Structura şi funcţiile unui

sistem de calcul

Introducere

Informatica este ştiinţa care se ocupă cu studiul prelucrării

automate a informaţiei, cu ajutorul calculatorului.

Calculatorul este un sistem complex, format din dispozitive care

permit:

introducerea datelor;

prelucrarea datelor pe baza unui program;

extragerea rezultatelor.

Componentele ansamblului se împart în două mari categorii:

hardware (resursele fizice ce constituie partea de echipament a

sistemului de calcul),

software (resursele logice ale unui sistem de calcul, instrucţiuni,

date care formează programe, aplicaţii).

Blocurile funcţionale

UCP - unitatea centrală de prelucrare are rolul de a

prelucra informaţiile şi de a controla activitatea celorlalte

echipamente, fiind alcătuită din:

UCC – unitatea de comandă şi control emite

semnale de control către celelalte dispozitive;

controlează decodificarea şi executarea instrucţiunilor;

UAL – unitatea aritmetico-logică efectuează

operaţii aritmetice şi logice;

Regiştri sunt zone de stocare temporară a informaţiilor.

Unitatea de memorie: interna şi externă (UM)

Sistemul de intrare iesire (SI/E)

John von Neumann (1903-1957) a descris primul model arhitectural

pentru calculatoare în 1945.

Comunicarea între componentele

calculatorului 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 într-un

calculator:

Magistrale de Adrese (MA) transmit numai

adrese de memorie şi conectează UCP cu

memoria RAM.

Magistrale de Date (MD) transmit date şi

instrucţiuni şi conectează UCP, memoria RAM şi

celelalte componente ale sistemului.

Clasificarea sistemelor de calcul

Există multiple criterii conform cărora putem clasifica

sistemele de calcul:

Puterea de calcul:

• Supercalculatoare

• Mainframe-uri

• Minicalculatoare

• Microcalculatoare (PC)

calculatoare personale de birou

calculatoare personale portabile

calculatoare personale de mici dimensiuni

(palmtop).

Performanţele calculatoarelor s-au

îmbunătăţit de-a lungul timpurilor. De

exemplu, puterea unui microcalculator de

astăzi întrece cu mult puterea

supercalculatoarelor de acum un

deceniu. Elementele care caracterizează

performantele sistemelor de calcul sunt:

viteza de calcul, măsurată în număr de

operaţii efectuate într-o secundă

capacitatea memoriei interne şi externe

timpul de acces la memorie

fiabilitatea.

Unitatea Centrala Unitatea centrala contine urmatoarele componente:

Procesorul

Placa de baza

Placa video

Placa de retea

Placa de sunet

Procesorul

Procesorul (Central Processing Unit,

CPU) este „creierul” calculatorului.

Coordoneaza si controleaza intreaga

activitate a calculatorului. Pe calculatoarele

personale, este format dintr-un singur cip

numit microprocesor.

Puterea unui procesor este data in general

de frecventa de functionare ("viteza cu care

face calculele") masurata in GigaHertzi

(GHz).

Procesoarele pot fi:

Single Core - Procesor cu un singur

nucleu Dual Core - Procesor cu doua

nuclee (de exemplu Intel Core i3, i5, i7)

Triple Core - Procesor cu trei nuclee

Quad Core - Procesoare cu patru nuclee

(de exemplu Intel Core i5, i7)

Hexa Core – Procesoare cu șase nuclee

(de exemplu Intel Core i7)

Octa Core - Procesoare cu opt nuclee(de exemplu AMD FX, Intel Core i7

Un procesor standard are un singur

nucleu – o singură unitate centrală de

prelucrare (single-core). Procesoarele

single core proceseaza o singura

instructiune la un moment dat.

Un procesor multi-core este compus din

doua sau mai multe nuclee

independente, fiecare capabil saproceseze instrucțiuni individuale

Placa de bază

Placa de bază (Printed Circuit Board, PCB) este placa principală a unui

calculator, pe care se află circuite, conectori pentru plăci adiţionale, procesorul,

BIOS-ul (Basic Input/Output System), memoria, interfaţa cu dispozitivele de

stocare de date, porturile (paralel, serial), slot-urile pentru plăcile de extensie,

controlerele pentru periferice (monitor, tastatură, unitatea de disc). Toate aceste

cipuri de pe placa de bază poartă numele colectiv de cipset.

