentarea unui semnal analogic în formã digitalã, acesta trebuie sǎ urmeze douǎ transformǎri :

1. discretizarea sau e şantionarea este operatia prin care se reprezinta o marime cu variatie continua sub forma unui ansamblu finit de esantioane esantionarea: din semnalul analogic de intrare se preleveaza la perioade constante de timp (∆T secunde )esantioane de amplitudine (cadre) , care sunt de fapt o serie de dreptunghiuri cu inaltimea egala cu amplitudinea momentana a semnalului si cu latimea egala cu perioada de esantionare (∆T secunde)

2. cuantizarea : "precizia" conversiei : 8, 12, 14, 16 sau 20 biţi(rezoluţia ADC)


2/11

Figura de mai sus aratǎ cum se face eşantionarea semnalului sonor : 1. unda originarǎ 2. frecvenţa de eşantionare 3. date eşantionate 4. unda reconstituitǎ

Dupã eşantionare şi cuantizare semnalul poate fi folosit de aplica ţii multimedia pentru a prelucra şi/sau stoca şirurile de bi ţi generate de unitã ţile ADC În exemplele grafice de mai jos ,vedeţi acelaşi semnal analog disctretizat ,dar cuantizat diferit :


3/11


4/11

Codificarea (Digitizarea ) imaginilor

O imagine este o suprafata de obicei dreptunghiulara caracterizata, la nivelul oricarui punct al ei, de o anumita culoare. La modul ideal, culoarea variaza in mod continuu in oricare directie. Din pacate, in sistemele numerice, nu se pot utiliza marimi care variaza continuu ci doar forma discretizata a acestora. Discretizarea unei imagini constǎ in impartirea imaginii intr-un caroiaj asemanator unei table de sah. Fiecare sectiune de imagine delimitata de acest caroiaj va fi considerata ca avind o culoare uniforma - o medie a culorii existente pe aceasta Aceste sectiuni sunt numitepixeli sau puncte de imagine, numarul acestora definind rezolutia imaginii Pixel- Cuvântul provine din engleză de la PICture ELements (elemente de imagine). Se prescurtează prin "px ", uneori şi cu "p". Un multiplu des întrebuinţat este 1 Mpx = 1 megapixel = 1 milion pixeli

Un pixel are trei atribute care se pot exprima digital (numeric): - culoare, - opacitate(trasparenţǎ) şi - poziţie în matricea în care se divide imaginea

Rezolu ţia digital ă poate fi exprimată în pixeli (de ex. o imagine de 800x600 pixeli), sau şi în megapixeli (o imagine de 2 megapixeli).

1. Rezoluţia în pixeli exprimă dimesiunile imaginii, în ipoteza că este vorba de o imagine dreptunghiulară, şi anume (lungimexlǎţime) măsurate în pixeli. Această exprimare nu se poate aplica la alte forme de imagini.

2. Rezoluţia în megapixeli (prescurtat: Mpx) exprimă numărul total de pixeli cuprinşi în aria imaginii, indiferent de forma ei. De exemplu, dacă o imagine este dreptunghiulară şi are 2 megapixeli, ea ar putea avea atât o rezoluţie de 1.600x1.200 pixeli (1.600x1.200 = 1,92 megapixeli, rotunjit la 2 Mpx), dar şi 20.000 x 100 pixelisau şi nenumărate alte combinaţii. Foarte des, numărul de megapixeli se rotunjeşte până la cel mult 2 cifre dupǎ virgulǎ

3. Rezoluţia în dpi "dots per inch" - reprezintă şi ea o măsură a clarităţii unei imagini, de data asta reale, care a fost produsă de un dispozitiv anume de prelucrare a imaginilor, cum e cazul mai ales pentru imprimante, scanere şi ecrane.

• Astfel, pentru o imprimantǎ ,dpi-ul reprezintă numărul de puncte tipografice ce pot fi tipărite pe lungimea de un inch

• Daca rezolutia unei imagini este de 72dpi, atunci intr-un patrat cu latura de 1 inch se vor gasi 72x72=5184 pixeli

4. Altă măsură înrudită cu pixelul este "punctul tipografic" sau prescurtat "pt", care este o unitate fundamentală în domeniul DeskTop Publishing (DTP) - tipografia bazată pe digitalizare şi computere. PostScript este unul dintre limbajele DTP.


5/11

Un pt Postscript are m ărimea de 0,3527 mm . De aceea, la o imagine cu 72 dpi, fiecare punct (dot) corespunde exact unui pt 25,4 mm(= 1inch): 0,3527 mm(= 1dot) = 72 dpi. 12 puncte formează un pica şi 6 pica un inch.

1 punct Didot = 0,3759 mm = 1/72 dintr-un Inch Francez (27,07mm) 12 puncte – Cicero( în cazul Didot) 1 punct Anglo-Saxon (ATA) = 0,3514598 mm = 0,0138366 inch 1 point Postscript = 0,3527777778 mm = 1/72 inch 1 pica (Postscript) = 4,233333333 mm = 12 puncte (Postscript) Deci,în aproape toate cazurile(excepţie Didot) 6 pica = 1 inch

Bitmap sau vectorial

I. Reprezentare bitmap ("hartã de biti") “bits-per-pixel ”, numărul de biţi necesari înregistrării tuturor informaţiilor despre un pixel. Versiunea digitală a imaginii se numeşte bitmap (hart ă de bi ţi). Bits-Per-Pixel Numărul maxim de culori

1 2 (alb şi negru) 4 16 8 256 16 32 768 sau 65 536 (depinde de format) 24 16 777 216


6/11

Fişiere de tip bitmap Format Descriere BMP Format bitmap utilizat de Microsoft Windows GIF Graphics Interchange Format – format bitmap de 8 biţi, creat de Compuserve

şi utilizat în special pe Internet PCX Format grafic creat de firma ZSOFT, suportat de multe aplicaţii grafice JPG Joint Photographic Experts Group – format grafic în care imaginile sunt

memorate comprimat TIFF Tagged Image Format File-format graficîn special pentru imagini

scanate,deoarece suportă orice dimensiune,rezoluţie şi orice număr de culori

Formatul GGGGraphics IIIInterchange FFFFormat (.GIF.GIF.GIF.GIF)

Inca de cand a fost introdus in 1987, acest format este foarte utilizat in World Wide Web pentru a permite paginilor Web sa contina si sa afiseze imagini. Este un format eficient deoarece:

•••• poate stoca culori ce pot fi reprezentate prin valori de maxim 8-biţi (calitatea este redusa dar si dimensiunea imaginii);

•••• are o rata de compresie buna, reducand dimensiunea imaginii; •••• ofera un raport bun intre calitate si dimensiune fisier; •••• permite stocarea in imagini a zonelor de transparenta; •••• permite realizarea de animatii bazate pe imagini.

Incepand cu 1996, a fost definit un nou format, Portable Network Graphics (extensia.PNG) pentru a inlocui formatul GIF,deoarece:

• asigura un nivel de calitate mai ridicat deoarece implementeaza un algoritm de compresie fara pierdere de informatie;

• poate conduce la rate de compresie mai mari ca cele obtinute prin GIF • poate stoca culori ce pot fi reprezentate prin valori de maxim 24-bits/pixel

si 48 bits/pixel. Deoarece, formatul PNG nu suporta animatie (doar extensii neoficiale ale standardului PNG), GIF-ul ramane singura optiune cand vine vorba de a include intr-o pagina Web a unei forme simple de animatie (nu Flash sau video). Toate browser-ele moderne sunt capabile sa afiseze si sa interpreteze GIF-uri animate. GIF-urile animate sunt fisiere cu extensia .gif ce contin mai multe imagini. Imaginile (frame-uri sau cadre) sunt afisate pentru o perioada scurta de timp intr-o secventa (repetitiva sau nu), generand astfel senzatia de animatie. II. Reprezentarea vectorialã

Reprezentarea vectorialã se referã la descrierea imaginii printr-o serie de linii, forme(pãtrate, cercuri, elipse si alte astfel de figuri geometrice simple), umplute cu o anumitã culoare sau hasurate. (instrucţiuni prin care se determină poziţia, lungimea şi direcţia liniilor folosite în desen).


7/11

O imagine este o serie de comenzi cu parametri, într-un format ASCII: un cerc cu razã de 100 milimetri al cãrui centru se aflã în punctul de coordonate x=225 mm si y=500mm : circle (225,500,100).

Cele douã metode sunt folosite într-un limbaj de descriere cum este PostScript În GIS (este acronimul provenit de la Geographic Information System =Sistem Informatic Geografic) imaginile provenite de la sateliți sunt vectorizate cu scopul de a obține hărți.Imaginile sunt de obicei vectorizate folosind plugin-uri pentru programe ca Adobe Photoshop sau Adobe Illustrator.

Tipuri de fişiere grafice vectoriale

Format Descriere CGM Computer Graphics Metafile – format dezvoltat de organizaţii pentru

elaborarea de standarde, suportat de multe aplicaţii grafice EPS Encapsulated PostScript – utilizează o combinaţie de comenzi din limabjul

PostScript şi de formate TIFF şi PICT PICT format dezvoltat de Apple Computer , este suporat de toate aplicaţiile grafice

pentru calculatoare Macintosh WMF Windows Metafile Format – format grafic dezvoltat de firma MicroSoft CDR format vectorial propriu editorului grafic Corel Draw

Avantaje si dezavantaje(bitmap vs vectorial)

Formatul bitmap -stocarea imaginilor cu variatii complexe de culoare, umbriri, etc., Formatul vectorial este folosit în mod special în cadrul aplicatiilor CAD sau a imaginilor continând forme simple sau o paletã de culori mai micã. În programele DTP (desktop publishing), fonturile sunt convertite în mod frecvent din format vectorial în format bitmap si invers,.. Reprezentarea bitmap .

� mãrimea imaginii limitatǎ: odatã cu mãrirea rezolutiei va fi nevoie de un spatiu de stocare mai mare si corespunzãtor o zonã de memorie mai mare pentru procesare si afisare., abilitatea stocãrii fisierelor bitmap într-o formã comprimatã.

� Flexibilitatea scazutǎ. imaginile bitmap au o rezolutie fixã, adicã atunci când este înregistratã informatia se stie sigur cã avem X pixeli pe orizontalã si Y pixeli pe verticalã. Dacã se încearcã mãrirea imaginii atunci pixelii vor deveni destul de mari pentru ca sã se poatã observa forma lor rectangularã - apare astfel un efect numit "efect de scarã". Programele de graficã mai evoluate pot evita aceastã problemã folosind interpolarea ; vom micsora o imagine vom pierde din rezolutie (sau claritate). Dacã vom dori restaurarea imaginii la mãrimea initialã vom ajunge sã vedem ceva relativ confuz si de proastã calitate.

Reprezentarea vectorialã are mai multe limitãri decât reprezentarea bitmap în ceea ce priveste continutul imaginilor care se doresc a fi stocate în acest format. Avantajul major este totusi

� flexibilitatea si eficienta. (în cazul folosirii lor în diferite aplicatii.


8/11

De exemplu o linie dreaptã poate fi reprezentatã doar prin coordonatele punctelor ce simbolizeazã capetele si nu prin fiecare punct al liniei ca în cazul tehnicii bitmap. O curbã poate fi aproximatã printr-o serie de linii drepte legate între ele. Scalarea (mãrirea sau micsorarea) şi rotirea pot fi fǎcute fǎrǎ ca acest lucru sã influenteze în vreun fel rezolutia.

Limbaje de descriere a paginii

Page Description Languages (PDLs), display lists sau metafiles. PostScript reprezentarea vectorialã pentru periferice cum sunt ecranul si imprimanta. corpul literelor, este descris folosind o reprezentare vectorialã. Problema intervine în cazul descrierii fotografiilor dar PostScript a fost conceput astfel încât fisierele (vectoriale) sã poatã include si bitmap-uri.

Prezentare general ă a fonturilor

Un font este un design grafic care se aplică unei colecţii de numere, simboluri şi caractere. Un font are urmǎtoarele calităţi : setul de caractere, dimensiunea, spaţierea şi înălţimea. Fonturile se utilizează pentru a imprima text pe diverse dispozitive de ieşire sau pentru a afişa textul pe ecran. Fonturile au stiluri de font, cum ar fi cursiv, aldin sau aldin cursiv.

Fonturi schi ţă(vectoriale)

Fonturile TrueType şi OpenType sunt fonturi schiţă, care se redau din comenzi de linie şi din comenzi de curbă. OpenType este o extensie pentru TrueType. Fonturile TrueType au fost o alternativă superioară fonturilor bitmap folosite până atunci, aşa că în 1991 Apple a introdus tehnologia TrueType în Mac OS System 7 . TrueType a fost implementat pe Windows 3.1 . în 1992 Parteneriatul din 1996 dintre Adobe și Microsoft a avut ca obiectiv (pe lângă șocul produs de o asemenea colaborare) dezvoltarea formatului Open Type (adică un True Type Open) Atât fonturile TrueType, cât şi OpenType se pot scala şi roti . Fonturile TrueType şi OpenType arată bine în toate dimensiunile şi pe toate dispozitivele de ieşire care sunt acceptate de Microsoft Windows.

Fonturi raster

Fonturile raster sunt denumite şi fonturi bitmap. Acestea sunt stocate ca bitmapuri. Fonturile raster sunt proiectate cu o dimensiune specifică şi cu o rezoluţie specifică pentru o anumită imprimantă. Nu este posibil ă scalarea sau rotirea fonturilor raster. Dacă o imprimantă nu acceptă fonturi raster, nu le va imprima. Următoarele fonturi sunt cele cinci fonturi raster: • Courier • MS Sans Serif • MS Serif


9/11

• Small • Symbol

Fonturi de ecran

Fonturile ClearType sunt fonturi care sunt optimizate pentru un ecran LCD. Pe un ecran LCD, fonturile ClearType utilizează elemente informaţionale de dimensiuni mai mici decât un pixel pentru a netezi marginile zimţate ale fonturilor. Constantia, Cambria, Corbel, Candara, Calibri şi Consolas.

ClearType este o tehnologie pentru afişarea fonturilor pe ecran, astfel încât ele să apară clare şi netede. ClearType oferă textului de pe ecran un aspect mai detaliat, astfel încât acesta este mai uşor de citit perioade lungi de timp, fără a solicita ochii sau a provoca oboseală psihică. Funcţionează foarte bine pe dispozitive LCD, incluzând monitoare cu ecran plat, PC-uri mobile şi dispozitive portabile mai mici.

Codificarea sunetului Sunetul reprezinta o serie alternativa de modificari ale presiunii aerului, care se propaga sub forma de unde sferice concentrice. Detectarea sunetului se face masurand si convertind variatiile de presiune ale aerului , fiind o unda elastica ce se propaga prin aer cu o viteza medie de aprox. 344 m pe secunda

Grafic care arată sunetul analog generat de cuvântul "hello" ( www.howstuffworks.com) Sunetele generate de dispozitive sau persoane sunt captate de dispozitive de captare a sunetelor. Cel mai bun exemplu de dispozitiv de captare a sunetelor este microfonul. Principiul de funcţionare al acestuia este similar modului de funcţionare a urechii umane, prin urmare, sunetele care ajung la microfon interacţioneazã cu membrana acestuia care genereazã semnale electrice care reprezintã amplitudinea sunetului în funcţie de timp.


10/11

În continuare, semnalele electrice generate de microfon trebuie transformate în şiruri de numere. Acest lucru se realizeazã de cãtre o unitate ADC (Analog Digital Convertor). Calitatea sunetului digital care se doreşte a fi obţinutã depinde de:

• numãrul de biţi folosiţi pentru a reprezenta un cadru(cuantǎ de sunet) şi de • intervalul de timp dintre cadre.

Calitatea sunetului este mai bunã cu cât numãrul de biţi/cadru este mai mare şi cu cât intervalul de timp dintre douã cadre este mai mic. De exemplu, pentru sistemul telefonic, cadrele sunt reprezentate folosindu-se 7 sau 8 biţi, intervalul dintre cadre este 1/8000 secunde (8000 cadre/sec) şi se pierd toate sunetele cu frecvenţe mai mari de 4 kHz. Un alt exemplu îl constituie CD-urile audio. Pe un CD-audio sunetele sunt înregistrate folosindu-se 16 biţi pentru a reprezenta un cadru şi intervalul dintre cadre este 1/44.100 (44.100 cadre/sec).

Un CD înregistrat stereo are deci două canale care conţin 44100 de valori de 16 biţi pentru fiecare secundă de muzică; asta înseamnă o rat ă de transfer a informaţiei de 2 * 44100 * 16 = 1.411Mbps (megabi ţi pe secund ă). Aceasta este viteza cu care informaţia iese din CD-player-ul calculatorului dumneavoastră; în interior rata este chiar mai mare, din cauza codificării redundante. Un compact disc poate stoca aproximativ 70 de minute de muzică, avînd deci o capacitate de 783 MB (megaocte ţi)

44100 probe / canal / secundă x 2 octeţi / eşantion x 2 canale x 74 x minute x60 secunde / minut = 783,216,000 bytes

Deci, un CD stochează un număr foarte mare de biţi pentru fiecare secunda de muzica:

(44100 eşantioane / secundă * 16 biţi / eşantion * 2 canale = 1411200 biţi pe secundă)

Semnalul audio poate fi de tip wave (undă) sau midi.

Metoda WAVE ( similarǎ cu metoda bitmap de la imagini)gerereazǎ un fisier cu extensia wav (tiff pentru posesorii de MAC) Sunetele wave digitale reprezintă sunete codificate şi stocate efectiv. Fişierele .wav au dimensiuni mari: 3 minute = 20 MB

MP3 (Moving Picture Experts Group, Audio Layer 3- MPEG-2 Audio Layer 3) este un format de compresie a unui fisier audio wave , fişiere cu extensia .mp3 . Calitatea sunetului este similară celei de pe CD. O compresie standard MP3 va reduce dimensiunea fisierului cu pana la 10 ori.

Metoda MIDI - Musical Instrument Digital Interface (Interfata Digitala pentru Instrumentele Muzicale) (similarǎ cu metoda vectorialǎ de la imagini)

Pentru utilizarea unui echipament MIDI cu un calculator IBM PC, în general este necesară o interfaţă MIDI (există un număr redus de calculatoare echipate cu interfeţe MIDI încorporate). Cele mai răspândite interfeţe MIDI sunt sub forma unor plăci de extensie, dar există de asemenea interfeţe MIDI seriale (care se conectează la un port


11/11

serial al calculatorului) şi interfeţe MIDI paralele (care se conectează la un port paralel).

Musical Instrument Digital Interface , sau MIDI, este un standard electronic şi un protocol de comunicare care defineşte fiecare notă muzicală cu ajutorul unui instrument muzical electronic, cum ar fi sintetizatorul, în mod exact, permiţând instrumentelor muzicale electronice şi computerului să schimbe date între ele sau să "comunice" unul cu celălalt.

Acest standard defineşte cum trebuie codificate portativele notelor muzicale. Se codificǎ astfel:

• frecvenţa sunetelor, • durata sunetelor şi • instrumentul care va emite notele

MIDI nu transmite semnal audio ci informa ţia digital ă a muzicii .Prin intermediul standardului MIDI ,s-au definit 127 de instrumente diferite: 7 tipuri de piane,8 tipuri de chitare,flaut,ciripit de pǎsǎrele,sonerie de telefon,elicopter.,...

Plăcile de sunet ale computerelor moderne sunt compatibile MIDI şi capabile să creeze sunete realiste ale instrumentelor muzicale. Sunetul midi reprezintă un set de comenzi convertit de sintetizatorul MIDI. Fişierele cu sunet MIDI au extensia .mid şi au dimensiuni foarte mici

Competenţe T.I.C. Structura unui sistem de calcul

1/18

1. Defini ţii Un sistem de calcul este un ansamblu de componente hardware (dispozitive fizice) şi componente software (sistem de operare şi programe specializate pe domenii ) ce oferă servicii utilizatorului pentru coordonarea şi controlul executării operaţiilor prin intermediul programelor. Orice sistem de calcul (computer system) pentru a realiza funcţiile sale de bază trebuie să execute următoarele operaţii: - introducere date (citire) – I(Input) - memorare date şi instructiuni (reprezentare) – M(Memory) - prelucrare date si instrucţiuni (procesare) – P(Processing) - ieşire date (scriere) - O(Output)

Funcţionarea unui sistem de calcul are loc după următoarea schemă de principiu :

2. Istoric Primul model de calculator programabil – cu un set de instrucţiuni – este considerat a fi

, în general, “Analytic Engine”, realizat de inventatorul englez Charles Babbage in 1832.

Maşinăria lui Babbage a fost concepută pentru a realiza o secvenţă de calcul folosind

instrucţiuni pe cartele perforate şi avea o memorie şi o unitate de procesare. Ca şi concepţie

era complet mecanic ă. Babbage nu şi-a asamblat calculatorul niciodată .

In 1890, Herman Hollerith a folosit ideea reprezentării informaţiilor sub forma perforaţiilor

în cartele de hârtie şi a realizat un mare calculator utilizat pentru înregistrarea şi prelucrarea

datelor din recensământul din SUA, care a durat astfel doar 3 ani. Maşinile cu cartele

perforate ale firmei Hollerith s-au perfecţionat şi producţia lor a crescut vertiginos, astfel că

în 1924 după mai multe fuziuni a fost creată International Business Machines Corporation-

IBM- fiind şi astăzi cea mai mare companie de calculatoare din lume căreia i se datorează

deschiderea pieţei de computere personale (PC - IBM compatibile).


2/18

Aceste maşini erau caracterizate prin următoarele:

• Viteza de lucru era limitată, fiecare operaţie mai complicată durând câteva

secunde.

• Uzura maşinilor era destul de ridicată.

• Antrenarea lor se făcea cu motoare mecanice, de obicei prin curele de

transmiterea puterii.

• Pentru fiecare operaţie trebuia dată o comandă manuală.

• Introducerea datelor se făcea manual, prin intermediul unui sistem de clape.

• Maşinile lucrau independent una de alta, fără să poată fi interconectate

• Prin folosirea cartelelor, se puteau folosi rezultatele date de o maşină ca date de

intrare pentru altă maşină.

Maşinile electromecanice de calculat

Maşinile electromecanice si-au făcut apariţia în 1920, o dată cu apariţia electricităţii, forţa

motrice motoare a fost înlocuită cu forţa motrice electrică. Acestea au folosit mult mai uşor

cartela perforată, uşor de citit şi perforat de către dispozitivele electromagnetice, astfel încât

rezultatele obţinute de o maşină puteau fi folosite ca date de intrare pentru altă maşină.

Astfel în perioada 1920..1930 au fost perfecţionate maşinile cu cartele perforate, ele

prelucrând şi informaţii alfanumerice care cuprindeau statele de plată, fisele de magazie, etc.

In anul 1928 Taushek a descoperit principiul tamburului magnetic pentru

înregistrarea informaţiilor, principiu folosit şi azi la calculatoarele PC, pentru memoria externă

cu dischete.

Profesorul Howard Aiken de la Universitatea Harvard împreună cu specialiştii firmei IBM

Corporation, a construit în 1940 prima ma şină electromecanic ă complexă de calculat,

numită Mark 1. Această maşină folosea relee electromagnetice controlate electronic şi folosea

sistemul de introducere, stocarea şi prezentarea rezultatelor pe cartele perforate.

Primele ma şini de calculat electronice


3/18

Intre anii 1937 …1941 John Atanasov şi asistentul său Clifford Berry aplică tehnologia

lămpilor cu vid pentru a construi calculatoare digital integral electronice.

