1

ARHITECTURA

SISTEMELOR DE

CALCUL (AUXILIAR DIDACTIC)

Prof. Grecu Daniela

2

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

ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL

(auxiliar didactic) pentru

Modulul IV. Arhitectura unui sistem de calcul Autorul

Prof. Grecu Daniela

Aria curriculară: Tehnologii

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

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

2015

3

CUPRINS

Istoric

Structura generala

Unitatea centrala

Placa de bază

Microprocesoare

Memoria

Hard disk-ul

Placa grafică

Placa de sunet

Placa de retea

Echipamente periferice

Bibliografie

Webografie

4

ISTORIC

Calculatoarele electronice sunt urmasele unor dispozitive de calcul mai rudimentare dar

foarte ingenioase, născute din pasiunea si ambitia oamenilor de a efectua calcule din ce în ce mai

precise. Paradoxal însă, atât cei pasionati de calcule, între care amintim ilustrele nume ale lui

Ampere si Gauss, cât si cei cărora le displăceau calculele (francezul de Condorcet, de exemplu, a

împărtit un premiu al Academiei din Berlin în 1774 cu astronomul Tempelhoff fiindcă avea

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

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

complicate, prelucrând informatii complexe, de tipuri diverse.

Vom enumera în continuare etapele evolutiei dispozitivelor de calcul până la aparitia

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

câteva dintre acestea.

1) Dispozitive de calcul simple

John Napier (1550-1617) a inventat un dispozitiv cu bastonase prismatice pe care erau

înscrise produsele cu 1,2,...,9 ale cifrelor de la 1 la 9 pentru simplificarea înmultirii. E. Gunter

(1581-1626) a construit scara logaritmică, reducând înmultirea a două numere la operatia de

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

1656) a perfectionat scara logaritmică cu două rigle gradate care pot aluneca una de-a lungul

celeilalte, creând rigla logaritmică ce se mai foloseste si astăzi.

De remarcat că dispozitivele amintite mai sus nu efectuează adunări si necesită operare

exclusiv manuală.

În 1642, Blaise Pascal (1623-1662) a inventat o masină de adunat mecanică pentru a-si ajuta

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

cifrele 0,1,...,9 pe câte o bandă. La fiecare rotatie cu 1/10 din lungimea cercului corespunzător, se

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

următor, a unei unităti de ordin superior. Astfel, suma a două numere rezulta în urma rotatiilor

succesive făcute pentru primul si al doilea număr. Masina lui Pascal a fost simplificată de Lepine

(1725) iar în 1851, V. Schilt a prezentat la Londra o masină de adunat în care cifrele se înscriau

pe clape.

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

inventând un cilindru suplimentar care permitea repetarea adunărilor în vederea efectuării unei

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

aritmetice au aplicatii si astăzi.

Thomas de Colmar a creat în 1820 prima masină de adunat si înmultit care a intrat în viata

economică.

Charles Babbage a proiectat, între 1834 si 1854, o masină care, folosind rotite de calcul

zecimal, urma să execute o adunare într-o secundă dar care n-a fost, din păcate, complet

realizată. Munca lui Babbage a fost încurajată de ideile inovatoare ale Adei Byron, numele celor

doi rămânând de referintă în pionieratul informaticii prin intuirea unor principii general valabile

în informatică, cum ar fi separarea memoriei si unitătii de executie în construirea unui calculator

sau posibilitatea utilizării acestuia pentru rezolvarea unor probleme complexe.

P. L. Cebîsev (1821-1894) a construit o masină de adunat si înmultit cu miscare continuă,

care semnala sonor momentul de stopare a manivelei.

5

Viteza de lucru a acestor masini va creste până la câteva zeci de operatii pe secundă prin

înlocuirea învârtirii manuale a manivelei cu operatii electrice.

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

înmultiri si împărtiri, numerele fiind introduse prin apăsarea pe clape.

2) În prima jumătate a secolului al XX-lea au fost inventate masini analogice care

transformau o problemă matematică (teoretică sau practică) într-una bazată pe mărimi fizice

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

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

exemplu de transpunere a unei probleme numerice în termeni analogici este reducerea înmultirii

a două numere la adunarea a două segmente folosind scara logaritmică.

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

numerice sau analogice), capabile să rezolve probleme complexe.