Se pot defini trei categorii de plăci de bază, în funcţie de complexitate:

plăcile integrate, au de obicei controlerele video şi de sunet şi modem-ul

integrate.

a doua categorie de plăci este cea de nivel mediu, fără controler video

integrat. Alegerea plăcii video se face de către utilizator.

a treia categorie este constituită din plăcile destinate aplicaţiilor

profesionale.

Placa video

Placa video este cea care asigură capacitatea de afişare a datelor pe ecranul

calculatorului. Standardele cele mai comune sunt IBM şi VESA.

Placa video oferă două moduri de lucru:

modul text, în care se pot reprezenta numai caractere ASCII,

modul grafic, în care se reprezintă imagini.

Plăcile video moderne au memorie proprie, astfel încât memoria RAM acalculatorului nu va mai fi folosită pentru vizualizarea grafică.

Caracteristicile placilor video:

calitatea afişării, dată de rezoluţie şi rata de reîmprospatare (refresh) aimaginii. Rezoluţia determină fineţea detaliilor şi numărul de culori şinuanţe care pot fi afişate. Rata de reîmprospatare este importantă pentrusănătatea ochilor utilizatorului. Se consideră că minimul acceptabil estede 70Hz, optimul fiind la o valoare mai mare sau egală cu 85Hz.

calitatea generării imaginii

Placa de reţea/Modem-ul

Scopul plăcii de reţea este de a realiza conexiunea dintre un calculator şi o reţea

locală la care acesta este conectat. Placa de reţea reprezintă legătura fizică dintre cablul

de reţea şi magistrala internă a sistemului. Exista patru variante de plăci disponibile pe

piaţă: 8-bit, 16-bit, 32-bit si 32-bit .Cu cât este mai mare numărul de biţi pe care se face

transferul de date, cu atât viteza de transmisie suportată de placa de reţea este mai mare.

Termenul „modem” este o prescurtare a expresiei „MOdulator-DEModulator”,

care desemnează operaţiile efectuate de acest dispozitiv. Scopul unui modem este de a

transmite informaţii în format digital prin intermediul liniilor telefonice.

Viteza de transmisie suportată de modemuri începe de la 300Bps (echivalentă cu

transmiterea a 30 de caractere pe secundă, ceea ce depăşeşte viteza de tastare) până la

56kBps.

Placa de sunet

Placa de sunet, alături de boxe (difuzoare) şi microfon, face parte din sistemul de

sunet al calculatorului.

Placa de sunet este componenta răspunzătoare de toate sunetele pe care le scoate

calculatorul (avertizări, muzică, recunoaştere vocală). Ea poate îndeplini şi roluri

precum: amplificator audio (de putere mică) sau corector de sunet prin elemente de

filtrare. Pe placa de sunet se află conectori pentru una sau mai multe intrări şi ieşiri

audio şi diferite prize de conectare cu alte echipamente.

Microfonul are rolul de a face conversia sunetelor recepţionate în semnal electric, în

vederea transmiterii ulterioare a acestora către calculator. Se utilizeaza doar în cazul

unor înregistrări neprofesionale sau aplicaţii de tip „chat”.

Sistemul de boxe reprezintă modul prin care calculatorul redă sunete. Modelele

existente încep de la clasicul sistem stereo format din doi sateliţi şi merg până la cel

mai nou standard acceptat în domeniu, modelul 5.1 (utilizat mai ales în cazul DVD-

urilor).

Sistemul de intrare-iesireSistemul de intrare-iesire asigura comunicatia calculatorului cu

lumea inconjuratoare prin intermediul unor echipamente

specializate numite dispozitive periferice.

Ele sunt de trei tipuri:

dispozitive de intrare (tastatura, mouse, scanner, microfon,

tableta grafica, etc)

dispozitive de iesire (monitor, imprimanta, difuzor, plotter,

etc)

dispozitive de intrare-iesire (modem, placa de retea, placa

multimedia, touchscreen, multifunctionala)

Tastatura

Este un dispozitiv de intrare prin intermediul căreia se introduc date în

calculator. Se prezintă ca o colecţie de taste pentru litere, cifre şi semne

speciale precum şi o serie de taste funcţionale, speciale, direcţionale, grupate

ergonomic.