Imaginea unei lampi electronice :www.ocazii.ro

O lampă electronică este un dispozitiv care poate opri, amplifica sau întrerupe un

curent electric. În anii 1920 şi 1930, oamenii de ştiinţă au cercetat modul în care pot fi

conectate aceste dispozitive în matrice, care s ă accepte semnale electrice reprezentând

numere, s ă proceseze semnalele în func ţie de program şi să afişeze rezultatul. Printre

calculatoarele renumite cu tuburi se numără şi British Colossus, proiectat pentru a sparge

codul german Enigma din cel de-Al II-lea Război Mondial şi cel american, ENIAC (Calculator şi

Integrator Numeric Electronic), primul calculator electronic general cu memorie.

In 1946 la cererea şi cu subvenţia armatei în SUA a apărut ENIAC (Electronic Numeric

Integrator And Computer). El a fost realizat la Universitatea din Pennsylvania sub conducerea

savanţilor Mauchly şi Eckert, în perioada 1942…1945 şi a fost inaugurat la 16 februarie 1946,

fiind în funcţiune până în anul 1955.

Acest calculator, func ţiona cu numere zecimale în loc de numere binare şi necesita

mulţi operatori. Cântărind 30 de tone , avea cca. 45 m lungime şi era construit din 50.000 de

comutatoare şi 18.000 de tuburi electronice. Ocupa 160 mc si consuma 160kWh iar perioada

ceasului sistem era de 200 microsecunde Cele 18 000 de tuburi electronice se încingeau în

timpul funcţionării şi provocau des defecţiuni. Aceste maşini erau imense, iar programarea

presupunea schimbarea circuitului prin cuplarea sau decuplarea unor cabluri, însă modelele

ulterioare reţineau programele în zone de memorie electronice.


4/18

Putea să execute 5.000 de adunări sau scăderi cu 10 cifre pe secundă, depăşind de

1.000 de ori rapiditatea celor mai performante maşini de calcul electromecanice. Din cauza

tuburilor care se ardeau destul de des, comenzile erau realizate de două ori, cu întreruperi în

care se introduceau date de test pentru depistarea tuburilor arse.

In 1944 matematicianul John von Neumann a lansat ideea programului înregistrat,

pentru care o maşină de calcul trebuie să fie dotată cu un dispozitiv de memorare a datelor şi

a comenzilor şi care trebuie să lucreze cu o viteză mare şi trebuie să permită înregistrarea

simplă şi rapidă a informaţiilor. Astfel au apărut noţiunile de algoritm de rezolvare a unei

probleme şi programul de prelucrare a algoritmului, a secvenţelor de comenzi şi memorare

date.

John von Neuman a recomandat constructorilor de calculatoare 3 principii care sa fie

utilizate la realizarea unor calculatoare complexe şi rapide:

� Programele şi datele trebuie să fie codificate sub formă binară; � Programele şi datele trebuie păstrate în memoria calculatorului; � Trebuie să existe o unitate centrală de prelucrare care trebuie să poată extrage, decodifica şi

executa instrucţiunile programului.

Pornind de la teoria lui Neumann a fost construit EDVAC

(Electronic Discrete Variabile Computer).

• 1949 – Manchester Mark1 Foloseşte un cilindru magnetic pentru a incarca programele in memorie Memorie este implementata cu tuburi catodice Timp de executie pentru o instructiune 1,8 sec

• 1951 – UNIVAC – primul calculator comercial 5,200 tuburi cu vid si consuma 125 kWh Frecventa ceasului sistem 2,25 MHz

În 1947, inventarea tranzistorului la laboratoarele Bell Tel ephone a transformat

domeniul calculatoarelor. Aceste componente minuscule erau făcute din cristal semiconductor,

cum ar fi germaniul şi siliciul, erau mai mici şi mai fiabile decât lămpile electronice. În curând,

au intrat în producţie calculatoare mai compacte şi mai ieftine, deşi unele încă mai ocupau o

cameră întreagă.


5/18

Imaginea unor tipuri de tranzistori: www. iStockphoto.com/Shur23

În 1959, inginerii de la Texas Instruments au arătat că e posibilă încorporarea mai multor tranzistori, conectaţi prin linii electrice pe o singură bucată de siliciu. Această inovaţie e cunoscută sub numele de circuit integrat sau cip de siliciu

Circuitul integrat , prescurtare în engleză: IC, de la integrated circuit, (i se mai spune şi

"cip", de la cuvântul englez chip), este un dispozitiv electronic alcătuit din mai multe

componente electrice şi electronice interconectate, pasive şi active, situate pe o plăcuţă de

material semiconductor (făcută de exemplu din siliciu), dispozitiv care în cele mai multe cazuri

este încapsulat într-o capsulă etanşă prevăzută cu elemente de conexiune electrică spre

exterior, numite terminale sau pini („picioruşe”). . http://ro.wikipedia.org/wiki/Cip

Un circuit integrat, mărit :http://ro.wikipedia.org/wiki/Electronica


6/18

De atunci, viteza şi puterea de calcul a calculatorului, ca şi numărul celor ce îl

utilizează, au evoluat cu o viteză neegalată de nici o altă tehnologie. Se afirmă că, dacă

transporturile ar fi evoluat cu aceeaşi viteză, astăzi ar fi trebuit să putem ajunge la Paris într-un

minut şi la preţul de un dolar. Evoluţia tehnologiilor legate de calculator duce la dublarea puterii

de calcul cam la fiecare an şi jumătate (afirmaţie cunoscută sub numele de legea lui Moore1:

numărul de tranzistori care pot fi puşi pe un cip se dublează la fiecare 12-18 luni).

Circuitele integrate au dus repede la dezvoltarea unor calculatoare mai mici şi mai

ieftine. Cu toate că circuitele integrate au micşorat dimensiunile calculatoarelor, unităţile de

procesare erau încă alcătuite dintr-o serie de circuite pe cip-uri separate.

Imaginea unui circuit integrat(cip) Intel http://www.intel.com/

Intel Corporation : firmǎ de microprocesoare

În 1971, un inginer care lucra pentru Intel şi-a dat seama că circuitele comandate pentru un calculator electronic puteau fi puse toate pe un singur cip, dispozitivul obţinut putând fi folosit ca un cip de calcul de uz general. Rezultatul a fost cip-ul Intel 4004, primul microprocesor din lume. Acesta conţinea, pe lângă cip-ul de siliciu cu 2300 de tranzistori, încapsulat într-o membrană protectoare ceramică, şi o serie de pini metalici proeminenţi, prin care era conectat la alte componente ale dispozitivului controlat, putând executa 60 000 operaţii pe secundă Frecventa de ceas 740 kHz, 4 KB memorie

1 Preşedintele onorific şi cofondatorul producătorului de cip-uri Intel, a formulat această lege în 1965.


7/18

http://vega.unitbv.ro/~jipa/

În 1978 -Intel introduce procesorul 8086 pentru calculatoare IBMPC Frecventa de ceas 4,77 MHz


1975 – MITS Altair 8800 primul calculator personal • Foloseste procesor Intel 8080A • Frecventa de ceas 2 MHz • Memorie 256 octeti • Software: Altair BASIC dezvoltat de Micro-soft • Pret aproximativ $600


1977 apare calculatorul Apple II produs de Steve Jobs and Steve Wozniack • Arhitectură deschisă (se puteau adauga componente ulterior) • Display in culori


8/18

• Design avangardist • Rula primul program de tip spreadsheet : Visi-calc


3. Structura John von Neumann a unui sistem de calcul


9/18

În 1945, John von Neumann a descris primul model arhitectural pentru calculatoare.

Componentele principale ale unei maşini von Neumann sunt: Unitatea Central ă de Prelucrare (UCP) , Unitatea de Memorie (UM) , Sistemul de Intrare – Ie şire (SI/O) .

� Unitatea Central ă de Prelucrare (UCP) are rolul de a prelucra informaţiile şi de a controla activitatea celorlalte echipamente. UCP este alcătuită din:

• Unitatea de Comand ă şi Control (UCC) emite semnale de control către celelalte dispozitive; controlează decodificarea şi executarea instrucţiunilor.

• Unitatea Aritmetico – Logic ă (UAL ) – utilizată pe parcursul execuţiei instrucţiunilor, efectuează operaţii aritmetice (+, -, /, * etc.) şi logice (and, or, not, xor).

• Regiştri sunt zone de stocare temporară a informaţiilor care reţin temporar rezultatul operaţiilor efectuate de UAL .

� Unitatea de Memorie (UM sau memoria interna) are rolul de a stoca datele şi instrucţiunile programelor în curs de execuţie. În funcţie de modul de acces la informaţii, memoria internă poate fi:

• ROM (Read Only Memory) cu acces numai la citire; • RAM (Random Access Memory) cu acces la scriere şi citire. � Sistemul de Intrare – Ie şire (SI/O) permite introducerea/ extragerea

informaţiilor; este format din: • Dispozitive de memorare extern ă; • Dispozitive de intrare; • Dispozitive de ie şire.

� Comunicarea între aceste componente se realizează prin intermediul unor magistrale . O magistrală reprezintă un grup de linii de conexiune ce permit transmiterea de semnale. Există două tipuri de magistrale:

MD

MA


10/18

• Magistrale de adrese (MA) transmit numai adrese de memorie şi conectează UCP cu memoria RAM.

• Magistrale de date (MD) transmit date şi instrucţiuni; conectează UCP, RAM şi celelalte componene ale sistemului.

Executia unei instructiuni

1. citirea din memoria internă (UM) a instrucţiunii şi încărcarea ei în unitatea de comandă şi control (UCC);

2. decodificarea instrucţiunii şi emiterea ordinului către unitatea aritmetică şi logică (UAL); 3. UCC transmite către UM adresele datelor ce sunt citite şi apoi încărcate în UAL; 4. UAL prelucrează datele încărcate din UM; 5. UAL transmite către UM rezultatele obţinute.

•


11/18

4. Clasificarea sistemelor de calcul

1. Supercalculatoare maşini cu puteri de calcul uriaşe, rezultate pe de o parte din puterea procesoarelor care stau la

baza lor şi pe de altă parte din faptul că ele pot integra mai multe procesoare de înaltă

performanţă(sau mai multe calculatoare), care lucrează în paralel, ca un tot.

Supercalculatoarele sunt utilizate pentru rezolvarea problemelor deosebit de complexe (cum ar

fi problema schimbării globale a climei, cea a genomului uman, aplicaţii din astronomie etc.).

Preţurile unor astfel de calculatoare sunt de ordinul sutelor de mii sau chiar al milioanelor de

dolari. Din această categorie fac parte supercalculatoarele Cray;


12/18

Imaginea unui supercalculator

2. calculatoare mari (mainframe-uri )


13/18

cu mare capacitate de stocare şi prelucrare a datelor.. Termenul mainframe tinde să fie

înlocuit de acela de server de întreprindere (enterprise server: calculator folosit pentru aplicaţii

de tipul celor ale marilor companii din economie). Iniţial, prin mainframe se înţelegea tipul de

calculator ce a precedat minicalculatoarele – de dimensiuni foarte mari, dar cu performanţe ce

aveau să rămână mult inferioare microcalculatoarelor de azi.Un astfel de calculator primeşte

date de la numeroase periferice (“terminale neinteligente” - care nu fac nici o prelucrare

independentă a datelor care trec prin ele) şi efectuează apoi prelucrările aferente la milioane

de tranzacţii pe zi

3. minicalculatoare apărute la sfârşitul anilor ’60 şi marcând procesul de miniaturizare a calculatoarelor; termenul este depăşit astăzi, pentru calculatoare de acel tip fiind utilizat acela de server mediu (mid-range server);

minicalculator al anilor `70 (Digital PDP 11/20)

4. server calculator ce oferă servicii / resurse software sau hardware, altor calculatoare (clienţi) într-o reţea de calculatoare. Ca regulă, un server dispune de un procesor mai puternic decât cele ale calculatoarelor servite, şi de memorii (inclusiv secundare) mari,hard discuri multe;


14/18

Imaginea unui server http://www.howstuffworks.com/

5. staţia de lucru (workstation ) – un calculator desktop cu procesor şi memorie

mai puternice, putând fi utilizat pentru aplicaţii de tipul graficii tridimensionale sau dezvoltarea de jocuri;

http://www.howstuffworks.com/ 6. micro-calculatoarele calculatorul personal (PC) are putere de calcul inferioară tipurilor de mai sus, dar realizează singur toate operaţiile necesare prelucrării automate a datelor, de la introducerea datelor de prelucrat la afişarea rezultatelor. Cu alte cuvinte, acest tip de calculator este proiectat pentru a fi folosit de o singură persoană. PC-uri nu sunt doar cele ce folosesc sistemul de operare Windows, ci şi cele de tip Apple–Mac Intosh. Din punct de vedere ergonomic, micro-calculatoarele pot fi astăzi clasificate după gradul de miniaturizare şi, în consecinţă, posibila poziţie a lor în timpul folosirii: lângă birou (tower), pe birou (desk-top), “în poală” (laptop / notebook)

a. Calculator de birou (desktop) – este un PC staţionar. De obicei, un desktop are putere de calcul şi memorie mai mari decât ale calculatoarelor portabile similare;


15/18

b. Laptop (notebook) – calculator PC portabil la care placa de bază (procesor, memorie etc.), monitorul, tastatura, perifericul de poziţionare pe ecran (înlocuind mouse-ul), unitatea de disc dur, unitatea CD sau DVD sunt toate integrate într-un modul de dimensiunea unui album de pictură.

Un calculator laptop (Toshiba ). HowStuffWorks.


16/18

Componentele aceluiaşi laptop: track-ball (înlocuind mouse-ul), tastatura, placa de bază, monitorul LCD, procesorul, conexiunea modem, placa de sunet, memoria RAM, bateria

reîncărcabilă, baterii de rezervă, unitatea de disc dur. HowStuffWorks. Laptop-ul poate funcţiona fără legătură la priză, folosind bateria, care are o independenţă de câteva ore.

c. Tablete PC O tabletǎ PC este în esenţă un laptop mic, echipat cu un ecran tactil rotativ ca un dispozitiv de intrare suplimentare, şi rulează un sistem de operare pentru PC –ul standard (sau uşor adaptat) cum ar fi Windows sau Linux.

HP Compaq tablet PC with rotating/removable keyboard

d. Netbook-urile


17/18

sunt calculatoare ultra-portabile, care sunt chiar mai mici decât tradiţionalele laptop-uri .. (aproximativ 300 dolari la $ 500- înseamnă că sunt mai ieftine decat aproape orice laptop de brand). Cu toate acestea, componentele netbook-urilor sunt mai puternice decât cele din laptop-uri

e. Palmtop (calculator de palmă sau PDA – Personal Digital Assistant) – PC de dimensiuni foarte mici. Deseori, discul dur este înlocuit cu memorie flash. De obicei tastatura lipseşte, rolul acesteia fiind preluat de tehnologii bazate pe atingerea directă a ecranului. O versiune ceva mai mare a palmtop-ului este handheld computer (calculatorul ţinut în mână).

Palmtop şi interiorul său. HowStuffWorks.

Calculatoare PDA : Compaq iPaqH3835 şi HP Jornada 54. HowStuffWorks.

IPad Ipad este o marca de tableta.Este portabil si conectabil la reteaua de telefonie mobila celulara GSM. A fost conceput ,dezvoltat si pus pe piata de compania americana Apple incepind din aprilie 2010. Ca paleta de posibilitati si functiuni se situeaza intre PDA si netbook.

http://en.wikipedia.org/wiki/IPad


18/18

IPad Air este noul nume de la Apple pentru a 5-a generație iPad(Procesor A7 pe 64 biţi,camera video 5Mpx,memorie 16 GB)

f. Calculatoare la purtător (wearable computers)

oferă servicii uzuale ale unui calculator – lucru cu baze de date, multimedia, agende, e-mail – integrate într-un ceas, într-un telefon celular sau chiar ca accesoriu la haine!

Junko Kimura

Competenţe T.I.C. Memoria interna

1/19

Memoria intern ă

Organizarea unui calculator IBMPC. Calculatoarele de tip PC au o unitate centrală de procesare (numită microprocesor), o unitate de memorie principală (RAM) şi dispozitive periferice, dintre care unele joacă rol de memorie secundară. Căile de comunicaţii care leagă între ele aceste componente sunt numite bus-uri sau magistrale. Programele se memorează în memoria RAM înainte de a fi executate.

Organizarea hardware a unui calculator de tip IBMPC


2/19

SCSI (Small Computer System Interface), este un set de standarde pentru conectarea fizica si transferul de date dintre computere. Standardele SCSI definesc comenzi, protocoale si interfete electrice si optice. SCSI este cel mai des folosit pentru conectarea HDD, dar poate fi utilizat pentru multe alte dispozitive, incluzand scanner-ele si unitatile CD-ROM. Este o interfata inteligenta care poate suporta intre 8-16 unitati conectate pe aceeasi magistrala.


3/19

IDE(Integrated Drive Electronics), un standard pentru dispozitive de stocare, cum ar fi hard disk-uri și unități CD-ROM. PCI Inaugurat de catre Intel in anul 1993, standardul PCI (Peripheral Component Interconnect) reprezinta o magistrala prin care se pot conecta diferite dispozitive periferice la placa de baza. AGP (Accelerated Graphics Port ) O placa video, deseori numita si accelerator grafic sau placa grafica este un dispozitiv care intra in componenta unui PC si se ocupa cu generarea si afisarea imaginilor pe un monitor. Acest termen se refera de obicei la o placa separata care se introduce intr-un slot dedicat situat pe placa de baza (PCI, AGP, PCI-E), spre deosebire de controller-ul grafic integrat in chipset-ul placii de baza. Acesta din urma poate fi denumit IGP (Integrated Graphics Processor). PCI-Express Abreviat oficial PCI-E sau PCIe, este o interfata de conectare a placilor de extensie ale PC-ului dezvoltata de Intel si introdusa in anul 2004. Scopul sau declarat este de a inlocui interfata universala PCI, cat si portul AGP.

Memoria RAM este o memorie cu acces direct (fiecare octet este identificat

după adresa sa ) realizată din module (cipuri) de diverse capacităţi. Este o memorie

volatilă în care utilizatorul prin programele care le lansează în execuţie, poate scrie şi citi

date. Ea este practic, memoria de lucru curentă. Dacă se doreşte păstrarea conţinutului din

această memorie în vederea reutilizării ulterioare, acesta va fi salvat, adică va fi memorat

pe un suport de memorie externă( hard disc, floppy disc, CD de exemplu) înainte de a

părăsi aplicaţia respectivă

Organizarea fizic ă a memoriei interne

Chip-ul de memorie este un circuit integrat (integrated circuit (IC)) format din milioane de

tranzistori si condensatoare care au rolul de a stoca informaţiile (date şi instrucţiuni). în

forma binară.

Un chip de memorie apare ca un strat de siliciu de câţiva milimetri. Pentru a fi uşor de

manevrat, cipurile de memorie sunt închise ermetic într-o capsulă care asigură protecţia

siliciului. Cipurile sunt lipite unul lângă altul pe modulele de memorie, ocupând astfel o

suprafaţă mai compactă de câţiva centimetri. Modulele de memorie astfel constituite, apar

sub forma unor circuite integrate cu conectori externi, pentru a fi introduse în soclurile

disponibile pe placa de bază.

Deci memoria este o succesiune de locaţii binare, fiecare fiind capabilă să reţină o cifră

binară (0 sau 1).


4/19

Cantitatea de informaţie ce poate fi înregistrată într-o locaţie binară se numeşte bit (Binary

Digit=cifră binară).

Principalele operaţii de lucru cu memoria sunt extragerea informaţiilor din memorie

(citire ) şi transferul informaţiilor în memorie (scriere ).

Localizarea unei zone de memorie =adresa (cea mai mică zonă de memorie adresabilă

este celula de memorie, constituit ă din 8 loca ţii binare consecutive ).

Cantitatea de informaţie stocată într-o succesiune de 8 locaţii binare se numeşte

octet (byte).

Numărul total de bytes care pot fi înregistraţi în memorie reprezintă capacitatea

memoriei. Pentru a exprima capacitatea memoriei se folosesc multiplii byte-ului.

1KB(Kilobyte) =1024 bytes=210 bytes

1MB(Megabyte) =1024KB=220 bytes

1GB(Gigabyte) =1024MB=230 bytes

1TB (Terabyte )=1024GB=240 bytes

adresa absolut ă unică (adresa fizică) , numerotarea octeţilor începând de la 0.

Spaţiul de adrese al memoriei (calculatorului).

Dimensiunea memoriei adresabile depinde de dimensiunea magistralei de adrese

(numărul de linii care transportă adresa, fiecare linie transportând un singur bit).

Pentru a avea o reprezentare a acestor mărimi, să amintim că până în anii ‘80,

capacităţile uzuale ale memoriilor interne ale calculatoarelor erau de ordinul a 256 sau 512

kilo-octeţi (adică, 262 144 octeţi sau 524 288 octeţi).


5/19

Dimensiunea memoriei adresate

Familia de

procesoare

Dimensiunile

magistralei

de adrese B KB

MB

GB

8088,8086 20 biţi 220 210 1

286,386 SX 24 biţi 224 214 24

386 DX, 486,

Pentium

32 biţi 232 222 212 4

Apariţia micro-procesoarelor a fost însoţită şi de realizarea cipului de memorie de 1

mega-octet. Astăzi, un calculator Pentium are în mod uzual o memorie internă de sute de

mega-octeţi sau chiar de un giga-octet, putând ajunge în principiu până la patru giga-octeţi.

Întrucât se folosesc 32 de biţi pentru a scrie o adresă, se pot scrie 232 adrese diferite, adică

pot fi identificaţi 232 octeţi : exact 4 giga-octeţi.

Organizarea logic ă a memoriei

Modul de adresare al memoriei este mai complex, datorită structurii microprocesoarelor

Intel, care utilizează 2 registre de adrese: registrul de segment şi registrul de deplasare.

Memoria internă este organizată în blocuri de 64 KB, numite segmente . Pentru a

identifica un segment este necesară specificarea adresei sale de început, numită adresa

de bază a segmentului . Aceasta este reţinută în registrul de segment . În registrul de

deplasare este reţinut numărul de octeţi ce constituie deplasarea zonei de memorie faţă de

începutul segmentului (offset sau deplasare ). Pentru a specifica o adresă în acest format

(adresă logic ă) se utilizează notaţia {segment : deplasare.}

Modul de obţinere a adresei absolute depinde de dimensiunea regiştrilor procesorului şi de

dimensiunea magistralei de adrese.

Oricare ar fi tipul de memorie, aceasta este considerată constituită din celule de memorie

(bytes), celula fiind cea mai mică parte a memoriei ce poate fi adresată direct şi care

reprezintă unitatea de masură a memoriei, 1 celulă = 1 byte = 1 octet= 8 biţi.

Celulele de memorie sunt folosite pentru stocarea diferitelor tipuri de informaţii (numerice,

alfabetice, grafice, sunete, etc.). Evident, în funcţie de natura informaţiei , pentru un tip de

informaţie, se utilizează una sau mai multe celule de memorie. De exemplu, pentru

reprezentarea în memorie a numerelor reale se utilizează 4, 6, 8 sau 10 celule (bytes), în


6/19

cazul limbajului de programare Borland Pascal , determinând utilizarea mai multor domenii

de valori reale: Single, Real, Double şi Comp, Extended, domenii ce se deosebesc prin

precizia de calcul pe care o oferă în acest mod.