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

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

dispozitiv de comandă si să le execute (dispozitiv aritmetico-logic).Aceste componente sunt

interconectate pentru buna functionare a calculatorului. În scopul realizării legăturilor dintre

calculator si exterior, apar dispozitive

de introducere a datelor, respectiv

extragere a rezultatelor.

Primul calculator electronic a fost

construit în 1943 în Statele Unite

(Philadelphia) si s-a numit ENIAC.

Acesta folosea procedeele de calcul

aplicate la calculatoarele mecanice

dar, datorită pieselor electronice, avea

o viteză mai mare: 32.000 de operatii

aritmetice pe secundă. Era de

dimensiuni mari, componentele sale

principale fiind o memorie pentru

date, una pentru instructiuni si o

unitate de comandă pentru executia

instructiunilor.

În 1947, John von Neumann stabileste principiile de bază pentru calculatoarele clasice

(arhitectură von Neumann), valabile până astăzi: la un moment dat, unitatea centrală a

calculatorului execută o singură instructiune, instructiunile programului fiind retinute în memoria

internă calculatorului.

STRUCTURĂ GENERALA

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

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

specializate) ce oferă servicii utilizatorului pentru coordonarea şi controlul executării operaţiilor

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

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

necesare pentru prelucrarea datelor si afisarea rezultatelor.

6

Un calculator personal actual este alcătuit din unitate centrală şi dispozitive periferice.

Unitatea centrală poate fi montată într-o carcasă orizontală (desktop) sau verticală (tower, care

poate fi mini, midi sau big).

Unitatea centrală conţine:

- placa de bază pe care sunt conectate:

microprocesorul (UCP);

memoria RAM principală;

memoria ROM;

dispozitive interne suplimentare:

placa video;

placa de sunet;

modem intern;

extensii de memorie etc.;

porturile ce permit conectarea dispozitivelor periferice;

- dispozitive de memorie externă:

HDD

FD

CD etc.

- sursa de alimentare;

- ventilator etc.

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

prin intermediul unor cabluri seriale sau paralele.

7

UNITATEA CENTRALA

Placa de bază reprezintă circuitul integrat

principal care conţine magistralele sau circuitele

electrice care se găsesc într-un calculator.

Procesorul reprezintă unitatea centrală de

prelucrare, cea mai importantă componentă a

sistemului de calcul. UPC-urile sunt fabricate sub

diferite forme, fiecare model având nevoie de un

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

cunoscuţi producători de microprocesoare sunt Intel

şi AMD.

Memoria internă a calculatorului are rolul de

a înregistra valori şi de a reda valori. Memoria internă a unui calculator este acea parte a

memoriei care intră în contact direct cu microprocesorul. Ea este alcatuită din două mari părţi

ROM şi RAM.

ROM (Read Only Memory - Memorie doar citibilă) este o memorie care conţine

informaţii, de obicei programe, nemodificabile pe durata utilizării calculatorului. Memoria ROM

este scrisă o singură dată, de regulă la fabricarea calculatorului. Acest tip de memorie nu poate fi

rescrisă ori ştearsă. Avantajul principal pe care această memorie îl aduce este insensibilitatea faţă

de curentul electric. Conţinutul memoriei se păstrează chiar şi atunci când nu este alimentată cu

energie. Memoria ROM este o memorie remanentă adică la scoaterea de sub tensiune

informaţiile se păstrează.

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

ceea ce face ca informaţia conţinută aici să se piardă la decuplarea calculatorului de sub tensiune.

Aceasta este memoria care poate fi citită ori scrisă în mod aleator, în acest mod putându-se

accesa o singură celulă a memoriei fără ca acest lucru să implice utilizarea altor celule. În

practică este memoria de lucru a PC-ului, utilă pentru prelucrarea tempoarară a datelor, după care

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

cu energie pentru a menţine informaţia. Memoria RAM este o memorie neremanentă, adică la

scoaterea de sub tensiune informaţiile se pierd.

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

pentru sistemele cu microprocesoare. Capacitatea de stocare a unui hard disk este măsurată în

biţi. Viteza unui hard disk este măsurată în numărul de mişcări de rotaţie pe minut (RPM). Pentru

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

Placa video reprezintă componenta care generează imaginea de pe ecranul monitorului, la

parametrii ceruţi, convertind codurile digitale în modele de biţi pentru fiecare punct vizibil

determinând totodată numărul de culori afişate şi rezoluţia finală a imaginii.