In funcţie de numărul de taste, există în prezent mai multe tipuri de tastaturi:

varianta originală pentru calculatoare personale, cu 84 de taste

tastatura AT, de asemenea cu 84 de taste,

tastatura extinsă, cu 101 taste.

Acestea diferă între ele în modul de amplasare a tastelor „Control”,„Return”şi „Shift”.

Dispunerea standard a caracterelor pe tastatură poarta numele de„QWERTY”.

Tastele de pe tastatură sunt împărţite în mai multe grupuri pe baza funcţiei lor:

Tastele de scriere (alfanumerice): Aceste taste includ aceleaşi taste pentru

litere, numere, punctuaţie şi simboluri precum cele ale unei maşini de scris

tradiţionale.

Tastele de control Aceste taste se utilizează individual sau în combinaţie cu

alte taste, pentru a efectua anumite acţiuni. Tastele de control utilizate cel

mai frecvent sunt CTRL, ALT, tasta siglă Windows şi ESC.

Tastele funcţionale Tastele funcţionale se utilizează pentru a efectua

activităţi specifice. Acestea sunt etichetate ca F1, F2, F3 etc. până la F12.

Funcţionalitatea acestor taste diferă de la un program la altul.

Tastele de navigare Aceste taste se utilizează pentru deplasarea în

documente sau pagini Web şi pentru editarea textului. Acestea includ tastele

săgeată, HOME, END, PAGE UP, PAGE DOWN, DELETE şi INSERT.

Minitastatură numerică Minitastatura numerică este la îndemână pentru

introducerea rapidă a numerelor. Tastele sunt grupate împreună într-un bloc,

ca un calculator convenţional sau maşină de calcul

Mouse - ul

Este cel mai raspândit dispozitiv de indicare. Comandă mişcarea cursoruluipe ecran. În funcţie de tipul aplicaţiilor care s-au rulat, au apărut diversetipuri de mouse: cu două sau trei butoane ,cu rotiţă de defilare, cu rotiţă saubuton lateral etc.

Mecanismul de determinare a mişcării a evoluat şi el, de la mouse-ul cubilă la mouse-ul optic. Conectarea la desktop se poate face cu ajutorul unuicablu pe portul serial, pe portul PS2 sau pe portul USB. Există şi mouse-ul„cordless” (fără fir), care se bazează pe o comunicare cu calculatorul prinunde radio sau infraroşii.

Se pot executa 4 operatii:

- operatia de indicare (point)

- operatia clic (click)

- operatia clic dublu (double click)

- operatia de glisare (dragging)

Scanner-ul

Scanner-ul: este un dispozitiv de intrare care „citeşte” de pe hârtieinformaţii tipărite (texte, imagini) şi le converteşte într-o formă pe carecalulatorul o recunoaşte.

Scanner-ul transforma informatia intr-o imagine. Aceasta imagine sestochează într-un fişier de tip „.bmp” („bitmap”) care poate fi recunoscut şiprelucrat de software-ul de prelucrare grafică.

Caracteristicile scanner-elor:

rezoluţia (densitatea punctelor din matrice), se măsoară în „dots per inch”(puncte pe inch), prescurtat „dpi”. Cu cât aceasta este mai mare, cu atât hartaeste mai densă şi imaginea mai fidelă. Valorile uzuale sunt între 72 şi 600dpi.

adâncimea de culoare (numărul de biţi necesari pentru reprezentarea unuipixel). Cu cât acest număr este mai mare, cu atît reprezentarea obţinută estemai aproape de realitate.

forma şi dimensiunile (scanner-ele pot fi manuale sau de birou sauproiectoare pentru imagini mari. Cele mai uzuale sunt scanner-ele de biroupentru formate A4.

Monitorul

Este cel mai utilizat echipament periferic de ieşire. Ecranul (screen) eun suport pe care calculatorul scrie rezultatele prelucrărilor, mesajele pentruutilizator şi informaţiile despre starea sistemului. Monitorul este legat la placavideo, prelucrează semnalele primite de la procesor şi le transformă in imaginigrafice. Imaginile sunt compuse din trei culori : roşu, verde şi albastru (RGB).