Prin urmare, limbajele de programare oferă metode şi tehnici diferite pentru reprezentarea

informaţiilor, determinând precizii de calcul diferite, utilizatorul fiind acela care va decide, în

funcţie de precizia de calcul dorită, limbajul de programare ce trebuie folosit sau programul

de calcul ce trebuie apelat

Din punct de vedere fizic, memoria aflată pe placa de bază a unui calculator este constituită

din câteva cipuri de capacitate 4MB, 8MB, 16MB, 32MB sau maxim 64MB ce reprezintă

memoria principala a sistemului de calcul, ce include o memorie de bază (convenţională

)de 640Kb de tip RAM.

Caracteristici generale ale memoriei

1. Principala caracteristică tehnică a unei memorii este dimensiunea ei, exprimată prin

capacitatea sa maximă de stocare a datelor. Calculatoarele personale au pornit cu

memorie internă de ordinul a un mega-octet (220 – ceva mai mult de un milion – octeţi).

Acum capacitatea uzuală a memoriei interne este de ordinul sutelor de mega-octeţi,

putând ajunge în principiu la 4096 de mega-octeţi (4 giga-octeţi).

2. Cuvîntul de memorie= numǎrul de octeţi de informaţie care pot fi citiţi sau scrişi într-o

singurǎ operaţie de transfer cu memoria. Transferul cu memoria este operaţia prin care

,de la o adresǎ de memorie ,sunt transferaţi un numǎr de biţi corespunzǎtor citirii sau

scrierii în memorie. Unitatea de transfer cu memoria este cuvîntul de memorie.

3. Lungimea cuvîntului de memorie este o caracteristicǎ constructivǎ a unui sistem de

calcul.Poate fi :8biţi , 16biţi ,32biţi , 64 biţi

4. Timpul de acces la memorie .Orice acces la memorie este precedat de furnizarea de

cǎtre procesor a adresei de memorie,unde se va face operaţia de scriere sau citire.

Timpul de acces la memorie este intervalul scurs între momentul furnizǎrii adresei de

cǎtre procesor şi momentul obţinerii informaţiei

5. Ciclul de memorie este timpul minim necesar între douǎ accesǎri succesive la

memorie

6. Viteza de transfer sau rata de transfer reprezintǎ numǎrul de unitǎţi de informaţie

transferate în unitatea de timp Se mǎsoarǎ în octeţi sau multipli de octeţi pe secundǎ


7/19

• bit size a unui procesor ne dǎ informaţia despre cât de mulţi octeţi (bytes

)de informaţii poate accesa de la RAM in acelaşi timp.

� (ex.: un CPU pe 16-bits poate procesa 2 bytes la un

moment de timp, iar un CPU pe 64 bits poate procesa 8

bytes la un moment de timp)

• Megahertz (MHz) reprezinta masura vitezei de procesare a unui CPU sau

clock cycle (tactul unui CPU)

(ex.: un PIII la 800 MHz pe 32 de bits poate procesa 4 bytes simultan de 800

milioane de ori pe secunda (sau chiar mai mult daca se utilizeaza tehnologia

pipelining))

7. Tipul tehnologic

Din punct de vedere al principiului de stocare a datelor memoria RAM poate fi de tip: • DRAM (Dynamic Random Access Memory); • SRAM (Static Random Access Memory.)

a. dinamică – permiţând capacităţi mai mari deoarece elementul de memorie care

stochează un bit are un singur tranzistor. Preţul plătit însă este necesitatea de a

împrospăta conţinutul memoriei relativ des (la fiecare 70 nano-secunde), de fiecare

dată printr-o întrerupere a programului în curs de execuţie.

In general memoria RAM din calculatoare este de tipul: dynamic random access

memory (DRAM)

• un tranzistor si un condensator luati impreuna formeaza o celula de memorie

• fiecare celula de memorie. reprezinta un singur bit de informatie

• tranzistorul are rolul unui comutator ce permite circuitului de control sa citeasca

starea condensatorului sau sa-i schimbe starea (incarcat sau descarcat)

• utilizand condensatoare, apar probleme de mentinere a starii de incarcare

• controlul de memorie are rolul de a verifica starea condensatorului si de a reface starea acestuia (Operaţia se numeşte „reîmprosp ătarea memoriei” (refreshing memory), ea constând în recitirea conţinutului la intervale de timp prestabilite şi reînscrierea lui la aceleaşi adrese. De exemplu, un cip de 8MB necesită reîmprospătarea conţinutului la fiecare 32 de milisecunde.)

• Pentru a avea acces la date şi instrucţiuni, microprocesorul este conectat la memoria internă DRAM (Dynamic Random Access Memory) -memorie


8/19

dinamică cu acces aleator al cărei conţinut este volatil, pierzându-se odată cu întreruperea sursei de alimentare.

În scopul asigurării unui timp de acces cât mai redus şi o reîmprospătare a conţinutului corelată cu asigurarea unei interfeţe cu magistrala locală a microprocesorului, memoria DRAM comunică cu magistrala locală a microprocesorului printr-un dispozitiv numit controler DRAM .

b. statică – de capacitate mai mică, întrucât utilizează 4-6 tranzistori pentru a

reprezenta un bit. utilizeaza o tehnologie complet diferita

• fiecare bit de informatie este memorat in circuite bistabile (flip-flop)

• ficare circuit bistabil are nevoie de 4-6 tranzistori + firele de conectare =>

spatiu mare ocupat

• circuitele bistabile nu trebuie reactualizate => creste viteza

• deoarece ocupa mai mult spatiu este mai scumpa

• este utilizata pentru memoria imediată a procesorului (CPU’s cache)

O trăsătură convenabilă a calculatoarelor personale este faptul că memoria principală a

acestora poate fi mărită chiar fără a avea cunoştinţe avansate de electronică: pot fi montate

module suplimentare în socluri special existente, după principiul general “ Plug-and-Play ”

=PnP (în traducere aproximativă, “fixezi şi po ţi folosi imediat”).

Este poate cel mai simplu aspect al procesului cunoscut sub numele de upgrade (“îmbunătăţire”) Marirea dimensiunii memoriei de lucru este o tehnica disponibila operatorului uman care introduce placutele respective in sloturile special realizate pentru memorie de pe placa de baza.

Ierarhia de memorii.


9/19

Clasificarea memoriei unui sistem de calcul

(http://ebooks.unibuc.ro/informatica/Birotica/index.htm)

Aşa cum anticipa von Neumann în 1946, memoria calculatoarelor este organizată pe

niveluri şi funcţii (ierarhie de memorii): cu cât este mai aproape de procesor, un nivel de

memorie este mai rapid, dar are capacitate mai mic ă de stocare.


10/19

Diagrama ierarhica a memoriilor accesate de CPU

(http://stuff.dewsoftoverseas.com/computer-memory.htm)

Nivelul 0.-regi ştrii procesorului 16-20 regiştri(cu viteză maximă de acces şi capacitate

de memorare de numai 8-64biţi).Pentru informaţia din regiştri nu este folositǎ

adresa,deci viteza de acces este cea mai mare

Nivelul 1.-nivelul memoriei imediat ă (cache)

Actualele microprocesoare lucrează la o frecvenţă care nu permite memoriilor DRAM să-şi sincronizeze activitatea cu acestea, motiv pentru care între microprocesor şi DRAM se plasează o memorie mai mică având un timp de acces mai apropiat de cel al microprocesorului, numită memorie cache .

Memoria RAM cache este o zona anume de memorie in care sunt memorate informatiile folosite cel mai des. In acest fel, creste viteza de acces la date.

Memoria cache functioneaza ca o zona-tampon intre p rocesor si memoria RAM principala. Poate fi sau o zona alocata din memoria principala sau un echipament separat. Cateodata este inglobata in arhitectura microprocesorului (spre exemplu, la procesoarele Pentium).


11/19

Memoria cache este o memorie SRAM (Static RAM) în care se încarcă porţiuni din DRAM ce vor fi accesate foarte rapid, ceea ce creează iluzia că toată memoria DRAM este disponibilă la aceeaşi viteză cu cea a memoriei cache. Circuitul care supraveghează transferul din memoria DRAM în memoria cache se numeşte controler de cache; aceasta de regulă, este inclus în acelaşi cip cu controlerul DRAM.

- Cache intern ă, incorporata in microprocessor, o poate fi utilizata la viteza ceasului intern al microprocesorului, o poate avea capacitatea cuprinsă între 2 şi 64 kilo-octeţi,

- Cache extern ă, montata pe placa de baza a PC-ului,cu capacităţi între 256 kilo-

octeţi şi 2 mega-octeţi.

Compaq 64 MB (MPN-262398-B21) Cache Memory. DualTime.

disk cache - zona de memorie RAM rezervata memorarii datelor în citire/scriere pe hard disk, ce ajuta la micsorarea intarzierilor date de diferenta de viteza dintre memoria RAM si hard disk. La fel ca la hard disk, si alte echipamente au memorie cache (de exemplu, CD-ROM-ul).


12/19

Nivelul 2.-nivelul memoriei principale (RAM) constă dintr-o memorie volatilă1. “memorie în acces direct” (random access memory) ,este memoria de lucru a operatorului uman. Memoria RAM este o memorie cu acces direct realizată din module (cipuri) de diverse capacităţi. Este o memorie volatilă în care utilizatorul prin programele care le lansează în execuţie, poate scrie şi citi date. Ea este practic, memoria de lucru curentă. Orice aplicatie lansata in executie este intai incarcata in aceasta memorie. In acest loc sunt stocate si datele temporare utile pentru executia programului si fisierele utilizatorului. La terminarea executarii unei aplicatii, memoria rezervata lui este stearsa. Dacă se doreşte păstrarea conţinutului din această memorie în vederea reutilizării ulterioare, acesta va fi salvat, adică va fi memorat pe un suport de memorie externă( hard disc, floppy disc, CD de exemplu) înante de a părăsi aplicaţia respectivă Din acest motiv, daca la iesirea dintr-o aplicatie rezultatele nu sunt salvate, acestea se pierd.... In prezent, calculatorul functioneaza cu memorii interne de 256, 512, 1024 MB sau chiar mai mult. Atunci cand memoria de lucru este mai mare, calculatorul poate sa functioneze mai rapid.

Există doua tipuri tehnologice principale de module de memorie RAM: Conform

tehnologiei de fabricatie si a modului de acces, memoriile pot fi de tip

1. SDRAM (Synchronous Dynamic RAM), ce lucrează în mod sincron cu procesorul (prin construcţie, la origini memoriile DRAM convenţionale funcţionau în mod asincron)

Memorie de tip SDRAM de 1 GB (IBM MPN-33L3326). DualTime.

2. DDR-SDRAM - două transferuri de date pentru fiecare impuls de tact (de aici

denumirea DDR = Double Data Rate). DDR – 184 pini, DDR2 – 240 pini, DDR3 –

240 pini

Din acest motiv, felul memoriei este determinat de structura placii de baza.

Istoricul evolu ţiei modulelor de memorie RAM

Chip-urile vin într-o varietate de pachete . Cele trei cele mai frecvente sunt :

1 La scoaterea de sub tensiune a calculatorului, memoria RAM pierde informaţia stocată.


13/19

SIPs :Single in-line packages sunt chip-uri care au doar un singur rând de picioare într -o linie

dreaptă

DIPs : Dual in-line packages sunt chip-uri tradiționale care au între 8-40 picioare , în mod egal

împărțite în două rânduri

PGAs : Pin-grid arrays sunt chip-uri pătrați, în care pinii sunt aranjaţi în pătrate concentrice .

• SIMM (Single In-Line Memory Module), depăşit astăzi, avea o capacitate de transfer

de 32 biţi;

• DIMM (Dual In-Line Memory Module) / DDR-DIMM (Double Data Rate DIMM), cu

transfer simultan a 64 biţi şi cu capacităţi de memorare cuprinse între 8 şi 128 Mega-

octeţi;

• RIMM (Rambus In-Line Memory Module), comparabilă cu memoria DDR, dar

atingând viteze de transfer mai mari decât aceasta, ceea ce este util pentru aplicaţii

grafice.

Modulele de tipurile amintite sunt asamblate în memorii RAM de diverse tipuri (DRAM –

Dynamic RAM, EDO DRAM – Extended Data Out DRAM, SDRAM –, RDRAM –

Rambus DRAM, DDR SDRAM – Double Data Rate SDRAM), care aduc îmbunătăţiri

succesive de viteză, ajungând de la 133 MHz (SDRAM) la 200 MHz (DDR SDRAM).


14/19

Modul RIMM cu transfer simultan a 64 biţi. Rambus.

(Intel pentru microprocesoarele Pentium IV, )

proiectul IBM- MRAM(Magnetic RAM), a căror viteză de citire/scriere va fi de aproximativ 10 ns. MRAM utilizează celule magnetice ce nu-şi vor pierde conţinutul odată cu întreruperea alimentării.

corporaţiile Toshiba şi Infineon Technology care vor lansa module de memorie FeRAM iniţial cu o capacitate de 32 MB/modul, tehnologia de elaborare bazându-se pe construirea celulelor de memorie din materiale feroelectrice.

Nivelul 3-nivelul memoriei secundare este reprezentat de un mediu de memorare permanentă (care nu pierde informaţia la scoaterea de sub tensiune) de mare capacitate. discul dur (hard disk). Atunci cand microprocesorul are nevoie de date, incepe cu cautarea lor in memoria cache interna care este foarte rapida. Insa daca nu le gaseste in cache-ul intern, cauta informatiile in cache-ul extern, ceea ce determina o mica intarziere. Iar daca informatiile nu se gasesc nici in cache-ul extern, sunt cautate in memoria RAM principala, iar apoi, in caz ca nu se gasesc nici aici, pe hard disk sau CD-ROM;

Memoria virtuală.

Memoria CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconduct or –––– semiconductor

complementar de oxid metallic) este o memorie aparte de tip RAM. Contrar memoriei RAM

obisnuite care este volatila, memoria CMOS este semipermanenta, ea este alimentata la

baterie.

Este scrisa si citita prin programul Setup si contine date despre configuratia

calculatorului (de exemplu, memoria sistemului, numarul si tipul unitatilor de floppy si

hard disk, tipul card-ului video etc.). Tot aici sunt salvate data si ora curenta.

Memoria video( VRAM)

este o porţiune importanta din memoria RAM folosita de placile video. In aceasta memorie

este salvata imaginea (text sau grafica) care va fi afisata pe ecranul monitorului;


15/19

VideoRAM, denumita si multiport dynamic random access memory (MPDRAM), un

tip de RAM utilizat pentru placile video :termenul de “multiport” provine de la faptul ca

VRAM-ul are doua porturi de acces independente, permitand CPU-ului si procesorului

grafic accesul simultan la memorie. Video RAM este un adevărat buffer între procesorul

calculatoarului si display si este adesea numit buffer de cadre. Când imaginile sunt gata

pentru a fi afisate pe ecranul calculatorului, ele sunt întâi citite de către procesor ca si

date de la o formă de Ram (non-video) principal si apoi sunt scrise pe video RAM.

Având două porturi permite procesorului să scrie imagini în acelasi timp în care se

actualizează si imaginile de pe monitor

Memorie video Viking Components (GPA1321U4GS3). DualTime.

Memoria-tampon pentru imprimanta (printer buffer) salveaza temporar datele ce vor fi

tiparite la imprimanta. In acest fel, computer-ul nu este blocat in timpul tiparirii; informatiile

sunt trimise in memoria-tampon pentru imprimanta, dupa care pc-ul isi poate relua

activitatea;;;;

Memoria ROM

Memoria ROM este, cum arată numele (Read-Only Memory), o memorie ce permite doar

operaţia de citire. (cum sunt cele ce codifică operaţiile utilizate la pornirea calculatorului, din

BIOS).; este de capacitate redusa avand pana la 2 MB


16/19

BIOS pe memorie Flash (American Megatrends ) . HowStuffWorks.

Exista 5 tipuri tehnologice de ROM

• ROM

• este sub forma de linii si coloane (matrice)

• daca la intresecţia dintre coloane şi linii exista diode atunci se considera ca in nodul

respectiv este starea 1 altfel 0

• => este programata in momentul constructiei (nu mai poate fi programata)

• PROM (ProgrammableRead-Only Memory )poate fi programata (o singura data)

• se realizeaza sub forma de matrice

• intre linii si coloane exista niste “sigurante”, care in momentul

programarii pot fi arse (starea 0) sau nu (starea 1)

• EPROM ( Erasable programmable read-only memory )(EPROM)

• poate fi rescrisa

• celula de memorie este formata din 2 tranzistori separati printr-un strat

subtire de oxid

• pentru rescriere este nevoie de stergerea in prealabil a intregii memorii

• stergerea se realizeaza prin expunerea chip-ului la lumina UV de o

anumita frecventa

• o expunere prea lunga duce la deteriorarea chip-ului

• EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory )

• utilizeaza pentru stergere campul electric aplicat unei celule

• nu este nevoie de ştergerea totala a chip-ului


17/19

• este foarte lenta

• Flash memory –un tip de EEPROM ce lucreaza la viteza mai mari

• flash-urile sunt şi foarte rezistente la şocurile mecanice, ceea ce le face foarte apte pentru aparatele portabile. În sfârşit, memoriile bazate pe flash-uri mai rezistă şi la presiuni mari, temperaturi ridicate

şi scufundare în apă.

O unitate de stocare USB. Chip-ul din stânga este memoria flash. La dreapta lui se vede microcontrollerul

Memoria R O M Memoria R A M

1. Este formată dintr-un singur chip

conectat pe placa de bază .

2. Permite acces doar la citire .

3. Este nevolatilă .

4. Este inscripţionată de firma

constructoare de hard

1. Este formată din mai multe chipuri

conectate pe placa de bază .

2 Permite acces la citire şi scriere

3. Este volatilă

De câtǎ memorie are nevoie sistemul de operare ?


18/19

� WINDOWS® XP PROFESSIONAL and HOME o Baseline: 128MB - 256MB o Optimal: 512MB - 1GB

� WINDOWS® 2000 PROFESSIONAL o Baseline: 128MB - 256MB o Optimal: 512MB - 1GB

� LINUX o Minimum: 4MB fara XWindows o Baseline: 128MB - 256MB o Optimal: 512MB - 1GB

� MACINTOSH™ OS X o Minimum: 48MB - 128MB o Baseline: 128MB - 256MB o Optimal: 512MB - 1GB

Pornirea calculatorului Pasul 1- efectuat de utilizator . Se apasă butonul”On” (pornit) al calculatorului. În acest fel, calculatorul este pus sub tensiune şi începe să funcţioneze; operaţiile următoare, până la pasul 3 inclusiv, se vor efectua automat, fără intervenţia utilizatorului. Pasul 2 – efectuat de BIOS . Acest pas se concentrează asupra hardware-ului.BIOS-ul este responsabil cu verificarea şi iniţializarea componentelor hardware.

Are loc “pornirea la rece” a calculatorului. Cea mai mare parte a procesului descris la acest pas are loc şi în cazul în care se face o resetare (repornire) a calculatorului fără a-l scoate de sub tensiune (“pornire la cald”); diferenţele între cele două tipuri de pornire sunt precizate mai jos.

BIOS (Basic Input Output System), rezident pe memorie ROM, execută auto-testul la pornire (power-on self-test – POST). Prin acest test se verifică existenţa, caracteristicile şi funcţionalitatea diverselor componente şi echipamente ale calculatorului şi se pregăteşte începerea execuţiei de programe. Principalele etape ale testului POST sunt:

- testarea funcţionării plăcii video. Placa video conţine de obicei un mini-BIOS care iniţializează memoria video şi procesorul dedicat de pe placă. Dacă placa video nu conţine aceste secvenţe de instrucţiuni, atunci BIOS încarcă driverul video de acolo unde este memorat (pe un alt ROM);

- se testează dacă e vorba de o pornire “la cald” sau “la rece”. BIOS decide că pornirea este “la cald” dacă în cei doi octeţi începând de la adresa 0000047216 (scrisă în baza 2 ca 00000000000000000000010001110010) se află valoarea hexazecimală 123416 (adică şirul de biţi 0001001000110100); altfel, pornirea este considerată “la rece”;

- în cazul unei porniri “la rece”, BIOS execută următoarele acţiuni: o verifică memoria RAM, testând la scriere şi la citire fiecare octet al acesteia; o verifică existenţa unei tastaturi şi a unui mouse în stare de funcţionare

(aceasta însemnând şi testarea comunicării cu perifericele respective); o verifică în acelaşi mod şi magistrala PCI. Dacă aceasta există şi este

funcţională, atunci se testează toate conexiunele PCI;


19/19

o detectarea unei erori în fazele descrise până aici este în mod cvasi-cert legată de o problemă de hardware. Astfel de erori sunt anunţate de BIOS prin semnale sonore şi / sau prin mesaje afişate pe monitor;

o mesajele afişate oricum în această etapă dau informaţii cum sunt cele privitoare la identificarea BIOS-ului însuşi, la tipul procesorului, capacitatea memoriei, unităţile de disc dur şi flexibil;

- urmează un pas în care BIOS se ocupă exclusiv de software: dacă sunt necesare drivere speciale (cum sunt adaptoarele SCSI), acestea sunt încărcate;

- în finalul POST, BIOS verifică lista de periferice de pe care se poate lansa sistemul de operare. Secvenţa de lansare a sistemului de operare se numeşte bootstrap loader, ea însăşi făcând parte din sistemul de operare. BIOS încearcă să pornească procesul mai întâi de pe primul periferic din listă, în caz de eşec de pe al doilea etc.

Pasul 3 – efectuat de bootstrap loader. Acesta - pregăteşte zonele de memorie în care va fi stocat sistemul de operare, precum şi pe

cele în care se vor găsi programe utilizator şi alte date - încarcă sistemul de operare în memoria RAM - predă controlul sistemului de operare.

Aici se încheie procesele legate de pornirea calcul atorului .

Competenţe T.I.C. curs 8

1/10

Unitatea centrală de procesare (UCP)sau microprocesorul

Imaginea unei plǎci de bazǎ www.howstuffworks.com

Placa de baza are rolul de a gazdui microprocesorul calculatorului și a inlesni ca totul se conecteze pe ea. Tot ceea ce ruleaza pe computer sau îmbunătățește performanța sa este fie parte din placa de baza sau se conectează la ea printr-o fantă sau orificiu. Chipsetul este "lipici-ul" care conectează microprocesorul la restul plăcii de bază și, prin urmare, la restul calculatorului. Toate diversele componente ale calculatorului să comunice cu procesorul prin intermediul chipset-ului. La un PC, este alcătuită din două părți de bază - Northbridge și Southbridge.


2/10

Unitatea centrală de procesare (UCP) sau procesorul supervizează aproape orice acţiune în calculator:

1. citeşte din memorie pe rând fiecare instrucţiune a programului, în ordinea de execuţie, o decodifică (de exemplu, adunare), citeşte din memorie datele pe care instrucţiunea trebuie să le prelucreze (termenii adunării), efectuează operaţia indicată de instrucţiune(cu ajutorul unitatii aritmetico-logice), scrie rezultatul în memorie şi trece la instrucţiunea următoare – care poate fi şi din alt program, dacă programul curent s-a terminat sau se întrerupe; în acest din urmă caz, informaţiile curente din procesor sunt salvate într-o stivă, pentru a putea fi restaurate la reluarea programului întrerupt. Cei trei „actori” implicaţi în acest proces, microprocesorul, memoria şi magistrala de memorie acţionează la diferite viteze, de aceea, cu cât una dintre componente are o viteză de acţionare mai mare, cu atât va contribui mai mult la scurtarea timpului de execuţie a unui program. Procesorul este implicat şi în alte tipuri de acţiuni, cum sunt

2. furnizarea tactului de către orologiul central şi 3. emiterea semnalelor de control pentru execuţia instrucţiunilor.

