Arhitectura calculatoarelor

  • View
    47

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Arhitectura calculatoarelor.ppt

Transcript

  • ARHITECTURA CALCULATOARELOR

  • Concepte generale ale tehnologiei informaiei

  • Noiuni generaleInformatica este tiina prelucrrii raionale a informatiei cu ajutorul calculatoruluiTehnologia informaiei i a comunicaiilor este tehnologia necesar pentru prelucrarea, procesarea i transmiterea informaiei prin folosirea calculatoarelor electronice. Sistemul informaional reprezint totalitatea procedeelor, metodelor i mijloacelor folosite n procesul informaional. Flux informaional - totalitatea informaiilor vehiculate ntre diveri emitori i destinatari, ntr-un sistem dat.Procesul informaional reprezint ansamblul operaiilor de culegere, transmitere i prelucrare a datelor, sistematizare, analiz, pstrare i valorificare a informaiilor.

  • Informaia este cantitatea de noutate adus de un mesaj din lumea real nconjurtoare. Informaia - Un mesaj care nltur necunoaterea unui anumit eveniment sau informaiile sunt mesaje obinute prin prelucrare datelor, calcule, sortri, clasificri. Data este orice mesaj emis de din lumea real nconjurtoare i primit de un receptor sub o anumit form sau Datele privesc evenimentele primare, colectate pentru informare sau rezolvarea unor probleme sau situaii Sistemul informatic este un sistem care permite culegerea, prelucrarea, transmiterea i stocarea informaiilor cu ajutorul mijloacelor automate de prelucrare a datelor. Este compus din calculatoare, programe si personal.Programele sunt seturi de instruciuni scrise prin intermediul unui limbaj de programare ce transcrie un algoritm.Limbajul de programare este un limbaj accesibil operatorului i echipamentului tehnic.Un algoritm este metoda de rezolvare a unei probleme printr-un numr finit de pai.

  • Hardware:Prin hardware nelegem totalitatea componentelor fizice ale unui calculator: unitatea central + dispozitivele periferice.funcia de memorare;funcia de comanda i control;funcia de prelucrare;funcia de intrare-ieire.Software:Termenul software se refer la totalitatea programelor care ruleaz pe un calculator.Orice informaie (numr, text, imagine, sunet etc.) este memorat (reprezentat) ntr-un calculator numeric printr-o succesiune de cifre 0 i 1. unitatea de memorare este bitul (binary digit)numerele se reprezint n calculator n baza 2caracterele alfabetice i alte simboluri primesc un cod, care este un numr ntreg i care se reprezint n calculator tot n baz 2imaginile se reprezint tot sub forma de iruri de biti; astfel o imagine este tratat ca o matrice de puncte i fiecare punct din ea (numit pixel, de la engl. picture element) este reprezentat pe un anumit numr de biti, dup anumite convenii.

  • Istoric Dispozitive de calcul simple Cel mai vechi mecanism cunoscut care se pare c putea funciona ca o main de calculat se consider a fi mecanismul din Antikythira, datnd din anul 87 .e.n. i folosit aparent pentru calcularea micrilor planetelor- Acum 4.000 de ani a aprut abacul - John Napier (1550-1617) a inventat un dispozitiv cu bastonae prismatice pentru simplificarea nmulirii. E. Gunter (1581-1626) a construit scara logaritmic, E. Wingate (1593-1656) a perfecionat scara logaritmic crend rigla logaritmic ce se mai folosete i astzi. Aceste dispozitive nu efectueaz adunri i necesit operare exclusiv manual. Blaise Pascal, n 1642, (1623-1662) a inventat o main de adunat mecanic Gottfried von Leibniz (1646-1716) a construit maini de adunat i nmulit (1694, 1704) Lepine (1725) simplific maina lui Pascal Thomas de Colmar a creat n 1820 prima main de adunat i nmulit V. Schilt, n 1851, a prezentat la Londra o main de adunat n care cifrele se nscriau pe clape. Charles Babbage a proiectat, ntre 1834 si 1854, o main care, urma s execute o adunare ntr-o secund, incomplet realizat. Dar a intuit principiile de baz cum ar fi separarea memoriei i unitii de execuie n construirea unui calculator sau posibilitatea utilizrii acestuia pentru rezolvarea unor probleme complexe.

  • P. L. Cebsev (1821-1894) a construit o main de adunat i nmulit cu micare continu, care semnala sonor momentul de stopare a manivelei. Viteza de lucru a acestor maini va crete pn la cteva zeci de operaii pe secund prin nlocuirea nvrtirii manuale a manivelei cu operaii electrice.Torres y Quevedo, la expoziia de la Paris din anul 1920, a prezentat o main care efectua nmuliri si mpriri, numerele fiind introduse prin apsarea pe clape. 2) n prima jumtate a secolului al XX-lea au fost inventate maini analogice care transformau o problem matematic (teoretic sau practic) ntr-una bazat pe mrimi fizice (segmente, unghiuri, intensitatea curentului electric, variaii de potenial) pe baza unei analogii. 3) Ctre mijlocul secolului al XX-lea apar calculatoarele electronice (care pot fi i ele numerice sau analogice), capabile s rezolve probleme complexe. ENIAC - Primul calculator electronic construit n 1943 n Statele Unite Avea vitez mare: 32.000 de operaii aritmetice pe secund. El coninea 18.000 de tuburi electronice, 7.500 de relee, 7.000.000 de rezistene i ocupa 145m2, cntrind 30t. John von Neumann n 1947 stabilete principiile de baz pentru calculatoarele clasice UNIVAC a fost construit de Mauchly i Eckert folosit n domeniul economic. IBM System/360 realizat n jurul anilor 60 de ctre Gene Amdahl Datorit dezvoltrii tehnologiei de realizare a componentelor (apariia tranzistorului, a circuitului integrat, miniaturizarea componentelor).