Caracteristicile principale ale monitoarelor sunt:

diagonala ex:15’’, 17’’, 19’’, 20’’ (masurata in inch)

rezoluţia = numărul de pixeli de pe ecran care exprimă numărul de pixelide pe lăţime înmulţit cu numărul de pixeli de pe lungime. ex:800X600,1024X768

numărul de culori= numărul de culori folosite pentru realizarea imaginii.Min 256, maxim 16.777.216 culori.

rata de refresh – exprima numarul de cadre ce pot fi afisate pe ecran intr-osecunda. Valoarea minima acceptata de standardele de calitate pentruaceasta caracteristica este de 60 Hz la o rezolutie maxima suportata demonitor;

densitatea de punct (dot pitch) – reprezinta distanta dintre centrele a douapuncte vecine de aceiasi culoare.

Imprimanta

Imprimanta este dispozitivul de ieşire care permite tipărirea pe hârtie a documentelor.

Tipuri de imprimantă:

cu jet de cerneală: tiparesc prin proiectarea unui jet de cerneală neagră saucolorată pe hârtie

laser: pentru scriere se foloseşte o substanţă specială numită toner; funcţioneazădupă acelaşi principiu cu aparatele de copiat (de tip xerox)

termică: foloseşte fixarea termică a vaporilor de cerneală pe hârtie termică

matricială: au un cap de scriere format din mai multe ace foarte subţiri; aceleapasă pe o bandă tuşată, generând caracterul printr-o matrice de puncte

Caracteristici:

Viteza= viteza de scriere a imprimantei şi se măsoară în ppm (pagini pe minut)

Dimensiunea maximă a hârtiei este dată de formatul de hârtie pe care poate săscrie imprimanta: A3, A4, A5, B5

Dispozitive de memorie

Memoria Interna: Locul de munca al calculatorului, locul in care sunt aduse

programele si datele pentru a fi prelucrate de procesor. Cum toate instructiunile si datele

sunt codificate in binar, in memoria interna se vor depozita deci secvente de biti.

Exista doua tipuri de memorie interna:

RAM (Random Access Memory), memoria cu acces aleator. Acest tip de memorie

permite atât citirea cât şi scrierea de date. La oprirea calculatorului, datele din

memoria RAM care nu au fost salvate pe disc se pierd (memorie neremanenta).

Capacitatea memoriei interne se refera la capacitatea memoriei RAM.

ROM (Read Only Memory), memorie care permite doar citirea, nu şi scrierea

datelor. e o memorie remanenta. E implementata sub forma unui circuit integrat in

care se memoreaza un microprogram.

Memoriile Externe: Sunt suporturi electromagnetice sau optice, reutilizabile, pe care

informatia se pastreaza codificat. Sunt memorii remanente. Pe ele se pastreaza, in afara

sesiunii de lucru, programele sistemului de operare si programele si datele necesare

aplicatiilor exploatate pe calculator. Un program inregistrat intr-o memorie externa nu

poate fi executat de catre procesor. El trebuie adus impreuna cu datele inmemoria

interna.

Se clasifica in:

suporturi magnetice:

Discheta (floppy disc-ul) este cel mai portabil şi ieftin mediu de stocare de date,

cu capacitatea limitată la 1,44MB. Sunt discuri care pot fi montate si demontate pe

unitati. Dischetele pot fi protejate la scriere. Pe o dischetă protejată nu se pot scrie

date.

Hard disk-ul este un echipament fomat din discuri magnetice pe care se stochează

informaţie. Un hard disk este format din mai multe discuri rotunde, fiecare

prevăzut cu două capete de citire/scriere, câte unul pe fiecare faţă.

suporturi optice:

Discuri compact sau discuri CD este un disc din material plastic cu mai multe

straturi, folosit ca mediu de stocare externă a informaţiei. Capacitatea totală a unui

CD este de aproximativ 700MB. CD-urile pentru calculator sunt de mai multe

tipuri: CD-R, inscriptibile („read-only”), CD-RW (CD-ReWritable).

Discuri DVD (Digital Versatile Disc, Digital Video Disc) este un tip de CD cu

capacitatea de 4,7GB pe o faţă. Exista medii care permit utilizarea ambelor feţe,

capacitatea de stocare a DVD-ului ajungînd astfel la 9GB. Există unităţi

inscriptibile şi reinscriptibile DVD. Majoritatea unităţilor de CD şi DVD se

montează în carcasa calculatorului.