Fiecare procesor (CPU) contine un ceas intern care produce si trimite semnale

electrice pe magistrala de control pentru a sincroniza operatiile sistemului. Ceasul intern – este un cristal de cuartz care vibrează la aplicarea unei tensiuni electrice; Semnalele alterneazǎ valori 0 si 1 cu o anumita frecvenţǎ. Acest curent alternativ se numeşte semnalul de ceas. Frecvenţa cu care se alterneazǎ aceste valori se numeste ciclu de ceas sau perioada ceasului (clock cycle).


3/10

Frecvenţa ceasului este exprimată în cicluri/secundă = Hertz (Hz) şi este o măsură a performanţei procesorului.

Frecventa de ceas - numarul de cicluri de ceas pe secunda. O perioadă(ciclu) de ceas este cel mai mic element de timp al procesorului.

Un Ciclu de ceas este o cea mai mica unitate de timp sesizabila de catre un procesor. o un puls electronic în care un procesor poate finaliza o operațiune de bază,

cum ar fi preluarea unui punct de date specific. Cele mai multe operatii de calcul necesită de fapt mai multe cicluri de ceas.

Procesoarele mai rapide pot finaliza mai multe cicluri de ceas pe secundă decât procesoarele mai lente. Noi măsurăm acest lucru în hertzi(Hz) =numărul de cicluri pe secundă.

Valoarea frecvenţei este de ordinul cel putin al milioanelor într-un PC, de aceea se măsoară în MHz Un procesor de 1 GHz poate completa un miliard de cicluri pe secunda.

Exemplu: Ceasul unui procesor la 300 de MHz ticaie de exact 300.000.000 ori pe secunda. Un ciclu de ceas al unui astfel de procesor are o durata de 1 / 300.000.000 secunde. Cycles per Instruction (CPI) – fiecare instructiune dureaza un anumit numar de cicluri de ceas Exemplu: instructiunea MOV dureaza intre 2 si 14 cicluri de ceas in functie de natura operanzilor. un procesor ruland la 800 Mhz executa o aceeasi instructiune mai repede decat

unul ruland la 300 Mhz – durata ciclului de ceas fiind mai scurta. Viteza actuala a unui sistem de calcul se mǎsoarǎ în:

� MIPS – Milioane de instrucţiuni (intregi) pe secundǎ; � MFLOPS – Milioane de instrucţiuni in virgulǎ flotantǎ pe secundǎ. Procesor Frecventa

de ceas MIPS

Intel Pentium Pro 200 Mhz 541 AMD Athlon 1.2 Ghz 3.561 Ultra SPARC Niagara 2 1.4 Ghz 22.400 Intel Polaris Prototype (80 nuclee)

5.6 Ghz 1.800.000

Microprocesoare produc mai multe firme, printre care cea mai cunoscută este

Intel(Int egrated Electronics Corporation ); alte firme producătoare de microprocesoare sunt: AMD (A dvanced M icro Devices), Cyrix, Motorola etc.


4/10

Imagini de la fabricarea cip-urilor www.howstuffworks.com.

Microprocesor Motorola Dragonball

pentru calculatorul handheld Palm Pilot M100. www.howstuffworks.com Un factor hotărâtor în viteza de prelucrare a oricărui calculator îl constituie performanţa

microprocesorului care este dată de următoarele caracteristici: 1. viteza de execuţie a instrucţiunilor programelor, 2. memoria internă pe care o poate adresa direct 3. memoria cache integrată.

1. Viteza de execuţie este dependentă de lungimea cuvântului de memorie şi viteza ceasului.

● lungimea cuvântului este determinată de capacitatea regiştrilor microprocesorului, capacitate corelată cu numărul de linii al magistralei de date: 8, 16, 32, 64 biţi.

● frecvenţa ceasului (la primele microprocesoare, era de circa 4MHz, iar acum a trecut de 3000 de MHz)

2. Memoria internă care o poate adresa direct este determinată de capacitatea registrului de adrese, dependentă de lungimea cuvântului şi corelată cu numărul de linii al magistralei de date; de exemplu, 32 linii de adresă pot accesa 232 adrese de memorie (4 G de RAM), iar 36 linii de adresă pot accesa 236 (64 G de RAM) adrese de memorie. 3. Memoria cache integrată pe cipul microprocesorului (cacheL1) interpune un bloc de memorie rapidă SRAM între microprocesor şi DRAM în care sunt păstrate datele şi instrucţiunile pe care microprocesorul le va solicita în momentele imediat următoare; efectul acestei interpuneri conduce de cele mai multe ori la eliminarea timpului de


5/10

aşteptare de către microprocesor, a încărcării datelor sau instrucţiunilor programelor din memoria internă DRAM. Limbajul ma şină. Fiecare program, indiferent de limbajul în care a fost scris de către programator, ajunge să fie executat de (micro)procesor numai după ce a fost tradus (compilat) în singurul limbaj pe care îl “ştie” procesorul (şi deci calculatorul): limbajul său maşină. Dacă dăm spre execuţie la două calculatoare, unul cu procesor Intel şi celălalt cu procesor Motorola, un acelaşi program scris în C++, de fapt fiecare procesor va executa programul dat ca pe un şir de instrucţiuni în propriul s ău limbaj-maşină; aşadar, în momentul execuţiei, un acelaşi program va arăta diferit în calculatoare cu procesoare diferite.

Limbajul-ma şină conţine câteva zeci de instrucţiuni elementare, cele mai simple ce pot fi executate de procesor. Execuţia unei singure instrucţiuni scrisă într-un limbaj evoluat (C++, de exemplu) constă de fapt din execuţia unui şir de astfel de instrucţiuni elementare.

O instrucţiune în limbaj-maşină poate indica procesorului: - să execute, prin intermediul Unităţii Aritmetice şi Logice, o operaţie aritmetică sau

booleană asupra unei reprezentări de număr – întreg sau fracţionar – sau asupra unei valori de adevăr;

- să transfere un şir de biţi dintr-o zonă a memoriei în alta; - să modifice ordinea de execuţie a instrucţiunilor memorate, eventual după verificarea

unei condiţii logice. Acestea sunt operaţiile la nivelul limbajului maşină. Ele sunt acei atomi din care este

alcătuit calculul, aşa cum îl “vede” procesorul. Felul în care sunt proiectate instrucţiunile limbajului-maşină – din punctul de vedere al circuitelor care le execută şi al structurii şirurilor de bi ţi pe care le prelucrează – constituie elementul fundamental de definire şi de proiectare a unui anumit procesor.

Pornind de la aceste fundamente diferite, diverse procesoare ajung să execute în mod identic un acelaşi program, indiferent dacă este scris în C++, Java sau Pascal.

De ce au fost inventate aceste noi limbaje, care constituie un nivel suplimentar faţă de limbajul-maşină? Descrisă în instrucţiuni ale limbajului-maşină, rezolvarea unei probleme poate fi dusă la capăt de procesor, dar este foarte greu de înţeles pentru om. Calculatoarele pot fi programate în limbaj-maşină de foarte puţini specialişti, şi în prezent este utilizată doar la programarea unor microprocesoare pentru automatele simple.

Un prim pas în drumul calculatorului spre larga utilizare de azi l-a constituit tocmai creşterea numărului celor care îl puteau programa: au apărut limbaje mai apropiate de modul în care omul îşi reprezintă rezolvarea unei probleme; astfel de limbaje (primul a fost Fortran, în 1954) se numesc limbaje evoluate. Pentru ca, aşa cum aminteam, procesoare diferite să execute la fel un acelaşi program scris într-un limbaj evoluat este nevoie în primul rând ca fiecare calculator să posede, în software-ul său, un compilator1

1 Un compilator este scris pentru un anume limbaj evoluat şi pentru un anume procesor. El traduce programe din acel limbaj evoluat în limbajul-maşină al procesorului respectiv.


6/10

pentru limbajul evoluat şi, în al doilea rând, este nevoie ca reprezentările datelor să fie standardizate pentru toate calculatoarele. Condiţia de standardizare ţine de arhitectura calculatoarelor: reprezentările interne ale datelor elementare (numere şi caractere) fac parte din arhitectura procesorului. Alegerea unei reprezentări înseamnă deciderea procedurii (standardului) de codificare / decodificare a datelor, inclusiv opţiunea privind lungimile pe care se reprezintă acestea. Spre exemplu, literele se pot reprezenta în toate calculatoarele folosind codul ASCII, care asociază unei litere un şir de opt biţi: litera “A” se reprezintă în ASCII ca “01000001”.

Limbajele de programare

Cronologic, limbajul în cod maşină, a fost primul limbaj de programare utilizat. Pornindu-se de la descrierea semantică a algoritmului, programul cuprinde un sir finit de instrucţiuni, redactate sub forma unor secvenţe cu caractere binare

Astăzi, o mare parte din etapele necesare în programarea în limbajul maşină au fost transferate calculatorului, prin crearea unor tipuri de limbaje de programare. Aceste limbaje sunt recunoscute de calculator care este utilat cu anumite programe în acest sens, denumite compilatoare, care le transformă în limbaj maşină.

Din punct de vedere semiotic, majoritatea specialiştilor susţin că unele dintre limbajele de programare sunt mai apropiate de cele logice, pe când altele mai apropiate de cele naturale.

In ultimii 40 de ani, au fost realizate un număr impresionat de limbaje de programare printre care putem enumera:

• ALGOL (ALGO rithmic Language), apărut în 1958, orientat pe calcule tehnico-ştiinţifice, din care a apărut ulterior Limbajul PASCAL. – un limbaj algoritmic, în care se dau o serie de reguli de formare a construcţiilor corecte, a fost folosit în universităţi;

• PASCAL, un limbaj creat în 1971, de tip structural (fiecare prelucrare este considerată ca un bloc, iar blocurile pot fi închise, încapsulate unele în altele). Acest limbaj creat în Elveţia a avut o mare dezvoltare odată cu apariţia microcalculatoarelor;

• FORTRAN (FORmula TRANslator) orientat pe calcule tehnico-ştiinţifice creat în 1956;un limbaj universal, unul din cele mai folosite limbaje în anii 70. In acest limbaj există facilităţi în realizarea ciclărilor;

• COBOL (COmmon Business Oriented Language), orientat pe calcule economice, care manipulează un volum mare de date,creat în 1960

• BASIC (Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code), creat în 1975 este un limbaj interactiv şi care poate fi folosit pe microcalculatoare şi chiar pe calculatoare de buzunar. A fost creat în SUA şi permite utilizarea lui de către nespecialişti în informatică.


7/10

• LISP (LIS t Processing language), creat în 1960 şi orientat pe prelucrări pe bază de liste. Este primul limbaj neprocedural care stă la baza inteligentei artificiale şi a sistemelor expert.

• PROLOG – limbaj folosit pentru programe expert din diferite domenii: medicină ( pentru diagnostic şi recomandări tratament), geologie, procese tehnologice, etc.;

• C a fost creat în 1971 de către firma Bell-Telephone pentru a permite realizarea sistemului de operare Unix. Este un limbaj foarte performant care posedă conceptele limbajelor structurale de nivel înalt şi în plus îi permit accesul la hardware.

• C++ – limbaj orientat pe obiecte ce asigura stocarea datelor din realitate, instrumente de programare şi de modelare a unor situaţii din lumea reala

• JAVA – este un limbaj modern, orientat spre obiecte şi este utilizat pentru paginile Web, fiind bine protejat împotriva viruşilor.

Evoluţia microprocesoarelor.

Intel 4004 a reprezentat prima realizare a unui întreg procesor prin integrare pe un singur cip (chip);

Intel 8008 a fost primul microprocesor folosit ca unitate centrală de procesare într-un calculator.

Din punctul de vedere al succesului comercial al microprocesoarelor, capul de serie a fost pentru Intel 8080 din 1974 – un microprocesor pe 8 biţi, cu frecvenţă a ceasului de 2 MHz şi care integra 6000 de tranzistoare pe un singur cip.

Procesorul 80286 din 1982 lucra pe 16 biţi şi avea aproape 150000 de tranzistori, la o frecvenţă de 6 MHz.

Pentium, lansat în 1993, ajunsese la 3 milioane de tranzistoare şi la frecvenţa de 60 MHz; procesorul lucra cu date pe 32 sau 64 de biţi. După Pentium II (1997) şi Pentium III (1999), în anul 2000 a apărut Pentium IV, având 42 de milioane de tranzistori şi o frecvenţă de 1500 MHz.

Un indicator al vitezei de lucru a unui procesor este câte milioane de operaţii pe secundă se estimează că poate executa. Cum operaţiile efectuate variază mult de la un program la altul, iar tipuri diferite de operaţii au timpi diferiţi de execuţie, măsura aceasta nu este exactă şi depinde de aplicaţiile pentru care este folosit calculatorul. Cu caracter orientativ şi în scopul comparării performanţelor relative, se afirmă că 8080 efectua 640000 de operaţii pe secundă, 80286 ajunsese la 1 milion, primul Pentium la 100 de milioane, iar Pentium IV la aproape 1700 de milioane (spre comparaţie, primele calculatoare, realizate înainte de 1950, puteau efectua maximum 5000 de operaţii pe secundă). Dacă luăm în considerare şi frecvenţa ceasului, observăm că numărul estimat de operaţii pe secundă a crescut mai repede decât aceasta: de exemplu, primul Pentium putea efectua de 100 de ori mai multe operaţii decât 80286, neavând însă decât o frecvenţă de 10 ori mai mare. Viteza de lucru a unui calculator se referă la frecvenţa ceasului, exprimată de obicei în perioade (cicluri) pe secundă.

Duratele de execuţie diferite a instrucţiunilor (exprimate doar în perioade de ceas) fac irelevantă compararea sistemelor doar pe baza frecvenţei ceasului (contează foarte mult şi eficienţa). Pentru a putea compara adecvat puterea procesoarelor, Intel a dezvoltat o serie de teste de evaluare a performanţelor pentru cipurile sale, ca instrument de


8/10

etalonare. Această etalonare se numeşte ICOMP (Intel COmparative M icroprocesor Performance).

Creşterea suplimentară se explică nu prin tehnologie, ci prin ideile noi de arhitectur ă a calculatoarelor: pipeline şi paralelism.

Funcţionarea paralelă este de obicei asociată unor arhitecturi RISC (Reduced Instruction Set Computer – calculator cu mulţime redusă de instrucţiuni). Ca şi la CISC(Complex Instruction Set Computer – calculator cu mulţime complexă de instrucţiuni)., este vorba de numărul instrucţiunilor din limbajul maşină. În arhitectura RISC, orice instrucţiune-maşină CISC neinclusă în limbajul-maşină RISC se simulează printr-o secvenţă de instrucţiuni RISC. Păstrând puţine instrucţiuni (cele mai frecvent folosite), arhitecturile RISC sunt considerate ca dând procesoare mai rapide În acest fel, într-un singur ciclu al ceasului ajung să se efectueze două instrucţiuni, faţă de o instrucţiune la 15 cicluri ale ceasului, la procesorul 8088. De altfel, faţă de comparaţia 80286 – Pentium I, în interiorul familiei Pentium diferenţa dintre raportul frecvenţelor şi cel al numărului de instrucţiuni pe secundă s-a redus şi chiar inversat, ilustrând relativa stagnare din punctul de vedere al ideilor de arhitectură. Pentium. Anunţat în 1992 şi lansat în 1993, tipul de microprocesor Pentium păstrează compatibilitatea cu cele patru generaţii anterioare de microprocesoare, inclusiv cu 8088, Pentium introduce ideea de procesare paralelă: având două căi identice de procesare a datelor, el poate executa simultan două intrucţiuni (pairing). Numită de Intel “arhitectură superscalară”, acest mod de execuţie ilustrează pentru prima dată funcţionarea paralelă la un procesor CISC Simplificând, putem imagina un procesor Pentium ca integrând pe un singur cip două procesoare 486. Pentru a putea folosi întreaga putere oferită de Pentium, poate fi nevoie ca ordinea instrucţiunilor să fie modificată (compilatoare cu optimizarea codului), din cauza execuţiei în etape distincte a fiecărei instrucţiuni (pipeline). Familia Pentium Pro

http://microprocesorul.weebly.com/intel.html

Este cunoscut ca P6, fiind cel mai puternic procesor Intel. A fost complet reproiectat renunţându-se la arhitectura CISC pentru a adopta arhitectura RISC mai rapidă. Familia Pentium II Se bazează pe arhitectura Pentium Pro, la care s-au adăugat extensiile MMX (Multimedia Extensions).


9/10

Familia Pentium III Este ultimul din cadrul familiei P6, şi se bazează pe arhitecturile procesoarelor Pentium Pro şi Pentium II. Au fost adăugate 70 de noi instrucţiuni la setul de instrucţiuni existent. Familia Pentium IV Face parte din a şaptea generaţie cu o arhitectură numită NetBurst.

http://microprocesorul.weebly.com/intel.html

Ajuns astăzi la o frecvenţă a ceasului de peste 3GHz (trei miliarde de tacturi pe secundă), magistrala de comunicare a datelor având peste 500 MHz, Pentium în versiunea IV reprezintă un important avans tehnologic – zeci de milioane de tranzistori pe un cip

Name Date Transistors Microns Clock speed Data width MIPS

Pentium 4 "Prescott" 2004 125,000,000 0.09 3.6 GHz 32 bits 64-bit bus ~7,000

. Iată câteva idei de arhitectură ce cresc performanţele procesorului Pentium: - tehnica pipeline (execuţia etapizată şi intercalată a instrucţiunilor); - memoria imediată (cache memory), caracterizată prin

o includerea în cipul-procesor o amânarea scrierii în memoria principală până la un moment de încărcare

mai mică - un nivel suplimentar de memorie ce evită întârzierile în caz de eşec la accesul

memoriei imediate) - coprocesorul încorporat (idee apărută la ultimele versiuni de procesoare 486.

Primelor microprocesoare pe 16 si 32 de biti li s-a asociat un coprocesor matematic pentru calculele cu numere reale, numit respectiv 8087, 80287, 80387. Incepând cu microprocesorul 80486, coprocesorul matematic este integrat în microprocesor.).

În ultimii câţiva ani au apărut însă doar îmbunătăţiri strict tehnologice:

Procesor Intel Core i7 4960X Extreme Edition 3.6GHz box


10/10

Tehnologie de fabricatie (nanometri):

32

Mod de operare (biti):

64

Numar nuclee 6

Frecventa 3,33 GHz

Cache level 1 6x 32 KB

Cache level 2 6x 256 KB

Cache level 3 12 MB

Magistralele curs 9

1/11

Magistralele unui PC

Arhitectura hardware a unui IBM PC

Majoritatea calculatoarelor PC sunt construite pe suportul unei plăci de bază ce conţine o serie de locaşuri(sloturi) în care pot fi inserate diverse plăci adiţionale pentru conectarea dispozitivelor periferice de intrare/ieşire (spre exemplu, plăci de sunet, plăci de captură video, plăci de modem ,placă de reţea,etc.) sau echipamente de stocare externă (hard-diskuri, floppy diskuri , CD.-uri, etc.). Placa de bază

Placa de bază procesor Abit KT-7A AMD. HowStuffWorks.

În partea de sus, locaşul procesorului; sunt marcate locaşurile pentru diverse tipuri de conexiuni (ISA, PCI, AGP).

Modul de proiectare al PC-urilor moderne este un compromis între două filozofii de

proiectare opuse: prima abordare este cea a calculatoarelor orientate pe magistrală (abordare caracterizată de diversitate, adaptabilitate, posibilităţi de extindere) – obţinute prin montarea elementelor funcţionale individuale pe plăci separate, iar cea de-a doua abordare este cea a

Magistralele curs 9

2/11

calculatoarelor pe o singură placă (abordare caracterizată de simplitate şi economie) – obţinute prin montarea tuturor componentelor esenţiale ale calculatorului pe o singură placă.

Placa de bază (motherboard, mainboard) este principala placă de circuite a unui calculator, la care se leagă toate componentele interne.

Ca terminologie, în afara denumirii consacrate de placă de bază se mai întâlnesc denumirile de placă de sistem (systemboard), placă principală (mainboard) sau placă mamă (motherboard). Placa de bază a unui PC include componentele electronice vitale ale acestuia:

microprocesorul, memoria internă şi de multe ori circuitele care asigură funcţiile video şi audio

• Fiind o componentă fundamentală, placa de bază defineşte PC-ul şi caracteristicile acestuia.

• Placa de bază determină performanţele şi limitele unui calculator PC. • Pe lângă faptul că reprezintă suportul fizic pentru circuitele esenţiale ale PC-ului, placa

de bază trebuie să permită şi o formă oarecare de extindere. Prin urmare, placa de bază (la PC-urile desktop) conţine conectoare electrice speciale, numite conectoare de extensie, sau simplu sloturi , care permit conectarea plăcilor de extensie. Componentele care se doresc a fi adăugate la calculator se conectează la magistrala de extensie, care este o parte a plăcii de bază

Proiectarea spaţiilor de extensie pe placa de bază se face conform unor reguli susţinute de standarde.( standardele de extensie sau de magistrală:ISA,PCI,..)

Principala caracterizare a plăcilor de bază se face după standardul pe care îl respectă pentru caracteristicile fizice şi electrice ale conectorilor şi sloturilor de extensie Un sistem de calcul de uz general constǎ dintr-un procesor şi un numǎr de controlere de

dispozitive care sunt conectate printr-o magistralǎ comunǎ . Deoarece toate aceste componente partajează o singură magistrală comună,bus sistem(magistrala de sistem), acest model se numeşte arhitectură monomagistrală. Toate tipurile de comunicaţii ce apar între componente au loc pe această magistrală

Controler de dispozitiv periferic.

Fiecare controler este responsabil de un anumit tip de dispozitiv. De exemplu pentru ca un hard disk să poată comunica cu un alt echipament hardware

este necesar ca cele două dispozitive să “vorbească aceeași limbă”. Aceasta presupune o anumită compatibilitate la nivel hardware și software. La nivel hardware în cazul unei PC chip-ul responsabil cu interconectarea hard disk-ului se află montat de regulă pe placa de bază si poarta denumirea de controler.

Magistralele curs 9

3/11

http://incepator.pinzaru.ro/hardware/ce-este-hard-disk-ul/ Controlerul poate fi un chip dedicat doar acestei funcții, cum e cel din imaginea de mai

sus, dar în general responsabilitatea comunicarii cu hard disk-ul revine unui chip care îndeplinește mai multe funcții și este capabil să interconecteze o gama mai largă de dispozitive. (in general chipul care indeplineste functia de “southbridge”)

În funcţie de controler, poate exista mai mult de un dispozitiv ataşat la acesta. De exemplu, controlerul SCSI (Small Computer Systems Interface) poate avea pânǎ la şapte dispozitive ataşate la acesta.( SCSI este un standard scump dar foarte rapid din pricina faptului cǎ toate perifericele deservite de SCSI lucreazã independent de PC, eliberând astfel resurse pentru alte activitãti de calcul). În general SCSI este folosit la calculatoare de tip server si atunci când este nevoie de scrierea concomitentă pe mai multe suporturi externe (discuri hard, discuri optice, unitǎţi de bandǎ etc.). Un controler are un buffer de stocare tampon local şi un set de registre cu destinatie specialǎ. Controlerul este responsabil pentru transferul datelor între dispozitivele periferice, controlând şi bufferul local. Dimensiunea buffer-ului local diferǎ de la un controler la altul, in funcţie de dispozitivul controlat.

Magistralele curs 9

4/11

Interfeţe de conexiune. Semnalele electrice de control pentru dispozitivele periferice

sunt diferite între ele (diferă între imprimantă şi scanner, sau modem, etc.), de aceea fiecare dispozitiv periferic are propria interfaţă de conexiune. O componentă a interfeţei interacţionează cu calculatorul folosind diferite coduri interne. Cealaltă componentă comunică cu echipamentul respectiv, pe baza unui limbaj propriu. Funcţia de bază a interfeţei este aceea de asigura translatarea mesajelor între calculator şi dispozitivul periferic.