  • Hoff a realizat n 1970 primul microprocesor numit Intel 4004 (forty-oh-four) fcnd astfel posibil realizarea unui calculator mic. H. Edward Roberts a realizat kit-ui Aitair 8800 care utiliza un microprocesor 8080 n 1975 Chipul Intel 80286 lansat n anul 1981 este procesorul calculatorului IBM AT Anul 1985 aduce cu el lansarea noului i mult mai performantului chip Intel 80386, un procesor pe 32 biti. 486 DX in aprilie 1989 procesor Pentium (martie 1993 Pentium II Pentium III Pentium IV

  • Generaii de calculatoare

    GeNeRaiiAniiPrincipala tehnologieAlte tehnologiiLimbajeAlte proprietati MI - memoria internaV - viteza de calculI1946-1956Tuburi electroniceTambur magneticMasinaAsamblareMI = 2 KBV = 10 KipsII1957-1963TranzistoriMemorii cu ferite;Discuri magneticeFORTRANCOBOLMI = 32 KBV = 200 KipsIII1963-1981Circuite integrate(Kilby + Noice)Memorii semiconductoareDiscuri magneticePASCAL, LISPLimbaje graficeMI = 2 MBV = 5 MipsIV1982-1989VLSI, UVLSImicroprocesoareDiscuri opticeADA,Limbaje orientate obiectMI = 8 MBV = 30 Mipssupercalcula-toareV1990-UVLSIArhitecturi paraleleLimbaje concurenteLimbaj naturalV = 1-1000 Gipsinteligenta artificialatehnologia vorbiriivedere artificiala

  • Tipuri de calculatoareCalculatorul poate fi definit ca un dispozitiv folosit pentru prelucrarea automat a datelor. Calculatoarele se clasific n funcie de mai multe criterii:a) Dup mrime; b) Dup tipul unitii centralec) Capacitatea de memorare;d) Vitez de prelucrare a informaiei;e) Costul sistemului. f) Tipuri de aplicaii ce pot fi prelucrate

  • Tipuri de calculatoarea) Dup mrimeSUPERCALCULATOARELE :Supercalculatoarele sunt calculatoare care se disting prin resurse hardware/software enorme. Pot executa 1 bilion de operaii pe secund.Sunt folosite pentru operaii ce necesit calcule intensive: prognoze meteo, simulri fizice/mecanice (teste ale modelelor aerodinamice, reacii nucleare, criptoanaliz etc. Principalii utilizatori de supercalculatoare sunt agenii militare i instituii tiinifice. Costurile achiziionrii i ntreinerii unui astfel de calculator sunt foarte mari.La momentul actual, cel mai rapid supercalculator este simulatorul geofizic de la Yokohama Institute for Earth Sciences din Japonia.

  • Tipuri de calculatoareMAINFRAME:Calculatoarele mainframe sunt calculatoare ce pot exploata volume imense de date i pot suporta lucrul a mii de utilizatori simultan. Acestia se pot conecta la mainframe prin aa numitele terminale neinteligente (dispozitive formate dintr-o tastatur i un monitor, fr capacitate de calcul). Un calculator mainframe se distinge mai ales prin capacitatea de stocare i memoria intern. El poate rula ani ntregi fr ntrerupere. Unele calculatoare pot rula mai multe sisteme de operare simultan, opernd astfel ca o mulime de maini virtuale.Preul unui astfel de calculator este de ordinul sutelor de mii de dolari.Principala diferen ntre supercalculatoare i mainframe este c primele se folosesc pentru operaii ce necesit calcule intense, n timp ce mainframe efectueaz operaii de complexitate redus asupra unor volume mari de date.

  • MINICALCULATOARELE:Minicalculatoarele sunt similare calculatoarelor mainframe, dar puterea lor de calcul este mai mic.Minicalculatoare au fost create pentru executarea unor functii specializate: aplicatii multi-utilizator, masini cu control numeric, automatizri industriale, transmisii de date ntre sisteme dispersate geografic. Ele sunt calculatoare de dimensiuni medii, compuse din module structurale cu functii precise, sunt usor de instalat si utilizat, se pot conecta la reteaua electric fr restrictii. Au putere si capacitate de stocare mai mare, UCP complex, Sistemul de intrare/iesire foarte dezvoltat n sensul comunicrii prin retea de periferice n sistem multiutilizator.Tipuri de calculatoare

  • Tipuri de calculatoareCALCULATOARELE PERSONALE (PC): Sunt calculatoare mici, independente (cu capaciti de prelucrare i stocare proprii) destinate a fi folosite la un moment dat de o singur persoan, compatibile cu specificaiile firmei IBM. Acestea au cunoscut cea mai rapid dezvoltare si diversificare odat cu aparitia chip-ului (cip) - circuit integrat obtinut prin ncapsularea a milioane de tranzistoare ntr-un nvelis ceramic, pe o singur pastil de siliciu.Acestea sunt printre cele mai ieftine calcualtoare (ntre 400 1000 USD), accesibile att firmelor ct i utilizatorilor individuali, datorit numrului mare de programe disponibile.

  • Tipuri de calculatoareb) Dup tipul unitii ce