Magistralele curs 9

5/11

Interfaţa de conexiune din punct de vedere al utilizatorului este reprezentată de cabluri si porturi( adică locurile unde sunt introduse aceste cabluri.)

http://incepator.pinzaru.ro/hardware/ce-este-hard-disk-ul/

Rolul magistralelor într-un PC Magistralele sunt ansambluri de circuite prin care se realizează circulaţia datelor între componentele unui calculator.

Fizic vorbind, o magistrala este alcatuită dintr-un set de fire de conectivitate prin care se transportă semnale electrice. Intr-un timp dat, o tensiune electrică de 5 V printr-un fir indică trimiterea unui bit de valoare 1, pe când o tensiune electrică de 0 V reprezintă trimiterea unui bit de valoare 0.

Numarul de fire din care este construită magistrala semnifică numarul de biti ce pot fi trimişi simultan prin magistrala respectivă şi se numeşte lăţimea magistralei. Din cauza faptului ca pe fiecare bandă circulă un bit, se poate vorbi despre laţimi de magistrală de 8, 16, 32, 64 sau 128 de biti trimişi simultan Proprietatile principale ale unei magistrale obisnuite sunt latimea (numarul de fire din care este facuta, deci numarul benzilor de circulatie) si viteza (capacitatea de informaţii ce poate fi trimisă simultan intr-o secundă). Magistralele lucrează la o anumită frecvenţă de tact dată de controllerele de magistrală.

Frecvenţa de tact este obţinută prin divizarea sau multiplicarea frecvenţei dată de un circuit de ceas. (Ceasul magistralei PCI este separat de ceasul procesorului )Frecvenţele de lucru ale microprocesorului, magistralelor şi memoriei trebuie sincronizate. Cu cât frecvenţa este mai mare cu atât va creşte viteza de transfer a magistralei. Aceste frecvenţe au valori, în funcţie de standardul de magistrală între 5 şi 133 MHz. Magistralele îndeplinesc trei funcţii majore:

Magistralele curs 9

6/11

1. asigură legătura fizică şi comunicaţia între diferite componente ale calculatorului; 2. asigură fluxul datelor în timpul prelucrării acestora şi 3. asigură fluxul de semnale care întreţin sistemul în stare de funcţionare.

Denumirea de "magistrale" a fost dată pentru a sublinia importanţa lor în realizarea comunicării între componentele calculatorului.

Clasificarea magistralelor Fizic, o magistrală este reprezentată printr-un ansamblu de trasee de pe placa de circuit imprimat. Aceste trasee sunt utilizate pentru transmisia datelor, adreselor de memorie sau a unor semnale de control. După natura informaţiilor pe care le vehiculează, magistralele pot fi:

1. magistrale de date 2. magistrale de adrese 3. magistrale de control şi 4. magistrale mixte

Magistrala de sistem este formată din magistrala de date, magistrala de adrese şi magistrala de control. Magistrala de adrese este utilizată de procesor pentru a selecta o locaţie de memorie sau un anumit periferic. Fluxul datelor pe magistrale este paralel şi se realizează pe 8, 16, 32 sau 64 de biţi, în funcţie de natura informaţiilor şi de caracteristicile plăcii de bază.

Schema de principiu a magistralei principale

La PC-uri se întâlnesc următoarele magistrale: - magistrala principală a sistemului; - magistrala microprocesorului; - magistrala memoriei RAM; a. Magistrala principală, numită şi magistrala de intrare/ieşire I/O sau bus sistem, este cea mai solicitată în timpul funcţionării calculatorului, asigurând transportul datelor de la şi către orice dispozitiv (unităţile de disc, imprimantă, dispozitive de afişare ş.a.). Solicitarea cea mai mare vine din partea plăcii video. Evolutia tehnologica a magistralei principale(magistrala de intrare-iesire)

Magistralele curs 9

7/11

- Arhitectura ISA (Industry Standard Architecture) capacitate de 16 biţi, frecvenţa de 8 MHz, deci viteză de transfer de 16 Mega-octeţi pe secundă – pe scurt, 16 MBps); reprezintă un standard de „facto”, publicat de Intel, cu specificaţiile magistralei PC-AT.

- magistrala MCA (Micro Channel Architecture); - magistrala EISA (Extend ISA– 32 biţi, 8MHz, 32 MBps); - VESA Local Bus (Video Extended Standard Arhitecture VL-Bus) este practic de

domeniul trecutului. Acest tip de magistrală făcea legătura direct la procesor, pe 32 biţi şi la viteza de 132 MBps, dar nu permitea conectarea a mai mult de două periferice pe magistrală;

- magistrala PCI (Peripheral Component Interconect)

Imagine Plac ǎ PCI

Magistrala PCI (Peripheral Component Interconect)

Magistralele curs 9

8/11

http://computer.howstuffworks.com/pci-express1.htm

Magistralele curs 9

9/11

http://computer.howstuffworks.com/pci-express2.htm

1. Oferă perifericelor acces direct la memorie; accesul la procesor este mediat printr-o punte bus. Accesul direct la memorie înseamnă că magistrala oferă perifericului posibilitatea de a efectua transferul de date direct cu memoria RAM de pe placa de bază, fără a mai “deranja” procesorul de la execuţia programului curent.

Magistrala PCI este conectată la magistrala locală a procesorului prin intermediul unei punţi UCP/PCI, având acces direct la memoria principală. În acest fel, transferurile între UCP şi memoria cache de nivel 2, respectiv între dispozitivele de I/E şi memoria principală, pot avea loc simultan. Introdus acum cca. 20 ani, PCI a ajuns să ofere o capacitate de 64 de biţi şi o frecvenţă de 133 MHz; viteza maximă de transfer este de 1 Giga-octet pe secundă (1GBps). PCI a început să fie utilizat intens abia începând cu

Magistralele curs 9

10/11

introducerea sistemului de operare Windows ’95, întrucât acesta oferea pentru prima oară facilitatea plug and play (PnP)

PnP implică recunoaşterea şi configurarea automată a perifericelor adăugate calculatorului, eliminându-se necesitatea unor setări manuale

Cererile de întreruperi (IRQ – Interrupt Request) Printre elementele care şi-au crescut contribuţia la performanţa calculatorului datorită

facilităţii PnP se numără cererile de întreruperi şi accesul direct la memorie. Cererile de întreruperi (IRQ – Interrupt Request) sunt modalitatea prin care o componentă atrage atenţia procesorului că are de executat un transfer de date sau, în general, de efectuat o sarcină. Spre exemplu, mouse-ul trimite procesorului un semnal IRQ atunci când este mişcat, pentru a transmite o nouă poziţie pentru prompter. Un procesor poate executa în fiecare moment o singură instrucţiune şi respectă ordinea de execuţie a instrucţiunilor din programul curent; cu alte cuvinte, odată ce începe execuţia unui program, procesorul ar trebui să execute, la rând, doar instrucţiunile acestui program. Dacă însă procesorul poate fi întrerupt, atunci el poate alterna între execuţia unui program şi a altuia (multitasking). Tipurile de magistrale existente înainte de PCI necesitau câte un semnal IRQ pentru fiecare periferic; cum PCI gestionează semnalele IRQ în puntea-bus, se poate folosi un singur tip de semnal IRQ pentru mai multe periferice.

2. Magistrala PCI prezintă marele avantaj de a fi total independentă de procesor şi

dispune de propria memorie tampon. Arhitectura PCI poate fi combinată cu o altă arhitectură de magistrală, cum ar fi ISA sau EISA.

3. PCI este autoconfigurabilă, plăcile conectate fiind automat detectate şi utilizate în mod optim (Plug and Play). permite accesul pe 64 de biţi, pentru a se putea utiliza cu microprocesorul Intel Pentium.

PCI-Express Abreviat oficial PCI-E sau PCIe, este o interfaţă de conectare a plăcilor de extensie ale PC-ului dezvoltată de Intel şi introdusă in anul 2004. Scopul său declarat este de a inlocui interfaţa universală PCI, cât şi portul AGP.

1.

b. Magistrala microprocesorului(numita si magistrala locala) asigură legătura şi fluxul datelor între microprocesor şi magistrala principala a sistemului şi între microprocesor şi memoria cache având circuite pentru date, pentru adrese şi pentru control. Astfel, magistrala microprocesorului Intel Pentium are 32 de linii pentru adrese şi 64 de linii pentru date şi un număr variabil de linii de control. c. Magistrala memoriei serveşte pentru transportul datelor între magistrala microprocesorului şi memoria RAM prin intermediul unor cipuri care asigură corelarea vitezelor a două magistrale. ;asigură comunicarea între UCP şi memoria RAM, eventual printr-o memorie de tip cache. Ea se află pe placa de bază şi este proiectată în aşa fel încât să corespundă specificaţiilor microprocesorului.

Tip bus Lǎţime bus Viteza bus Rata transfer MB/sec. ISA 16 bits 8 MHz 16 MBps

Magistralele curs 9

11/11

EISA 32 bits 8 MHz 32 MBps VL-bus 32 bits 25 MHz 100 MBps VL-bus 32 bits 33 MHz 132 MBps PCI 32 bits 33 MHz 132 MBps PCI 64 bits 33 MHz 264 MBps PCI 64 bits 66 MHz 512 MBps PCI 64 bits 133 MHz 1 GBps

Arhitectura tipică PCI a unui sistem

cu microprocesor Pentium II

Dispozitive periferice curs-10,11,12

1/33

ECHIPAMENTELE PERIFERICE Circuite complexe, conexiuni, comunicaţii .

Cele două componente esenţiale (microprocesorul şi memoria) sunt integrate în calculator, împreună cu perifericele, prin intermediul unor conexiuni / circuite ; pe lângă integrare structurală, rolul acestor conexiuni este de a asigura şi comunicarea între componentele calculatorului.

Interacţiunea omului cu calculatorul are loc prin intermediul unor dispozitive numite periferice, prin intermediul cărora se introduc în calculator date de prelucrat sau se extrag rezultatele prelucrării .

Pe unele periferice informaţia este reprezentată într-o formă ce poate fi citită de om (monitorul, imprimanta), iar pe altele informaţia se reprezintă într-o formă ce poate fi “citită” de calculator (discurile flexibile, dure, compacte, DVD). Dispozitive de interfaţă

Datele sunt stocate în calculator sub forma unor şiruri de biţi; în acest sens sunt utilizate diverse codificări. La nivelul computerului, aceste reprezentări sunt unice; spre exemplu, dacă în reprezentarea internă a calculatorului caracterul Z are forma: 01011010, atunci acest şir de biţi este folosit în mod unic pentru a reprezenta caracterul Z.

Această regulă nu este însă valabilă pentru dispozitivele periferice sau pentru memoria secundară. În cazul unei tastaturi, fiecare tastă generează un caracter. În cazul unei imprimante, caracterele sunt reprezentate sub formă unor matrice de puncte. Un dispozitiv optic citeşte informaţia prin intermediul intensităţii luminoase, în timp ce un dispozitiv magnetic înregistrează şi citeşte porţiuni magnetizate. Fiecare echipament periferic foloseşte o modalitate proprie de reprezentare a datelor iar această reprezentare poate să coincidă sau nu cu reprezentarea internă a datelor în calculator. Dacă aceste reprezentări sunt diferite este necesar un dispozitiv de translatare dintr-o reprezentare în alta. Aici intervine rolul dispozitivului de interfaţă, numit şi placa de interfa ţă. Majoritatea perifericelor conţin pe placa de interfaţă un procesor dedicat, adică un procesor (de un tip mai vechi), ce îndeplineşte sarcini simple legate de transferul de date. Clasificarea echipamentelor periferice

Echipamentele periferice se pot grupa funcţional în trei categorii, după funcţia de bază pe care o îndeplinesc:

- echipamente periferice de intrare( tastatura, mouse creionul optic, tableta digitală, scanner-ul, cititorul de coduri de bare etc) care au ca principală funcţie, introducerea datelor, comenzilor, programelor în calculator;

- echipamente periferice de ieşire (monitoare, imprimante etc) având ca funcţie de bază, extragerea (afişarea) rezultatelor intermediare sau finale ale prelucrării;

- echipamente periferice de intrare-ieşire (echipamente de memorare )care se prezintă sub forma dispozitivelor de memorie externă (hard disc, floppy disc, compact disc, casete magnetice etc) care păstrează date şi/sau programe pe o durată nederminată, în vederea reutilizării ulterioare sau destinate arhivării; ele se numesc şi echipamente de intrare-ieşire deoarece permit atât introducerea (scrierea) cât şi extragerea (citirea) informaţiilor pe suportul de memorie externă.

- O categorie specialǎ a echipamentelor de intrare-ieşire este cea a echipamentelor de transport la distanţă, care au rolul de a oferi o formă adecvată informaţiei ce se emite/recepţionează prin suportul fizic (cablu electric, unde electro-magnetice, fibră optică); de exemplu modemul.

Porturi


2/33

Echipamentele periferice de intrare respectiv cele de ieşire se ataşează la PC prin intermediul porturilor şi adaptoarelor, (numite şi controllere), care la rândul lor se conectează la microprocesor prin intermediul magistralei principale aflate pe placa de bază. Tipuri de porturi . Porturile sunt dispozitive fizice de cuplare efectivă a perifericelor la magistralele calculatorului. Există următoarele tipuri larg utilizate de porturi: • porturile seriale, (sau porturi COM, de la Communication ports), care au apărut acum mai mult

de 30 de ani şi sunt deja pe cale de a fi înlocuite de porturile de tipuri mai noi. Printr-un astfel de port, fiecare bit dintr-un octet este transmis separat, cu avantajul că e necesară o singură linie pentru toţi cei 8 biţi şi dezavantajul că timpul necesar transmisiei se multiplică prin 8. Porturile seriale sunt bidirecţionale. Ca exemplu, pentru conectarea unui modem extern se foloseşte un port serial.

Figura 1.Imagine a doi conectori seriali (unul cu 9 pini, celălalt cu 25). HowStuffWorks.

• porturile paralele au apărut mai recent şi sunt mai rapide. Cei opt biţi ai unui octet sunt transmişi simultan. Un exemplu de utilizare a porturilor paralele este pentru conectarea unei imprimante. Porturile seriale pot utiliza unul din două tipuri de conectori. Conectorul DB-25 cu 25 de pini a fost utilizat la calculatoarele din generaţiile anterioare. La calculatoarele mai noi se utilizează conectorul DB-9 cu 9 pini. Pentru porturile seriale ale calculatoarelor se utilizează conectori tată, iar pentru porturile seriale ale echipamentelor periferice se utilizează conectori mamă.

Conectorul DB-25 al portului serial are o formă similară cu conectorul DB-25 al portului paralel. Portul serial care utilizează un conector DB-25 se poate deosebi de portul paralel prin faptul că pentru portul serial

se utilizează un conector tată, în timp ce pentru portul paralel se utilizează un conector mamă.


3/33

Figura 2. Port paralel

• porturile USB (Universal Serial Bus), relativ recent apărute, au o răspândire din ce în ce mai

mare. Ele permit conectarea comodă la calculator a numeroase periferice. Se prevede că în câţiva ani porturile seriale şi paralele vor fi complet înlocuite de porturile USB. Elaborarea magistralei USB (Universal Serial Bus) a început în anul 1995 de către un grup de firme care cuprindea Compaq, Digital, IBM, Intel, Microsoft, NEC şi Northern Telecom. Aceste firme s-au unit în asociaţia USB Implementers Forum (USB-IF, http://www.usb.org), care a publicat prima versiune a standardului USB. Această asociaţie, care s-a extins cu un număr mare de firme, continuă să actualizeze standardele USB pentru controlerele USB şi diferitele categorii de periferice care se pot conecta la magistrala USB. Calculatorul echipat cu un port USB detectează adăugarea unui nou periferic şi determină în mod automat resursele necesare acestuia, inclusiv driverul software şi rata de transfer.


4/33

• Există două tipuri de porturi USB, după sensul transferului de date: tip A – spre calculator (upstream); tip B – spre periferic (downstream).

• Figura 3.Conectori USB tip A (spre calculator"upstream") şi tip B (spre periferic"downstream"). HowStuffWorks.

Aşa-numitele hub-uri USB permit conectarea a până la 127 de periferice la un calculator.

Figura 4.Un hub ce permite conectarea a 4 periferice USB tip A. HowStuffWorks.

Perifericele pot fi conectate sau deconectate prin USB la cald, adică fără a opri calculatorul (hot-swappable). Distribuitoarele (de exemplu, cele ale unui calculator) conţin o mufă rectangulară de tip A, cu patru pini. Perifericele se conectează la această mufă printr-o fişă rectangulară de tip A (figura 3). Cablurile care sunt ataşate permanent la periferice conţin o fişă de tip A. De obicei însă, perifericele sunt conectate printr-un cablu detaşabil. Cablurile de legătură la periferic pot avea lungimi de 5m – 30 m.

Perifericele conţin o mufă pătrată de tip B, iar cablul care conectează perifericele la un distribuitor conţine o fişă de tip B la capătul care se conectează la periferic şi o fişă de tip A la capătul care se conectează la distribuitor. În acest fel, nu este posibilă conectarea incorectă a cablului.

• porturile FireWire (standard IEEE 1394), utilizate pentru conectarea la calculator a perifericelor digitale video - camere video, aparate de fotografiat. Porturile FireWire pot ajunge la viteze de transfer de 400 Mbps (pentru comparaţie, porturile USB în versiunea 2.0, lansate în 2002, pot ajunge la 480Mbps). Transferul este serial, ca şi la porturile USB. Diferenţa esenţială între FireWire şi USB rămâne faptul că USB poate conecta periferice doar la calculator, pe când FireWire permite şi conectarea de periferice între ele – de exemplu, două camere video pot comunica direct (peer-to- peer communication).


5/33

Figura 5.Conector FireWire şi locaşul corespunzător într-o cameră video. HowStuffWorks.

DISPOZITIVE PERIFERICE DE INTRARE

Tastatura Tastatura (keyboard), asemănătoare celei a unei maşini de scris, este folosită pentru a introduce date în calculator. Pe o tastatură uzuală se găsesc câteva zeci de taste (între 80 şi 110), reprezentate într-o matrice a tastelor; acestea reprezentă litere mari şi mici, cifre, semne ortografice, aritmetice, valutare, comerciale, precum şi taste cu funcţii speciale.

Figura 6.Matricea tastelor unei claviaturi. HowStuffWorks.

Tastatura, făcând parte din configuraţia minimă a oricărui calculator, serveşte pentru introducerea informaţiilor de orice natură – date, programe, comenzi. Tastaturile au evoluat o dată cu evoluţia calculatoarelor, de la cele mai diverse, spre o standardizare atât a funcţiilor acestora, cât şi a numărului de taste, a modului de simbolizare şi de organizare (dispunere) a acestora. Astfel o tastatură standard, pentru a putea realiza funcţiile pentru care este destinată, dispune de următoarele tipuri de taste: Taste alfa-numerice dispuse în zona centrală a tastaturii servesc pentru introducerea textelor alfa-numerice cifrele ( 0,1,…9), literele ( a,A,b,B,… z,Z), spaţiul ( bara de spaţiu Space);, a caracterelor speciale( $,%, @, !,?,…), şi a unor comenzi (caracterele alfabetice pot fi introduse în format majuscul sau minuscul); Taste numerice cu ajutorul cărora se introduc date numerice. Acestea sunt dispuse în două zone: un grup de taste numerotate de la 0 la 9 dispuse pe un singur rând deasupra tastelor alfabetice şi un alt grup simbolizate tot cu cifrele 0–9 având o dispunere matriceală, plasate în partea dreaptă a tastaturii (acestea sunt utilizate pentru introducerea rapidă a datelor, îndeosebi de către operatori cu rutină). Unele taste numerice au funcţii duble şi sunt simbolizate corespunzător. Taste funcţionale simbolizate cu F1, F2, …, F12, servesc pentru lansarea unor comenzi sau activarea unor funcţii diferite de la un produs software la altul.


6/33

Taste pentru deplasarea cursorului şi a textului pe ecran care grupează tastele cu săgeţi, tasta TAB şi tastele următoare:

PgDn – determină deplasarea înainte a textului cu o pagină-ecran; PgUp – face deplasarea înapoi a textului cu o pagină-ecran; HOME – mută cursorul în colţul din stânga sus, dacă se află pe prima coloană, indiferent de linie, sau mută cursorul la începutul liniei curente; END – poziţionează cursorul la sfârşitul liniei curente, sau în colţul din stânga jos, dacă se află pe ultima coloană a unei linii.

Taste pentru schimbarea funcţiei altor taste folosite individual sau apăsate în combinaţie cu una sau două taste:

CAPS-LOCK – este o tastă alternativă care face trecerea de la scrierea alfa-numerică cu majuscule (litere mari) la scrierea cu minuscule (litere mici) şi invers; SHIFT – are aceeaşi funcţie ca şi CAPS-LOCK însă are efect numai cât este ţinută apăsat; ALT – acţionată împreună cu alte taste determină generarea unei comenzi sau chiar a unor instrucţiuni de program CTRL – se utilizează în combinaţie cu alte taste pentru generarea şi transmiterea unor comenzi de control şi dirijare;

Taste pentru control şi corecţie Din această categorie fac parte tastele care servesc pentru corecţii într-un text afişat sau, pentru controlul unor funcţii ale sistemului cum sunt:

PAUSE/BREAK – suspendă temporar afişarea liniilor pe ecran sau, în asociere cu tasta CTRL, poate să suspende execuţia unui program. (Reluarea afişării sau execuţiei programului astfel întrerupt, se face acţionând o tastă oarecare); PRINT-SCRN – tipăreşte pe imprimantă conţinutul ecranului; ENTER – marchează terminarea unei linii introdusă de la tastatură (o comandă, o instrucţiune sau o linie de date) şi transmiterea acesteia către calculator, concomitent cu avansul la rândul (linia) următor; ESC – suspendă execuţia programului sau a comenzii curente şi face să se revină la pasul (ecranul) imediat anterior; INSERT – este o tastă alternativă care selectează fie modul de lucru INSERT, când orice caracter tastat se inserează în poziţia cursorului, fie modul de lucru EDIT, când caracterul tastat îl substituie pe cel din dreptul cursorului; DEL – şterge caracterul din dreptul cursorului; BACKSPACE – şterge primul caracter de la stânga cursorului.

Tastatura se comportă, în timpul lucrului, ca un mic calculator, în sensul că are capacitatea de a memora temporar o linie de date, o linie de comandă sau de instrucţiuni de program şi permite efectuarea corecturilor necesare, înainte de transmiterea acestora în memoria internă a calculatorului (înainte de acţionarea tastei ENTER). Acest lucru este posibil pentru că tastatura are un microprocesor propriu şi un buffer de memorie RAM. Fiecare tastă are asociat un cod numeric, care este un cod ASCII numit cod de scanare. Microprocesorul este capabil să sesizeze momentul apăsării unei taste şi momentul eliberării sale putând genera repetitiv codul de scanare al tastei menţinute în poziţia apăsat: grupează caracterele tastate câte două (16 biţi) şi le transmite spre calculator prin intermediul circuitelor de control ale tastaturii După modul cum sunt dispuse tastele alfabetice, tastaturile sunt standardizate în două tipuri: – tastatura de tip anglo-saxon la care tastele alfabetice încep cu literele


7/33

Q W E R T Y…; – tastatura de tip francez la care tastele alfabetice încep cu literele A Z E R T Y…; Tastaturile au un cod intern propriu care poate fi schimbat prin comenzi de configurare, în funcţie de particularităţile ţării în care se utilizează tastatura respectivă – Start �Control Panel �Regional settings.

Figura 7.Microprocesorul dedicat şi circuitele de control ale tastaturii. HowStuffWorks.

Legătura efectivă spre calculator este făcută printr-un conector ce poate fi de tip PS/2 sau de tip USB.

Figura 8.Conector de tip PS/2, utilizabil şi pentru tastatură. HowStuffWorks.

În domeniul tastaturilor există o preocupare marcată de adaptare a acestora la operatorul uman pentru a mări viteza de tastare şi a micşora numărul de erori. Figura de mai jos ilustrează câteva tipuri de tastaturi ergonomice, oferite de producători. De asemenea se impun tot mai mult tastaturi fără fir (wireless) care realizează legătura cu PC-ul prin unde electromagnetice.


8/33

Figura 9.Exemple de tastaturi ergonomice

Mouse–ul

Mouse-ul a trecut din categoria perifericelor opţionale, în categoria celor obligatorii, pe măsură ce au fost create programe şi sisteme de programe care sunt greu de manipulat fără mouse şi pe măsură ce au fost realizate anumite interfeţe grafice care-l ajută pe utilizator să se orienteze cu uşurinţă pe ecran.

Mouse-ul este un dispozitiv a cărui funcţionare se bazează pe corespondenţa dintre rostogolirea pe pad (suport plan, aşezat pe birou, pe care se mişcă mouse-ul) a unei bile şi mişcarea în consecinţă pe ecranul monitorului a unui marcaj mare cât o literă numit prompter de mouse. În acest fel utilizatorul poate aduce marcajul pe poziţia dorită de pe ecran. Apoi, folosind butoanele mouse-ului – în număr de două sau trei – el poate indica alegerea uneia sau alteia dintre comenzile afişate pe ecran sau poate produce defilarea textului pe ecran. Mouse-ul este folosit în acele programe care realizează pe monitor interfeţe utilizator prin intermediul tehnicii ferestrelor şi a casetelor de dialog (de exemplu în sistemele de operare Windows- aceste caracteristici descriu comunicarea cu programele prin interfaţa grafică utilizator (GUI).)

Figura 10.Faţa inferioară a mouse-ului. HowStuffWorks.

Partea vizibilă a sferei, prin modificarea punctului variabil de contact cu suprafaţa biroului, determină mişcarea prompter-ului pe ecran.

Un mic procesor interior mouse-ului interpretează semnalele venite de la senzori şi le codifică în octeţi, pe care îi trimite spre procesor.


9/33

Figura 11.Procesorul dedicat din interiorul unui mouse (Logitech). HowStuffWorks.

În felul acesta, mişcările mouse-ului pot fi transformate în mişcarea prompterului pe ecran. “Clic”-urile pe butoanele mouse-ului sunt receptate de cele două butoane laterale, aflate de o parte şi de alta a firelor.

Cu ajutorul mouse-lui se pot efectua patru operaţii:

– Operaţia de indicare (point); semnifică simbolul afişat pe ecran specific mouse-ului, având forme diferite în funcţie de programul în exploatare, poziţia lui pe ecran etc. şi constituie mijlocul de reper al opţiunilor;

– Operaţia clic (click) prin care se acţionează scurt un buton al mouse-lui; semnifică apăsarea şi apoi eliberarea rapidă a butonului din stânga sau dreapta mouse-ului având ca efect selectarea, activarea sau marcarea unei opţiuni, unui meniu, submeniu sau comenzi;

– Operaţia dubluclic (double click), prin care se acţionează scurt, de două ori succesiv un buton al mouse-lui; semnifică două clicuri de mouse care se succed la un interval foarte scurt, şi care conduc la lansarea în execuţie a unor programe sau execuţia unor comenzi simple;

– Operaţia de tragere (drag and drop), prin care se deplasează mouse-ul pe masa reală cu un buton acţionat. semnifică deplasarea mouse-ului ţinând butonul din stânga apăsat, având ca efect marcarea unui text, mutarea unor obiecte sau ferestre, copierea etc.

Rezultă că mouse-ul este util numai în măsura în care pe ecran există afişate anumite opţiuni din care se pot selecta şi activa cele necesare pe parcursul unei sesiuni de lucru. Utilizarea mouse-ului simplifică modul de operare prin tastatură, acesta putând cumula funcţiile mai multor taste: tastele de deplasare a cursorului, tasta ENTER, tasta ESC, tastele PgDn şi PgUp precum şi orice tastă funcţională (F1–F12) sau alte taste sau opţiuni afişate pe ecran. Unele modele de mouse (Intellymouse) dispun şi de o rotiţă între cele două butoane, pentru derularea rapidă a informaţiilor dintr-o fereastră ca şi când s-ar acţiona bara de defilare verticală. O inovație recentă în defilarea cu mouse-ul ,este o rotiță de derulare- înclinare care vă permite a defila pe ecran atât orizontal ( stânga / dreapta) și pe verticală ( sus / jos ) Capacitatea de a defila în ambele sensuri este la îndemână atunci când vizualizați documente largi ca o pagină Web sau foaie de calcul


10/33

Dupa tipul de senzor care face legatura intre mouse si suprafata de contact (ex. mouse pad), mouse-ul este clasificat in:

mouse cu bila, mouse optic, mouse laser. mouse wireless mouse biometric. După modul cum sunt conectate şi cum comunică cu calculatorul distingem trei tipuri de

mouse şi anume: 1. mouse serial(optic ,laser sau cu bilă), care se conectează la unul dintre porturile seriale sau

prin port USB , fiind mouse-ul cel mai utilizat şi acceptat de orice program; Un mouse optic utilizeaza o dioda cu emisie de lumina sau o dioda laser si diode foto care detecteaza miscarea dispozitivului pe suprafata mousepad-ului, spre deosebire de mouse-ul cu bila care foloseste o bila si doua rotite cu fante pentru detectarea miscarii. Mouse-ul optic functioneaza prin utilizarea unui senzor optoelectric pentru a face poze succesive la suprafata de contact. In timp, a fost posibila integrarea de procesoare de imagine din ce in ce mai puternice in mouse, devenind astfel posibil ca mouse-ul sa poata fi utilizat pe o multitudine de suprafete eliminand necesitatea unui mouse pad. Mousul optic lumineaza suprafata de contact utilizand: un LED, un senzor infrarosu Schimbarile dintre un frame si urmatorul frame sunt procesate de chip-ul procesorului grafic integrat in mouse care translateaza in miscare pe cele 2 axe utilizand un algoritm de calcul bazat pe optica. Spre deosebire de mousii cu bila, mousii optici nu au parti in miscare, astfel nefiind nevoie sa fie curatati. Singura exceptie este in cazul in care murdaria blocheaza senzorul optic. Cele mai multe mouse-uri optice au o rezoluție între 400 sau 800 dpi .(1600 dpi pentru jocuri) Mouse-ul laser utilizeaza o dioda infrarosu laser in locul unui led pentru a ilumina suprafata de contact. Mouse-ul laser a crescut in mod semnificativ rezolutia imaginilor. Acesta permite o viteza de 20 de ori mai mare decat un mouse optic clasic, la un consum de putere mai mic. Dimensiunea senzorului optic - 16 x 16 pixeli la 30 x 30 pixeli. Rata de reîmprospătare - 1500 - 6000 eșantioane pe secundă. Rata de procesare a imaginii - este o combinație intre dimensiunea senzorului optic și rata

de reîmprospătare: 0.486-5.8 megapixeli pe secundă. Viteza maximă - este viteza maximă cu care puteți muta mouse-ul și de a obține o urmărire

exacta. 16-40 cm pe secundă. 2. Mouse fără fir care comunică cu calculatorul prin intermediul unui semnal radio preluat şi

prelucrat de către o placă de interfaţă specială Dupa tehnologia prin care sunt transferate datele in mod wireless, mouse-ul poate fi: radio sau bluetooth.

3. Mouse cu placă de interfaţă proprie (numit şi mouse de magistrală) care se conectează la calculator prin intermediul unui conector de extensie,sau printr-un port special intern (fiind mai rar utilizat);

Cele mai multe mouse-uri au o rezoluție între 400 sau 800 dpi .(1600 dpi pentru jocuri) Ca şi în cazul tastaturilor se observă o preocupare deosebită a producătorilor pentru proiectarea unor mouse-uri ergonomice care să asigure comoditatea în timpul operării şi să nu obosească mâna operatorului. În plus sunt din ce în ce mai folosite mouse-uri fără fir (wireless) care uşurează munca utilizatorului micşorând numărul de cabluri de pe birou.


11/33

Figura 12.Exemple de mouse

Touchpad-ul este format dintr-o suprafaţă de lucru sensibilă la atingere, pe care utilizatorul poate deplasa degetul pentru a muta cursorul pe ecranul calculatorului. Dispozitivul este dotat cu două taste care corespund celor două butoane ale mouse-ului.

Trackball-ul este format dintr-o bilă dispusă între două role plasate perpendicular, care translatează mişcarea bilei în mişcări pe orizontală şi pe verticală, pe ecran. Spre deosebire de mouse, unde carcasa dispozitivului se deplasează pe o suprafaţă, în cazul trackball-ului carcasa este fixă, iar bila este mişcată cu mâna. La fel ca şi mouse-ul, are butoane pentru a executa diferite acţiuni.

Figura 13 Trackball

Joystick-ul este un dispozitiv format dintr-o bază pe care sunt montate o manetă şi mai multe butoane de control. Prin acţionarea butoanelor de control se declanşează diferite evenimente pe ecran, iar prin mişcarea manetei în diferite direcţii, se deplasează un obiect pe ecran.


12/33

Figura 14 Joystick

Scannerul

Scanner-ul reprezintă un echipament opţional în cadrul unui sistem de calcul, ce lucrează în spaţiul de culoare RGB(Red Green Blue), cu ajutorul căruia originalele color sau alb-negru sunt transformate prin digitizare în fişiere ce pot fi prelucrate de programe de specialitate sau integrate împreună cu text în programe de paginare. Imaginea pe care o citeşte scanerul este o suprafaţă formată din puncte. Fiecare punct este definit printr-un cod de culoare, obţinându-se versiunea digitală a imaginii.

Scanere flatbed, de asemenea, numite scanere de birou, sunt cele mai versatile şi utilizate .

Scanerele Sheet-fed sunt similare cu scanere flatbed numai că documentul este mutat prin faţa capului de scanare care este imobil.

Scanere mobile utilizează aceeaşi tehnologie de bază, ca un scaner flatbed, Acest tip de scaner de obicei nu oferă o calitate bună a imaginii. Cu toate acestea, poate fi util pentru captarea rapidǎ de text.

Scanerele cu tambur sunt utilizate de către industria de publicare pentru a capta imagini

incredibil de detaliate . Ei folosesc o tehnologie numita tub fotomultiplicator ( PMT ) .

Scannerul este un dispozitiv de intrare prin care pot fi citite imaginile grafice (fotografii, desene, texte )tipărite pe hârtie. Imaginea de scanat este pusă pe suprafaţa transparentă a dispozitivului si apoi "citită" prin metode electrooptice prin deplasarea cititorului de-a lungul ei.

Figura 16.Scanner fix


13/33

Cu ajutorul unui sistem de senzori, scanner-ul preia imagini pe care le scanează (operaţia se mai numeşte şi digitalizare) şi le transmite calculatorului care le memorează, sub forma unor fişiere, după care acestea pot fi supuse prelucrării.

Senzorii scanerului se numesc celule CCD (Charge Coupled Device), care sunt de fapt

condensatori încărcaţi electric şi sensibili la lumină La scannerele existente pe piaţă, o celulă CCD

poate recunoaşte până la 2048 de trepte de luminozitate Operaţia de scanare constă în împărţirea

imaginii în puncte individuale numite pixeli, prin luminarea imaginilor, care sunt apoi percepute

prin intermediul senzorilor, în funcţie de intensitatea luminii. Intensitatea luminii depinde, la

rândul ei, de conturul şi luminozitatea imaginii scanate.

Figura 15. Modul de funcţionare al scanner-ului (http:// www.howstuffworks.com)

O sursă de lumină dedesubtul imaginii/documentului iluminează suprafaţa acesteia.

1. Cu ajutorul unui motoraş captatorul CCD este deplasat şi astfel captează lumina reflectată de

document/imagine.

2. Această lumină, cu ajutorul unui sistem de oglinzi, este focusată spre o lentilă, care, la rândul

ei,

3. transmite fascicula luminoasă spre o diodă fotosensibilă. Aceasta transformă lumina în curent

electric. Intensitatea curentului depinde de intensitatea luminii reflectate.

4. Convertorul analog digital stochează fiecare valoare de curent ca un pixel digital

reprezentând o arie neagră sau albă.


14/33

• Scannerele mai sofisticate pot transforma curentul în tonuri de gri. Un scanner color transmite

lumina prin filtre (roşu, verde şi albastru, separat fiecare) pentru a obţine tonurile de culoare

produse de acestea. Apoi, informaţiile sunt transmise calculatorului unde sunt traduse astfel

încât să fie inteligibile cu un program de editare.

După scanare, suportul software permite vizualizarea imaginii pe ecran, mărirea,

micşorarea, modificarea şi reproducerea ei pe un dispozitiv de ieşire (plotter sau imprimantă).

Imaginea pe care o citeşte scannerul este o suprafaţă formată din puncte, fiecare punct fiind

definit printr-un cod de culoare, şi coordonatele sale.

.Cu ajutorul unui software adecvat imaginile digitalizate sunt transmise calculatorului pentru

prelucrare. Prelucrarea ulterioară poate consta în finisarea contururilor, redimensionare, mutare,

rotire, colorare, umbrire,suprapunere etc. Principalele caracteristici care definesc performanţele

unui scanner şi calitatea imaginilor scanate sunt:

– rezoluţia; – viteza de scanare;

– numărul de culori, reprezintă setul de culori care pot fi codificate de scanner;

– calitatea software-ului utilizat. Rezoluţia este dată de numărul şi mărimea celulelor de citire CCD, şi se exprimă în număr de pixeli pe inch sau dots per inch prescurtat dpi. Cele mai răspândite scannere au rezoluţii de 200, 300 şi 600 pixeli/inch.Imaginea scanată este cu atât mai fidelă, cu cât rezoluţia este mai bună. O îmbunătăţire a rezoluţiei presupune implicit creşterea densităţii de pixeli şi micşorarea dimensiunii acestora. Pentru scanarea unor imagini color s-a ajuns până la rezoluţii de 4800 sau 9600 dpi. Viteza de scanare depinde de o serie de factori dintre care mai semnificativi sunt următorii: – viteza de reîncărcare a celulelor CCD în timpul scanării, care la rândul ei depinde de tehnologia de fabricaţie a acestor condensatori; – numărul de treceri, atunci când se scanează imagini color (pentru scanere la care principiul de percepere a culorilor are la bază repetarea scanării); – tipul şi mărimea imaginilor scanate, ştiut fiind că o imagine cu multe detalii şi nuanţe va încetini viteza, întrucât sesizarea fiecărui detaliu necesită timp suplimentar şi treceri repetate.

Încercările de îmbunătăţire a rezoluţiei, prin creşterea numărului de senzori, conduc implicit la scăderea vitezei de scanare. Cele două caracteristici, rezoluţie şi viteză se află într-un raport invers proporţional.

Scanner-ele pot fi utilizate şi pentru a introduce textul imprimat de pe un suport grafic în memorie sub formă de fişier text care poate fi apoi prelucrat cu un procesor de texte. Pentru aceasta scanner-ul trebuie să fie însoţit de produse software de tipul OCR (Optical Character Recognition- recunoaştere optică a caracterelor).

Tehnologia OMR (Optical Mark Recognition) permite utilizatorului să citească căsuţele de validare - care este semnul aplicat în spații predefinite . Aceasta tehnologie poate fi extrem de utilă


15/33

pentru a automatiza corectarea documentelor de examen. Software specializat , împreună cu OMR poate automatiza complet verificarea , marcarea și clasificarea documentelor de examen .

Cu tehnologia ICR (Intelligent Character Recognition) este posibil să se recunoască date manuscris( în modul fără restricții sau constrâns )atunci când există , de obicei, spațiu între caractere . Acesta poate fi folosit pentru introducerea formularelor direct în calculator .

Tehnologia BCR (Bar Code Reader) permite recunoașterea codurilor de bare imprimate pe produsele cu amănuntul , precum și , decodarea conținutul lor

Microfonul este singurul aparat electroacustic capabil să capteze oscilaţiile sonore naturale. Microfoanele captează semnalele produse în spaţiul înconjurător transformând oscilaţiile acustice (mecanice) în oscilaţii electrice, obţinându–se la bornele acestora semnale electrice de audiofrecvenţă.

DISPOZITIVE PERIFERICE DE IEŞIRE

Plotter Plotterul este un dispozitiv de ieşire care permite trasarea unui desen sau alte reprezentări

grafice (litere) prin deplasarea comandată, pe două direcţii a unuia sau mai multor dispozitive de scriere (cu pastă sau cerneală). El produce pe hartie o imagine vectoriala ,nu pixel cu pixel. Dispozitivul este foarte util pentru trasarea desenelor,schitelor, diagramelor, având avantajul că se pot trasa orice fel de curbe în mai multe culori. În prezent este înlocuit cu bune rezultate de imprimantele grafice. Au apărut, o serie de echipamente multifuncţionale, un scanner-plotter fiind ilustrat în figura de mai jos:


16/33

Figura 17 Dispozitiv multifuncţional simultan scanner şi plotter

Monitorul

Este dispozitivul care permite vizualizarea rapidă a rezultatelor date de calculator. Principiul de afişare al imaginii este cel de la televizor: ecranul conţine un număr de puncte (pixeli) care, prin culoarea pe care o primeşte fiecare, formează o imagine. Punctele sunt aşezate pe linii şi coloane; pot fi, de exemplu, 1024 de linii şi 768 de coloane, adică un total de 786 432 puncte. Spunem în acest caz că rezoluţia este de 1024x768. O imagine constă, în exemplul considerat, din 786432 de perechi (punct + culoare ataşată). Afi şarea informatiilor pe ecranul unui calculator se realizeaza prin intermediul placii grafice si a driver-ului grafic asociat acesteia Placa grafica sau adaptorul de ecran este componenta hard a calculatorului, care asigura gestiunea memoriei ecran (RAM video) si controlul monitorului video. Driverul grafic este componenta software care comanda placa grafica Memoria ecran apartine placii grafice, ea pastreaza informatiile care se afiseaza „instantaneu” pe ecran ( in realitate imaginea de pe ecran este generata de aproximativ 60 de ori pe secunda). Memoria ecran poate fi adresata ca o memorie obisnuita. Placa grafica trateaza ecranul in doua moduri: text si grafic. In modul text, fiecare caracter care urmeaza sa apara pe ecran este pastrat in memoria ecran pe doi octeti:

• 1 primul contine codul ASCII al caracterului; • 2 al doilea cuprinde caracteristicile caracterului : culoare, iluminare, culoarea fondului,

clipire. In modul grafic, memoria ecran cuprinde pentru fiecare pixel (element de imagine) de pe ecran un cod reprezentat pe biti, prin care se determina culoarea pixelului. Datorita acestui mod de codificare memoria ecran poate cuprinde imaginea codificata a mai multor ecrane. Zona din memoria ecran necesara pentru memorarea unui ecran se numeste pagina video.

Caracteristicile unui monitor sunt:

1. Tipul tehnologic : ecran cu cristale lichide (LCD) sau cu tub catodic (CRT)

2. Calitatea este dată de rezoluţie care reprezintă numărul puncte individuale de culoare,

cunoscut sub numele de pixeli ai ecranului, unde un pixel este un punct de pe ecran.

Rezoluţia se referă la numărul de pixeli, de pe un ecran. Rezoluţia este exprimată prin


17/33

identificarea numărul de pixeli de pe axa orizontală (rânduri) şi numărul de pe axa

verticală (coloane), cum ar fi 800x600.

3. Rezoluţia este afectată de o serie de factori, inclusiv dimensiunea ecranului , adicǎ

dimensiunea diagonalei (între 14 şi 21 de inch, între 36 şi 54 de cm)

4. numǎrul de culori

In tabelul de mai jos sunt prezentate principalele tipuri de monitoare:

Tip monitor Rezoluţie Număr de culori

VGA 640 x 480, 16

SVGA 800 x 600

1024 x 768

256

256

XGA 1.024 x 768 65.536

După trecerea, acum cca. 30 de ani, de la monitoarele care afişau doar text la cele grafice, culorile şi rezoluţia imaginilor de pe monitor au avut o dinamică remarcabilă, prin diverse tehnologii (IBM): CGA (Color Graphics Adapter, 1981) ce afişa patru culori pe un total de 64000 de pixeli (320 x 200); EGA (Enhanced Graphics Adapter, 1984) avea 16 culori şi o rezoluţie de 640 pe 350 pixeli; VGA (Video Graphics Array, 1987), încă utilizată (256 de nuanţe de culori); XGA (Extended Graphics Array, 1990), cu 65536 de nuanţe pentru o rezoluţie de 1024 x768 de puncte şi cu 16800000 de nuanţe la o rezoluţie de 800x 600 pixeli.

5. Imaginile se succed pe ecran cu o anumită frecvenţă ( rata de reîmprospătare. ) (spre exemplu, 60 de hertzi, adică imaginea se schimbă de 60 de ori pe secundă )Caracteristicile imaginii afişate de monitor pot fi ajustate printr-o fereastră de dialog la care se ajunge prin meniul Control Panel / Display.


18/33

Figura 18.Copie-ecran cu fereastra de dialog pentru alegerea opţiunilor legate de monitor (Display Properties).

În fundal, fereastra de dialog Control Panel pentru calculatorul de tip laptop Thinkpad / IBM .

Imprimanta

- Este dispozitivul care afişează informaţiile din calculator pe suport de hârtie. Principalele caracteristici ale unei imprimante sunt viteza de tipărire (în pagini pe minut=ppm si caractere pe secunda =cps ) şi rezoluţia(dpi=dots per inch).

- Imprimantele sunt de mai multe tipuri după tehnologia de imprimare (cu impact, fara impact); ele pot imprima în alb-negru sau color. O parte importantă a costurilor legate de folosirea unei imprimante poate fi alcătuită de costul consumabilelor (cerneală, toner).

In tabelul de mai jos sunt prezentate principalele tipuri de imprimante:

Tip

imprimantă

Caracteristici Domenii de

utilizare

Jet de

cerneală

(fara

impact)

- culori de bună calitate;

- preţ scăzut;

- rezoluţie 300 dpi;

- preţ mediu consumabile.

Uz individual şi

pentru domenii

fără pretenţii

ridicate.


19/33

Laser (fara

impact)

- culori de foarte bună calitate;

- preţ ridicat;

rezoluţie 600 dpi;4MB printer

RAM

- preţ mic consumabile.

Lucrări de foarte

bună calitate.

Termică

(fara

impact)

- culori de foarte bună calitate;

- preţ ridicat;

- preţ mare consumabile.

Grafica de foarte

bună calitate.

Matricială

(cu impact)

- preţ scăzut;

- rezoluţia funcţie de numărul

de ace;50-500 cps

- preţ foarte redus pentru

consumabile

Documente

financiar–

contabile.

Figura 19.Interiorul unei imprimante laser color (Tektronix). HowStuffWorks.


20/33

Figura 20.Traseul unei pagini într-o imprimant ǎ laser

HowStuffWorks

ECHIPAMENTE PERIFERICE DE INTRARE-IEŞIRE Modem

Modem-urile sunt dispozitive hardware care permit calculatorului să converseze cu alte calculatoare prin intermediul liniilor telefonice sau de alta natură (de exemplu cablu TV). Aceste dispozitive fac posibilă legarea calculatoarelor din reţele locale de calculatoare personale, de minicalculatoare sau mainframe şi realizarea schimbului de fişiere la distanţă.


21/33

. Principiul comunicaţiei cu MODEM-uri Calculatoarele utilizează intern semnale electrice digitale, iar transmisia de mesaje între calculatoare, utilizând linii telefonice, este realizată prin semnale analogice Procesul modificării frecvenţei undelor analogice este denumit modulaţie de frecvenţă (Frequency Modulation – FM) sau, simplu, modulaţie.

Semnal analogic de frecvenţǎ joasǎ

Semnal analogic de frecvenţǎ înaltǎ

Semnal digital pentru 1 Semnal digital pentru 0


22/33

Limbajul digital format din 1 şi 0 (deschis/închis) este translatat de modem în semnale analogice din una din diferitele frecvenţe care pot fi transmise pe linia telefonică. Această transformare de semnal este cunoscută sub numele de modulare. La receptorul final, procesul este inversat, iar tonul, denumit purtătoare, care soseşte este convertit înapoi în codul digital al calculatorului. Această transformare de semnal este cunoscută sub numele de demodulare, din cele două nume rezultând cel de MODEM. Modem-urile pot fi interne, sub forma unei plăci de extensie instalată într-un slot de extensie, sau externe, sub forma unui dispozitiv care se cuplează la unul din porturile calculatorului (COM, LPT sau USB).

a. Fax-modem-uri Fax-modemurile au apărut ca o opţiune suplimentară a modemuri-lor, utilizate iniţial pentru conectarea calculatorului la reţele şi ca rezultat al cererii foarte mari pentru serviciul de fax din lumea afacerilor, combinată cu costul foarte mic de ataşare a funcţiilor de fax la un modem modern. Aproape toate modemurile de mare viteză moderne includ facilităţi interne de fax. Cu ajutorul programelor software pentru compunerea, recepţia şi gestiunea fax-urilor, expedierea unui fax cu ajutorul calculatorului este foarte simplă, ieftină şi sigură. Din punct de vedere al software-lui şi hardware-lui majoritatea produselor utilizate pentru gestiunea faxurilor pun la dispoziţie servicii privind compunerea, transmiterea, recepţionarea, vizualizarea şi monitorizarea faxurilor împreună cu dialogul vocal (robot). Sistemul de operare Windows pune la dispoziţie o aplicaţie pentru trimiterea, recepţionarea şi gestionarea faxurilor. Interfaţa aplicaţie Fax Console .

b. Data-voice modem

Figura 21Data-voice modem Placa de sunet (sound card), folosită pentru înregistrarea şi redarea sunetului prin convertirea semnalului analogic (continuu) în formă digitală (discontinuă, dar o discontinuitate insesizabilă la audiţie) şi reciproc. Touchscreen

Un touchscreen este un ecran LCD, peste care stă o componenta sensibilă la atingere, numită digitizer. Există în telefoane, tablet-PC-uri și chiar și ecrane (necesită instalarea unui driver). Camera web

Dispozitive de memorare externă Hard- discul


23/33

Figura 22.Unitate de disc dur Western Digital (în carcasă şi desfăcută); disc dur şi capul

de citire (în formă de săgeată). HowStuffWorks.

Figura 23 Unitate de hard-disc desfăcută

Discul dur, sau hard-diskul a fost introdus pentru prima dată de către firma IBM sub denumirea de disc Winchester Capetele de citire/scriere şi braţele de susţinere sunt sigilate împreună cu platanele metalice pentru a fi protejate la praf sau diverse alte particule ce pot influenţa ulterior mecanismul extrem de fin de citire/scriere. Există, de regulă, o pereche de capete de citire/scriere pe fiecare platan (unul deasupra şi unul dedesubt) iar capetele de citire/scriere se deplasează împreună.

Dimensiunea stratului de oxid de pe suprafaţa platanului este de aproximativ 2,5 µm iar capul de citire/scriere se deplasează deasupra sau dedesubtul platanului la o distanţă infimă, de numai 0,5 µm (. Pentru a intelege mai bine, un fir de par uman este de aproximativ 50 µm microni, Daca bratul s-ar afla la o distanta prea mare de disc, ar polariza si spatiul de langa locul unde trebuie. Din acest motiv hard disk-urile sunt foarte sensible la socuri, mai ales cand sunt pornite. In


24/33

momentul in care calculatorul este oprit, bratul de citire / scriere este retras intr-un loc special,cilindrul de parcare,pentru a nu lovi platanul in urma unor posibile socuri.)

Suportul de memorie al discului dur funcţionează pe baza fenomenului magnetic. Capetele de citire / scriere sunt puse in miscare de catre un motor pas-cu-pas. Capetele de scriere / citire sunt electromagneti care efectueaza conversia semnalelor electrice in campuri magnetice si invers. Fiecare bit de date este inregistrat pe disc utilizand o anumita metoda de codificare, bitii fiind translatati in secvente de tranzitii de flux. Din pricina densitatii ridicate de inregistrare este important sa nu existe interferente intre campurile magnetice alaturate. De aceea, campurile magnetice inregistrate au o intensitate redusa. Pentru cresterea densitatii de inregistrare, intensitatea acestor campuri trebuie redusa si mai mult, motiv pentru care capetele de citire / scriere trebuie sa fie mai sensibile. Din acest motiv se utilizeaza circuite speciale de amplificare pentru conversia impulsurilor electrice slabe generate de capetele de citire / scriere in semnalele care reprezinta datele citite de pe disc. Deoarece suprafata alocata unui bit este extrem de redusa (0,1 x 2 microni), capul trebuie mentinut la o distanta suficient de mica pentru a putea detecta campurile magnetice slabe. La o viteza de 5400 – 10000 de rotatii pe minut capul nu poate fi in contact cu suprafata si in acelasi timp nu se poate indeparta de acesta la o distanta mai mare de o fractiune de micron. O asemenea distanta este mai mica decat lungimea de unda a luminii vizibile. Datorita efectului planar, capul de citire “pluteste” deasupra discului, la o distanta determinata de viteza de rotatie, forma capului si tensiunea arcului. Chiar daca suprafata nu este perfect plata, capul va urmari neregularitatile.

Discul dur este o memorie nevolatilă ce joacă un rol fundamental în calculatoarele uzuale, datorită

1. vitezei relativ mari de transfer al datelor (40 MB/s - 120 MB/s mega-octeţi pe secundă) 2. întârzierea între momentul cererii de citire a unui fişier de pe discul dur şi trimiterea

primului octet din fişier spre calculator este de numai 10-20 mili-secunde. şi 3. capacităţii mari de memorare (10-200 Giga-octeţi )

Datorită acestor caracteristici, discul dur este esenţial în mecanismul memoriei virtuale (o zonă a discului dur este tratată ca şi cum ar face parte din memoria RAM). Unitatea de hard disc are viteză de funcţionare de cel puţin zece ori mai mare decât cea a unei unităţi de floppy disc (3600 RPM rotaţii pe minut), dar actualmente viteza de rotaţie este de 7200 RPM, 10000 RPM şi chiar 15000 RPM Conectarea la magistrala principalǎ se face :

• IDE (Intelligent Drive Electronics) de la firma Compaq • interfaţa SCSI (Small Computer System Interface,)

Formatarea discurilor magnetice

Pentru a deveni utilizabil un disc trebuie sa fie formatat. Formatarea discului are urmatoarele faze:

1. Formatare fizica sau de nivel inferior;în timpul formatarii fizice, feţele se împart în piste ,apoi pistele discului sunt impartite in sectoare. Un sector are, de regulă, 512 octeţi. Unele hard-diskuri au 17 sectoare pentru fiecare pistă şi 980 de piste pe o suprafaţă Mulţimea tuturor pistelor de pe toate platanele care sunt la aceeaşi distanţă de axul de rotaţie.se numeşte cilindru

Accesul la informaţia de pe un hard-disc se realizează prin specificarea către controller-ul de hard-disk a numărului de cilindru, sectorul şi capul de citire-scriere ce trebuie accesat


25/33

Figura 24. Formatarea discurilor magnetice

2. Parti ţionarea ,specifică doar hard discului

Partitionarea este necesara deoarece hard disk-ul a fost proiectat pentru a putea fi folosit cu mai multe sisteme de operare. Partitionarea permite ca mai multe sisteme


26/33

de operare, de tipuri diferite, sa utilizeze un singur hard disk, sau ca un singur sistem de operare sa foloseasca discul impartindu-l în mai multe volume de disc sau mai multe unitati logice de disc, numite partiţii. In cadrul granitelor acestor partitii, discul poate fi formatat si structurat logic, astfel incat sa corespunda cerintelor unui anumit sistem de operare, impreuna, toate partitiile de pe disc pot ocupa intregul disc sau pot lasa parti din el libere. Nu este obligatoriu ca un disc sa contina mai multe partitii; de fapt, majoritatea discurilor nu au decat o singura partitie, cea de tip MS-DOS.

O partitie de disc este o parte de disc, careia sistemul de operare îi atribuie o adresa logica notata cu o majuscula: C: D : E: F:etc. Softul de partionare înscrie pe primul sector al hard disk-ului, numit sector de boot, un program general de initializare si un tabel de partitionare care contine:

� dimensiunea discului,

� numarul de partitii,

� dimensiunea si pozitia fiecarei partitii. Pe orice disc partitionat, nu exista decat o singura partitie activa la un moment dat.

Fiecare partitie are propriul sau program de initializare, care este adecvat cerintelor sistemului de operare pentru care este creata acea partitie. Programul general de initializare studiaza tabelul de partitionare pentru a vedea care dintre partitii este cea activa si lanseaza apoi programul de initializare corespunzator acelei partitii.

In vederea partitionarii hard disk-ului, sistemul de operare dispune de un program numit FDISK. Majoritatea calculatoarelor sunt livrate în prezent cu discul deja partitionat precum si cu unele aplicatii gata instalate.

3. Formatare logica sau de nivel superior.

Formatarea logica reprezinta adaptarea discului la cerintele sistemului de operare. Formatarea logica scrie structurile de date care ii permit sistemului de operare sa gestioneze spatiul pe disc, fisierele si chiar zonele defecte, astfel incat acestea din urma sa nu creeze probleme.

In cazul discurilor flexibile, ambele operatii de formatare, fizica si logica, sunt executate de comanda FORMAT. Formatarea logica scrie structurile necesare pentru gestionarea fisierelor si informatiilor. Formatarea logica a hard disk-ului se realizeaza cu comanda FORMAT:C

Comanda FORMAT imparte discul in doua zone:

1. o zonă de sistem, foarte mica (ocupa 2% din suprafata discului) pe care sistemul de operare o foloseste pentru a pastra informatii esentiale despre disc;

2. o zonă de date care ocupa cea mai mare parte a discului si care este folosita pentru stocarea datelor. Fisierele sunt stocate in sectoare a câte 512 octeti, iar sectoarele sunt alocate fisierelor in clustere complete

Zona de sistem este divizata in 3 parti:

a. zona de boot (sectorul 1, pista zero). care contine programul de incarcare a sistemului de operare in memoria calculatorului


27/33

b. tabela de alocare a fisierelor FAT (File Allocation Table) care tine evidenta datelor stocate in zona de date a discului,(pentru a sti ce procent din disc a fost ocupat si ce procent mai este liber inca.) Pentru a gestiona spatiul disponibil pe disc, sistemul de operare il divizeaza in unitati logice numite unitati de alocare a spatiului pe disc sau cluster-e.

Un cluster este cea mai mica portiune de disc pe care sistemul de operare o poate aloca unui fisier la scriere. Un cluster este alcatuit din unul sau mai multe sectoare, indiferent de dimensiunea clusterului, sistemul de operare imparte zona de date a discului in clustere, pe care le foloseste ca unitati ale spatiului alocat pentru fisiere.

Figura 25 A) Piste, B) Sector de piste, C) Sectoare, D) Clustere

Un fisier poate fi raspandit pe tot discul in clustere care nu sunt alaturate, deoarece sistemul de operare cand scrie pe disc incepe intotdeauna prin folosirea sectoarelor eliberate cel mai recent. Daca fisierul nu incape in spatiul liber astfel selectat, sistemul de operare scrie restul fisierului in blocul de sectoare libere imediat urmator, dinspre pistele exterioare spre cele interioare. Acest mod de scriere poate duce la fragmentarea discului. Prin repetarea acestei proceduri, la un moment dat, toate fisierele de pe disc sunt impartite in zone amestecate intre ele. Acest lucru nu ridica probleme la scriere. Problema este la citire: fisierul trebuie refacut din 50 sau 100 zone imprastiate pe tot discul. Cand un disc este foarte fragmentat, viteza lui de lucru scade, deoarece unitatea de disc trebuie sa mute constant corpul de citire/scriere din loc in loc. In plus, in cazul unui accident, fisierul astfel fragmentat este dificil de recuperat. De aceea, este bine sa se defragmenteze periodic discul, ceea ce duce la cresterea performantelor sale la citire si la scriere


28/33

Figura 25 Memorarea unui fişier pe hard disk

.

c. Ultima componenta a zonei de sistem a discului este directorul rădăcină(root directory). Un director rădăcină(tine evidenta fisierelor stocate pe disc. Pentru fiecare fisier exista o intrare de director care inregistreaza numele fisierului, extensia fisierului, dimensiunea lui exprimata in bytes (octeti) ,data si ora la care s-a operat ultima schimbare in fisier. Directorul radacina lucreaza ca un simplu tabel cu intrari pe 32 de octeti, care descriu fisierele.Toate aceste componete ale intrarii directorului pot fi vizualizate. In afara acestora, mai exista inca doua informatii invizibile despre fisier, care se inregistreaza in intrarea directorului: numarul clusterului care contine inceputul fisierului şi atributele fisierului.

In cazul hard disk-urilor, atat formatarea logica cat si formatarea fizica sunt realizate de producatorul discului.

Discul flexibil( Floppy discul ) , de capacitate medie (în mod uzual, 1,44 Mega-octeţi).


29/33

Figura 26.Împărţirea discului în piste (cercuri concentrice) şi sectoare (în galben). HowStuffWorks.

Toate calculatoarele posedă o unitate de citire a discurilor flexibile

Capacitatea discurilor flexibile depinde de tipul discului şi densitatea de înregistrare, din acest

punct de vedere sunt:

Discul cu dublă densitate (DD), cu o capacitate de 720 KB

Discul cu înaltă densitate (HD), cu o capacitate de 1,44 MB;

Discul cu foarte înaltă densitate (ED), cu o capacitate de 2,88 MB.

Unitatea de disc flexibil are, între alte componente, capete de citire / scriere (câte unul pentru

fiecare faţă a discului) şi un motor ce roteşte discul.

Figura 27.Capetele de citire (sub etichetă) ale unităţii de disc flexibil.

HowStuffWorks.

Discul compact CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory)

• Reprezintă un tip foarte popular de mediu de stocare movibil ce a fost conceput iniţial pentru înmagazinare de date audio dar care s-a extins rapid în lumea calculatoarelor personale ca suport pentru stocarea datelor.


30/33

• Succesul CD-ROM-ului poate fi atribuit capacităţii de stocare, durităţii şi,nu în ultimul rând, preţului redus. Datorită răspândirii acestui format de stocare, unităţile de CD-ROM reprezintă echipamente standard prezente pe majoritatea calculatorelor personale.

• A devenit, odată cu creşterea dimensiunilor programelor de firmă, o formă obişnuită de distribuire a software-ului comercial.

• CD-urile au un diametru de 120 mm, 1,2 mm grosime şi pot stoca până la 800 MB de informaţie. Ele sunt construite dintr-un strat de plastic, un strat de metal reflectiv şi un înveliş de lac.

• CD-urile reprezintă un mediu optic de stocare diferit de mediile magnetice de genul floppy disk, hard disk sau discuri Zip.

Figura 28.Memorarea datelor pe disc compact se face în spirală, spre deosebire de

discul flexibil. HowStuffWorks.

• Viteze de citire o Viteza de citire a unei unităţi CD-ROM determină rata de transfer a informaţiei de la

CD-ROM la calculator. În principiu, cu cât viteza de citire este mai mare, cu atât transferul datelor este mai rapid. Viteza de citire a unei unităţi CD-ROM este multiplu de 150 KB şi este succedată de un “x”. O unitate CD-ROM cotată cu viteza de citire 1x înseamnă că citeşte datele cu o viteză de 150 KB pe secundă.;un CD-ROM 10x citeşte 1500KB pe secundă

o Fluxurile de date de pe un CD (video) pot necesita viteze de minim 12x. De asemenea, rata de citire a unui CD-ROM nu este totdeauna uniformă. O unitate CD-ROM 100x poate ajunge la această viteză în apropiere de centrul CD-ROM şi doar la viteza 40x pe pistele exterioare


31/33

Figura 29.Interiorul unei unităţi de citire pentru Disc Compact. De la stânga la dreapta: locaşul

discului şi motorul pentru disc; dispozitivul pentru citire cu laser; dispozitivul de poziţionare a razei

laser, cu motorul aferent. HowStuffWorks.

CD-R(Compact Disk Recordable) Iniţial,memorie exclusiv citire (ROM), discul compact este astăzi şi suport reutilizabil (dispozitivul

periferic numindu-se CD-Writer – unitate de scriere pentru CD).

Inscripţionarea CD-urilor (CD-R Compact Disk Recordable)

Figura 30. Secţiune printr-un disc CD-R.

Discurile CD-R sunt formate dintr-un substrat de policarbonat, ca şi discurile CD obişnuite, peste care se aplică un strat special de înregistrare, bazat pe o vopsea fotosensibilă. Peste acest strat se aplică un strat reflectorizant de metal (un aliaj de aur sau argint), şi în final un strat protector de plastic În momentul de faţă există două tipuri de CD recordere:

1. CD-R (Compact Disk Recordable) reprezintă prima tehnologie apărută la CD-urile comerciale produse în cantităţi mari. Această tehnică produce adâncituri pe CD ce sunt citite de razele laser. Tehnologia CD-R foloseşte altă strategie pentru scrierea informaţiei pe CD. Mediul CD-R adaugǎ un strat special de înregistrare, bazat pe o vopsea fotosensibilă. între stratul reflectorizant de metal (un aliaj de aur sau argint) şi cel de plastic cu rol protector. Acest strat de vopsea este translucid şi permite luminii să ajungă la stratul de metal de unde se reflectă înapoi. Atunci când o unitate CD-ROM scrie informaţii pe un mediu CD-R foloseşte un laser pentru a arde zone în stratul de vopsea pentru a crea pete opace, care nu reflectă lumina. Aceste zone topite sunt opace şi nonreflective Atunci când CD-ul este citit, ansamblul laser recepţionează reflecţiile doar din zonele translucide. Această suprafaţă transformă reflecţia /nonreflecţia în biţi de date. Sunt folosite două lasere: unul de citire şi unul de scriere. O unitate CD-R cu caracteristicile 24x/40x are o viteză de scriere de 24 x şi una de citire de 40x.

2. CD-RW (Compact Disk ReWritable).. Ca şi unităţile CD-R, unităţile CD-RW necesită utilizarea unui tip special de disc. Mediul CD-RW este diferit în sensul că include un strat modificator de stare între straturile de


32/33

plastic şi cel de metal Acesta este compus din anumite elemente chimice care îşi modifică starea fizică la anumite temperaturi. Când raza laser de scriere este folosită pentru a scrie informaţii pe disc, zone ale amestecului sunt topite prin supraîncălzire şi menţinute în această stare printr-o r ǎcire rapidǎ La unităţile CD-RW apare cea de-a treia rază laser: aceea de ştergere. Raza de ştergere este utilizată pentru a aduce înapoi în stare cristalină amestecul. O unitate CD-RW are caracteristicile 24x/12x/40x are o viteză de scriere de 24x, are o viteză de rescriere12x şi de citire de 40x

DVD (Digital Versatile Disk) DVD (Digital Versatile Disk) reprezintă cea mai nouă tehnologie bazată pe tehnologia de tip CD-ROM. Discurile video digitale, aşa cum se mai numesc (datorită intenţiei iniţiale cu care au fost create, aceea de stocare a filmelor), încep treptat să preia locul şi rolul unităţilor CD-ROM şi CD-RW Un disc DVD are aceeaşi dimensiune fizică precum CD-ROM-ul dar poate stoca o cantitate mult mai mare de informaţie. Capacitatea de a stoca mai multă informaţie provine de la faptul că oferă mai mult spaţiu de stocare printr-o tehnică de stocare de mai mare densitate şi accesul la mai multe straturi fizice pe acelaşi mediu.

Ca şi în cazul CD-ROM-ului, iniţial a apărut varianta DVD-ROM doar citită ca modalitate de stocare pentru filme şi jocuri pentru calculator cu facilităţi grafice deosebite Ulterior, discurile DVD-RW (reinscriptibile) au apărut disponibile pentru aplicaţii audio DVD-ROM este o memorie exclusiv citire asemănătoare CD-ROM, având însă capacităţi de stocare

mult mai mari; a apărut în 1997. Capacităţile de memorare ale unui DVD sunt de minimum 4 Giga-

octeţi (aproximativ echivalentul unui film de 2 ore), ajungând la 16 Giga-octeţi.

Figura 31.Disc DVD. HowStuffWorks. Unităţile DVD sunt asemănătoare cu cele CD-ROM. În plus conţin decodoare. Toate player-ele DVD şi unele unităţi pentru computer au un decodor MPEG-2 pentru decompresia datelor video într-un format ce poate fi afişat pe ecranul televizorului sau pe monitor. Unele playere DVD au


33/33

decodoare audio pentru Dolby Digital 5.1 sau DTS. Laserul utilizat într-un DVD player este diferit de cel folosit într-o unitate CD-ROM. Pentru inscripţionare sunt disponibile mai multe formate DVD. Acestea sunt:

• DVD-R – (Recordable) – este similar cu tehnologia CD-R în sensul că discul poate fi scris o singură dată. Nu este practică pentru consumatori datorită preţurilor ridicate ale unităţilor şi discurilor DVD;

• DVD-RAM – Utilizează tehnologia “Random Access Memory” (RAM) ce permite scrierea şi rescrierea unui disc de aproximativ 100.000 de ori. DVD-RAM utilizează o tehnologie similară cu cea CD-RW şi stochează 4.7GB de date pe fiecare faţă a discului; apar însă probleme legate de compatibilitate.

• DVD-RW – Tehnologia DVD-RW (Re-Writable) este concepută pentru a rezolva problema compatibilităţii. Permite rescrierea de aproximativ 1000 de ori. Discurile sunt compatibile

cu majoritatea unităţilor DVD-ROM de pe piaţă. • DVD+RW – Tehnologie de ultimă oră (HP+). Asemănătoare cu DVD-RW. Preţuri

accesibile (sub $600) – posibil viitor standard pentru înregistrarea DVD. Carduri de memorie flash (CompactFlash, SmartMedia, PCMCIA) sunt memorii relativ rapide

exclusiv citire de tip EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory –

memorii exclusiv citire programabile ce pot fi şterse electric). Astfel de memorii se folosesc, de

exemplu, şi la aparatele foto digitale.

Figura 32 Mărimea unui card SmartMedia cu capacitate de 64 Mega-octeţi este

comparabilă cu a unei monede. HowStuffWorks.

Bibliografie Prof.univ.dr. Traian SURCEL; Prof.univ.dr. Radu MARSANU; Lect.univ.dr. Paul POCATILU; Lect.univ. Adriana REVEIU; Asist.univ. Felician ALECU; Asist.univ. Razvan BOLOGA Tehnologii Web si Baze de Date

Curs 13,14 Reţele de calculatoare

1

ReŃea de calculatoare

O retea de calculatoare este un ansamblu de calculatoare autonome, interconectate prin intermediul unor medii de comunicatie care asigurã folosirea în comun, de cãtre un numãr mare de utilizatori, a tuturor resurselor fizice si logice (soft de bazã si aplicativ) de care dispune ansamblul de calculatoare interconectate. Re�elele sunt construite cu un amestec de hardware �i software de calculator .

Tipuri de reŃele:

I. După amploare/întindere , reŃelele pot fi:

• LAN (Local Area Network) – reŃele locale, ce se limitează la aria unui departament, a unei clădiri, la campusul unei şcoli/universităŃi, sau teritoriul unei întreprinderi. Sunt cele mai comune reŃele şi de obicei nu depăşesc câteva sute de metri pătraŃi.

• MAN (Metropolitan Area Network) – reŃele mai extinse, ce acoperă aria unei localităŃi/metropole, interconectând LAN-urile din acea localitate. O parte dintre acestereŃele sunt iniŃiate şi gestionate de către administraŃia publică locală.

• WAN (Wide Area Network) – reŃele ce acoperă o arie şi mai extinsă, cum ar fi o Ńară sau un continent.

• GAN (Global Area Network) – reŃeaua globala, Internetul

II. Arhitectura reŃelei

• Arhitectura client-server

Un server este un calculator care furnizează servicii, cum ar fi:distribuirea e-mail-urilor sau a paginilor Web, în timp ce clientul este un calculator care se conectează la server pentru a solicita şi primi informaŃii de la acesta sau pentru a accesa resursele disponibile acolo.


2

Internetul şi Majoritatea reŃelelor folosesc principiul client/server . Servere de pe tot globul oferă anumite tipuri de servicii, iar clienŃii (PC- uri, calculatoare portabile sau telefoane) se conectează la acestea pentru a accesa informaŃiile.

Principalele motive pentru folosirea atât de largă a acestei arhitecturi sunt:

• stocarea informaŃiei într-un singur loc, de unde poate fi redistribuită cu uşurinŃă către clienŃi;


3

• dedicarea resurselor de calcul (a serverelor) unor sarcini specifice cum ar fi spre exemplu poşta electronică – unde este implicată mutarea informaŃiilor în siguranŃă dintr-un punct în altul.

ClienŃii (adică acele computere ce funcŃionează cu drept de client într-o reŃea) pot avea o varietate foarte mare(mainframe , minicalculatoare , PC-uri,..)şi pot fi opriŃi şi porniŃi fără să afecteze buna funcŃionare a reŃelelor.

Ceea ce trebuie reŃinut în primul rând în ceea ce priveşte marea majoritate a serviciilor de Internet (care funcŃionează după modelul client-server) este că există:

• un program (aplicaŃie software) client pe de o parte;

• un program server de cealaltă parte;

Procesul de transfer al fişierelor de pe server pe client poartă numele de download, iar cel invers este numit upload.

• Arhitectura P2P (Peer-to-Peer), în care calculatoarele au acelaşi rol.

ApariŃia lor a fost simultană cu dezvoltarea aplicaŃiilor cum ar fi Napster(1999), însă majoritatea acestora se limitează la schimbul de fişiere

Bittorrent este un protocol P2P (peer to peer) pentru transmisia datelor ce se bazeaza pe

“swarming” (impartirea datelor in mici pachete si oferirea lor spre descarcare) si “tracking”

(coordonarea si gasirea swarm-urilor). Participantii la “trafic” se numesc peers (semeni), cei care

descarca (download) pachete se numescleechers (lipitori) iar cei care trimit date (upload) se


4

numesc seeders (cei ce ofera “samanta”). Ce este bine de stiut este ca leecherii chiar daca nu

au terminat de descarcat un torent, pot deveni si ei seederi la randul lor.

Swarm-ul poate fi vazut ca un “musuroi” de pachete sharate de catre seederi, care pentru a fi

descarcate de leecheri trebuie sa fie localizate: aici intervinte fisierul *.torent care este un

indicator catre aceste swarm-uri. Fisierele *.torent au dimensiuni foarte mici, pot fi deschise cu

programe specializate (de exemplu uTorrent), care pot descarca si apoi uploada pachetele.

Tracker-ul este un server care se ocupa de localizarea swarm-urilor si de controlul vitezei de

transfer. In general seederii sunt incurajati in retea si li se ofera o banda mai mare, pe cand

leecherii “convinsi” (aceia care nu stau la seed) sunt “pedepsiti” cu rate de transfer mai mici.

Pentru mai multe detalii va recomand HowStuffWorks.

Ratia este raportul dintre upload si download si pentru a va mentine contul pe un tracker vi se

cere sa aveti o ratie de cel putin 1 (adica sa uploadati macar cat ati descarcat).

III. După tipul de utilizatori Ńint ă, se disting trei categorii de reŃele:

• intranet • Extranet • Internet

IV. După topologie:


5


6

http://www.scrigroup.com/geografie/ecologie-mediu/SISTEMUL-INTEGRAT-DE-MEDIU-

SIM63162.php

O rețea privată virtuală (din engleză de la virtual private network, prescurtat VPN) este o tehnologie de

comunicații computerizata sigura, folosita de obicei în cadrul unei companii, organizații sau al mai multor companii, dar bazata pe o

rețea publică ți de aceea nu foarte sigură. Tehnologia VPN este concepută tocmai pentru a crea într-o rețea publică o subrețea de

confidențialitate aproape la fel de înaltă ca într-o rețea privată adevărată la care sunt legați numai utilizatori autorizați. În mod

intenționat această subrețea, denumită totuți "re�ea VPN", nu poate comunica cu celelalte sisteme sau utilizatori ai rețelei publice

de bază. Utilizatorii unei rețele VPN pot căpăta astfel impresia că sunt conectați la o rețea privată dedicată, independentă, cu toate

avantajele pentru securitate, rețea care în realitate este doar virtuală, ea de fapt fiind o subrețea înglobată fizic în rețeaua de bază.

Expresia virtual private network mai poate fi tradusă ți prin „rețea aproape privată”, traducere care ți ea corespunde bine cu definiția

de mai sus.

http://ro.wikipedia.org/wiki/Re%C8%9Bea_privat%C4%83_virtual%C4%83


7

Protocoale de reŃea

Un protocol este un limbaj (format de date) pe care două calculatoare îl folosesc pentru a trimite şi primi informaŃii Protocolul de reţea este numele unui sistem de comunicare prin care maşinile din reŃea interactioneazǎ . Există o mare varietate de protocoale din care se poate alege. Fiecare are avantaje şi dezavantaje; spre exemplu unele sunt mai simple decât altele, unele sunt mai sigure, în timp ce altele sunt rapide.

Protocoalele reprezintă pentru comunicaţii ceea ce sunt limbajele de programare pentru

prelucrarea informaţiei.

Internet

Internet (scris cu I mare) este reţeaua mondială ce interconectează reţelele din diferitele părţi ale planetei într-o singură reţea logică.

Internet formează un mediu informaţional şi de calcul, oferind un volum imens de servicii şi resurse: biblioteci şi baze de date, fiind în acelaşi timp şi o imensă comunitate de persoane din toate domeniile vieţii economico-sociale, situate în diverse puncte geografice, care pot oricând să


8

partajeze informaţii.

Mediul Internet este heterogen, nu este proprietatea unui guvern, a unei companii sau universităţi, nu este o singură reţea ci un grup de reţele aranjate din punct de vedere logic într-o ierarhie, nu constituie o componentă software/ hardware de sine stătătoare şi este utilizat zilnic de oameni de toate specializările şi cu interese diverse.

Internet-ul permite interconectarea calculatoarelor indiferent de platformă. Acest lucru a devenit

posibil prin faptul că s-au stabilit o serie de reguli privind comunicaţia între calculatoare. Aceste

reguli sunt denumite protocoale şi definesc modul de lucru al aplicaţiilor pentru a se face înţelese

între ele.

Mediul Internet este conceput şi construit în jurul conceptului de nivele de serviciu şi reprezintă o reŃea cu comutare de pachete (PSN - Packet Switching Network).Serverele din Internet sunt conectate între ele prin intermediul routerelor, legând reŃele diferite de tip Ethernet, Token Ring, linii telefonice, etc.

Pentru o transmitere mai eficientă a datelor , mesajele sunt împărŃite în componente de dimensiuni mai mici, numite pachete care, pe lângă conŃinutul propriu-zis, au ataşate informaŃiile de adresare necesare. Regulile folosite de Internet pentru a decide cum si unde să se livreze pachetul se constituie în protocoale de comunicaŃii ce constituie software-ul mediului Internet..

În prezent, majoritatea reŃelelor conectate la Internet funcŃionează sub interconectarea TCP/IP

(sistemul de operare Unix a fost unul din primele sisteme de operare ce au inclus protocolul TCP/IP) ce

este constituită din protocoalele:

TCP ( Transmission Control Protocol);

IP ( Internet Protocol);

UDP (User Datagram Protocol).

Transfer de fişiere

• FTP { File Transfer Protocol}

• HTTP { Hypertext Transfer Protocol}

• BitTorrent

E-mail

• SMTP { Simple Mail Transfer Protocol}

• POP3 { Post Ofice Protocol}

• IMAP { Internet Mail Access Protocol}

Conexiune la distanŃă

• telnet { conexiune nesecurizată (plain text) dista nŃă}


9

• SSH (Secure Shell) { conexiune securizată de la distanŃă şitransfer securizat de fişiere (scp)}

• VNC/FreeNX/RDP { conexiune la distanŃă cu interfaŃă grafică(desktop sharing)}

Altele

• DNS { Domain Name System ( translatare nume în adrese IP)}

• SNMP { Simple Network Management Protocol}

Port server

Cum putem configura un sistem să ruleze mai multe servere diferite (care să ofere servicii de reŃea diferite)? Se spune că un server ascultă conexiuni pe un anumit port

Portul se asociază unui protocol ;serverul ascultă pe un port şi foloseşte protocolul asociat De exemplu o cerere HTTP este trimisa la server pe port number 80, serverul aflat la adresa www.laws.uaic.ro (adresa IP 85.122.26.16185.122.26.16185.122.26.16185.122.26.161,e destinata socket-ului 85.122.26.16185.122.26.16185.122.26.16185.122.26.161:80:80:80:80))))

Portul se reprezintă pe 16 biŃi (valori cuprinse între 1 şi 65535) 21 – FTP

22– SSH

23 – Telnet

25 – SMTP

53 – DNS

80 – HTTP

110 –POP3

118 – Servicii SQL

143 – IMAP


10

http://andrei.clubcisco.ro/cursuri/f/f-sym/1uso/2011-2012/11_USO_curs_10.pdf

Functionarea retelei Internet se realizeaza prin intermediul unor noduri (servere) ce oferă cu ajutorul unor protocoale exploatarea eficientă a resurselor mediului Internet, noduri ce se numesc furnizori de servicii

Accesul unui utilizator la serviciile Internet poate avea loc dacă utilizatorul are acces la un terminal (calculator de tip -staŃie de lucru) conectat la reŃeaua Internet, şi anume la un nod din reŃea. Terminalul se poate afla acasă la utilizator, la şcoală, la faculatate, la bibliotecă, la serviciu, la un café-Internet, etc.

Din punct de vedere arhitectural, in sistemul Internet sunt recunoscute trei tipuri de noduri:

1. noduri de nivel inalt - noduri (clasa A) la nivel mondial la care sunt conectate nodurile

continentale (ex : ro - Romania ) de la nivelul ţărilor ;

Următoarele domenii sunt recunoscute astăzi ca domenii principale (nivelul inalt):

Com=societăţi si companii comerciale

Edu=organizaţii educaţionale(Universitati,Colegii)

Gov=organizaţii guvernamentale

Mil=organizaţii militare (armata, marina)

Org=alte organizaţii

Int=organizaţii internaţionale


11

Net=diverse resurse pentru reţeaua Internet

<ţara>=codul de ţară :

au - Australia fr - Franta

at - Austria hk - Hong Kong

bg - Bulgaria hu - Ungaria

ca - Canada jp - Japonia

de - Germania no - Norvegia

pl - Polonia pt - Portugalia

ro - Romania es - Spania

se - Suedia yu - Iugoslavia

2. noduri continentale - noduri (clasa B) la nivelul unei ţări (în România există nodul de la UAIC,

nodul de la ICI, etc.) de care sunt conectate noduri locale ale unor reţele;

3. noduri locale - noduri (clasa C) la nivel local(regional) ce trebuie să fie recunoscute de un nod

continental (în România există noduri locale în Bucureşti- , Guvern, Parlament, etc.- , şi în marile

oraşe-Cluj, Iaşi, Constanţa, Craiova, Piteşti, etc.).

Din punct de vedere funcţional, în sistemul Internet sunt operaţionale trei tipuri de

calculatoare(servere):

- calculator router (de dirijare) - calculator ce furnizează servicii de dirijare a informaţiilor între două

noduri care se adreseaza prin emitere-receptie; Făcând o analogie cu serviciul postal, un router ar fi

similar unui oficiu postal, în sensul că ia decizii asupra modului de dirijare a datelor. . Neavând

legături directe cu toate celelalte router-e, un router decide traseul optim pe care trebuie să-l

urmeze un pachet până la destinatie, având la dispozitie informatia de adresă a pachetului

- calculator gateway ( de legatură) -poartǎ - calculator de legatură între nivelele reţelei Internet si

care realizează conectarea între două reţele distincte; În termeni simplii, o poartǎ (gateway) este o

masinǎ care se comportǎ ca o interfatǎ între o reţea micǎ şi una mult mai mare, cum ar fi o reţea

localǎ conectatǎ la Internet. Porţile sunt de asemenea folosite la unele corporaţii mari, de exemplu,

pentru a conecta reţele locale ce conecteazǎ birouri la mainframe-ul mai mare al corporatiei. De


12

obicei poarta face legǎtura la un cablu de mare sau medie vitezǎ numit “backbone”. Mai formal, o

poartǎ poate sa faca transferuri de protocol între douǎ reţele.

- calculator host ( gazdă) - calculator conectat la reţeaua Internet pe unul din cele patru nivele

(utilizator, local, ţara şi mondial) de la care se pot cere servicii Internet.

Adrese IP si structura DNS (Domain Name System)

Internetul este o reŃea descentralizată, în sensul că nu există o instituŃie sau un stat care să îl deŃină sau să îi guverneze funcŃionarea. SusŃinerea financiară şi logistică se realizează de către companiile care îl accesează, iar administrarea sa din punct de vedere tehnic este supravegheată de un comitet numit ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Alocarea adreselor IP nu este arbitrară; ea se face de către organizaŃii însărcinate cu distribuirea de spaŃii de adrese. http://www.iana.org/De exemplu, RIPE este responsabilă cu gestiunea spaŃiului de adrese atribuit Europei.

Réseaux IP Européens este un forum care se adresează entităŃilor interesate in dezvoltarea Internet-ului. Principalul obiectiv al comunităŃii RIPE este acela de a asigura continuitatea coordonării din punct de vedere tehnic şi administrativ a acestuia.

RIPE nu are o formă juridică legală. Oricine este interesat de activitatea acestuia poate participa prin intermediul listelor de mail sau a întâlnirilor organizate. RIPE are un preşedinte, care îl reprezintă la aceste întâlniri şi asigură legătura cu terŃii.În România,organizaŃia RNC(ReŃeaua NaŃionalǎ de Calculatoare) www.rnc.ro se ocupǎ de atribuirea de adrese IP

Datorită faptului că în principiu oricine din lume se poate conecta la Internet fără restricŃii, acesta este considerat ca fiind public. Fiecare maşinǎ care este conectatǎ la o reŃea bazatǎ pe protocolul TCP/IP trebuie sa fie identificatǎ in mod unic Fǎrǎ un indentificator unic, reŃeaua nu ar şti cum sǎ trimitǎ mesaje la maşina dumneavoastrǎ. Dacǎ ar fi mai mult de o maşinǎ cu acelaşi identificator, reŃeaua nu ar şti la cine sǎ trimitǎ un anumit mesaj. Pentru a înŃelege adresele IP, care identificǎ în mod unic fiecare masinǎ, este folositor sǎ facem legǎtura cu problema Internet-ului, de a identifica nu numai fiecare maşinǎ, dar şi fiecare organizaŃie

Fiecare calculator cuplat la mediului Internet este identificat printr-o adresă unică ,o adresă reală numitǎ , IP (I nternet Protocol)Address, aceasta fiind utilizată la nivelul programelor de prelucrare in reŃea. adresele IP lucreazǎ prin identificarea reŃelei, apoi a unei maşini din acea reŃea.

Adrese IP (IP Address)

IP (Internet Protocol) este un protocol care asigură un serviciu de transmitere a datelor, fără

conexiune permanentă. Acesta identifică fiecare interfaţă logică a echipamentelor conectate printr-un număr numit „adresă IP". Versiunea de standard folosită în majoritatea cazurilor este IPv4. În IPv4, standardul curent pentru comunicarea în Internet, adresele IP sunt constituite din douǎ pǎrŃi: numǎrul de reŃea si numǎrul maşinii gazdǎ din acea reŃea. Folosind douǎ pǎrŃi la


13

adresa IP, maşinile din reŃele diferite pot avea aceeaşi acelaşi numǎr gazdǎ, dar deoarece numǎrul de reŃea este diferit, maşinile sunt identificate în mod unic. Fǎrǎ acest tip de schemǎ, numǎrarea ar deveni neîncǎpǎtoare foarte repede.

Adresele IP sunt atribuite pe baza mǎrimii companiei sau organizaŃiei. Dacǎ compania este mica, nu este nevoie de mulŃi identificatori de maşinǎ în acea reŃea. Pe de altǎ parte o corporaŃie mare poate avea mii de maşini gazdǎ. Pentru o flexibilitate maximǎ, adresele IP sunt atribuite dupǎ mǎrimea utilizatorului, numite “Clasa A”, ”ClasaB”, sau “Clasa C”. “Clasa D” şi “Clasa E” au scopuri speciale.

O adresă IP este constituită dintr-un grup de patru numere zecimale separate de caracterul punct (“.”), fiecare număr fiind cuprins intre 0si 255,adicǎ 256 variante=28 (fiecare număr poate fi reprezentat in binar pe un octet), şi anume:

Pornind de la această structură de numere zecimale, protocolul IP construieşte (reprezintă) un cod (adresă) în binar pe un cuvânt de 32 biŃi (4 octeŃi) ce va fi constituit din:

• clasa reŃelei - clasa A, B sau C; • router-ul reŃelei - identificator de reŃea; • host-ul utilizatorului - identificator host.

Formatul unei adrese IP în format zecimal și binar

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

Adresa IP este utilizată de protocolul IP pentru obŃinerea în binar a unui cuvânt de memorie de 32 biŃi şi care va fi utilizat in operaŃiile de dirijare a pachetelor(datelor).

Adresa Internet (IP) este memorată pe 4 octeŃi şi este alcătuită din două părŃi: adresa reŃelei din care face parte calculatorul şi adresa calculatorului în cadrul reŃelei. Alegerea tipului de adresă se face în funcŃie de numărul de calculatoare şi de gruparea acestora în diverse subreŃele, Ńinând cont şi de extinderile viitoare.

La nivelul utilizatorilor cu acces la mediului Internet, identificarea calculatoarelor se face printr-un nume de calculator host (deoarece utilizatorul reŃine mai greu un număr, acesta este dublat de un nume) , cunoscut ca nume de domeniu (convertibile în adrese IP ) gestionat de sistemul DNS.

DNS este prescurtarea de la Domain Name System care este conceput ca un serviciu .


14

( DNS este pentru reŃele ceea ce agenda din telefonul mobil este pentru numerele prietenilor, diferenŃa fiind scara la care se realizează operaŃiile.)

Un server DNS conŃine deci corespondenŃele între numele serverelor şi adresa lor IP,( la fel cum agenda telefonului conŃine corespondenŃa între numele cunoştinŃelor şi numerele lor de telefon)

Structura DNS realizeazǎ administrarea unor nume prin care se acordǎ diferite responsabilitǎŃi de grup, fiecare nivel reprezentand un domeniu. Domeniile sunt gestionate prin intermediul unei structuri arborescente ce determina o structura ierarhica. In felul acesta, un nume de calculator host va reprezenta un drum (cale) in arborele sau subarborele administrat de DNS. Domeniile determina metoda de organizare a calculatoarelor in retea.

Exemple: laws.uaic.ro

ConcepŃia protocolului TCP/IP este astfel implementată încât schema de adresare permite utilizatorilor şi programelor din reŃea să identifice în mod unic o reŃea sau un calculator host, atăt prin intermediul unei adrese IP, căt şi prin intermediul unui nume de calculator host.

OperaŃiile de identificare în mediului Internet se constituie în următoarele categorii:

• identificare la nivelul programelor de comunicaŃie - adresa IP (IP Address);

• identificare la nivelul utilizării -nume de calculator host (DNS Configuration);

• identificare utilizator - nume de conectare (login name).

URL-uri Fiecare cerere de acces la o pagină sau fişier are asociat un URL

(Uniform Resource Locator). URL-ul cuprinde numele de domeniu al serverului pe care este stocat fişierul şi numele acestuia. Conţinutul fişierului respectiv este transferat browser-ului şi afişat pe ecran, în forma specificată de descriptorii HTML ai paginii.

Formatul URL standard al unei pagini HTML este format din:

1 - protocolul aplicaţiei care va fi folosit pentru a obţine pagina;

2 - numele de domeniu al serverului;

3 - calea fişierului;

4 - numele fişierului.

http://www.uaic.ro/biblioteca/index.html

1 2 3 4

Majoritatea browser-elor permit folosirea şi a altor protocoale de aplicaţii, în afara HTTP-


15

ului, pentru a obţine un fişier. În general acestea sunt protocoale standard pentru aplicaţiile Internet care datează dinaintea Web-ului. Câteva din cele mai răspândite protocoale folosite, sunt:

● ftp: pentru transferul unui fişier: Ex: ftp://ftp.uaic.ro/pub/

● file: este utilizat pentru a indica faptul că fişierul se află pe acelaşi calculator cu browser-ul. Această facilitate este utilă când se crează pagini Web şi permite vizualizarea conţinutului acestora înaintea publicării lor pe Web.

Ex: file: //hypertext/html/mypage.htm

● NNTP (Network News Transfer Protocol) este folosit sub forma news: pentru transferul mesajelor text asociate cu UseNet sau NetNews. Acesta constă într-o colecţie răspândită în toată lumea de grupuri de ştiri, fiecare fiind un forum de discuţii pe un subiect specific (ex.: COMP – are subiecte despre calculatoare, informatică şi industria calculatoarelor). O persoană interesată de un anumit subiect poate subscrie să devină membru la grupul de ştiri dorit putând apoi să trimită şi să recepţioneze articole la/de la toţi membrii aceluiaş grup.

Ex.: news: comp.infosystems.www.authoring.html

● gopher: foloseşte protocolul Gopher. Sistemul Gopher este similar Web-ului în multe privinţe. Mai precis, este un sistem global de distribuire şi regăsire a documentelor. În Gopher, toată informaţia este în format text. După conectarea la un server Gopher, este prezentat un meniu de fişiere şi directoare organizate ierarhic, fiecare putând avea legături la meniuri de pe alte servere. Protocolul gopher permite folosirea browserului pentru realiza acest lucru într-o pagină Web.

● mailto: este protocolul care permite expedierea unui e-mail dintr-o pagină Web.

Suport de Curs TIC

Documents

Transcript of Suport de Curs TIC