Placa de sunet înglobează toate componentele electronice necesare producerii de sunete

şi asigură prin caracteristicile hardware câteva funcţii referitoare la componenta audio. Cea mai

importantă funcţie este conversia datelor audio digitale în formă analogică, redată de difuzoare

sub formă de sunete.

Unităţile CD-ROM reprezintă cel mai popular mediu de distribuţie a datelor cu ajutorul

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

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

8

Unităţile CD-RW sunt acele unităţi optice cu ajutorul cărora putem transfera informaţiile

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

O placă de reţea, numită şi adapter de reţea sau placă cu interfaţă de reţea, este o piesă

electronică proiectată petru a permite calculatoarelor să se conecteze la o reţea de calculatoare.

Ventilatorul (unităţile de răcire) sunt acele dispozitive care au rolul de a păstra o

temperatură corespunzătoare a diferitelor componente ale sistemului de calcul prin mişcarea

aerului din interiorul carcasei.

Sursa de alimentare reprezintă componenta care

transformă curentul alternativ, care provine dintr-o priză de

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

scăzut. Curentul continuu este folosit pentru alimentarea tuturor

componentelor unui calculator.

Alimentarea componentelor sistemului de calcul este

realizată de la sursă prin intermediul conectorilor cu care sursa

este echipată.

PLACA DE BAZĂ

DEFINIȚIE

Placa de bază– reprezinta suportul fizic şi logic pentru celelalte componente, fiind

componenta hardware ce asigură interconectarea fizică a tuturor elementelor din configuraţia

unui sistem de calcul.

Placa de bază conține și conectori electrici pentru comunicarea cu celelalte componente

ale sistemului calculator. Pe placa de bază se conectează între ele unitatea centrală de prelucrare

(UCP) și alte subsisteme și dispozitive electronice: interfețe, memorie, etc.

Placă de bază Acer E360 produsă de Foxconn din 2005

9

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

calculatoarelor personale reprezentand infrastructura transferului de date pentru computere.

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

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

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

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

explodat in ultimii 30 de ani.

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

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

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

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

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

realizat doua lucruri:

au usurat procedura de crestere a functionalitatii computerului;

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

functionalitatea computerului.

STRUCTURĂ. Elementele principale din structura unei plăci de bază sunt următoarele:

1. Slotul pentru procesor

2. Sloturile pentru memoria RAM

3. Sloturile PCI (Peripheral Component Interconect)

4. Slotul AGP (Accelerated Graphics Port)

5. Sloturile PCI Express

6. Conectorii SATA (Serial AT Attachment)

7. Conectorii IDE (sau PATA) (Integrated Drive Electronics / Parallel AT Attachment)-

8. Porturile USB (Universal Serial Bus)

9. Porturile PS/2

10. Portul paralel

11. Conectorul pentru sursa de alimentare

12. Conectorul de alimentare de 12v pentru procesor

13. Cipul BIOS

1. Slotul pentru procesor – este locul unde se introduce procesorul.

Socketuri AMD pentru procesoarele desktop:

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

Socket 754 – Suporta Athlon 64, Sempron, si Turion avand suport pentru DDR-SDRAM

in single channel

10

Socket 939 – Suporta Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2, cat si seria Opteron 100

avand suport pentru DDR-SDRAM in dual channel.

Socket AM2 – Inlocuieste socketurile 754 cat si 939 avand suport pentru DDR2-

SDRAM. Suporta procesoarele Athlon 64, Athlon 64 X2, Athlon 64 FX cat si seria

Opteron

Socket AM2+ – Are suport pentru DDR2 cat si pentru HyperTransport 3 alaturi de etaje

de alimentare separate. Inlocuieste socketul AM2, suportand aceleasi procesoare.

Socket AM3 – Viitorul socket de la AMD, va avea suport pentru DDR3 si

HyperTransport 3 cat si etaje de alimentare separate. Este anuntat in a doua jumatate a

anului 2008.

Socket F – Socket pentru procesoarele AMD Quad FX

Socketuri INTEL pentru procesoarele desktop:

Socket 478 – Suport pentru procesoarele Intel Pentium 4, Celeron, Pentium 4 Extreme

Edition, Pentium M.

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

Duo.

Socket T (cunoscut ca Socket 775 sau LGA 775) – Suport pentru procesoarele Intel

Pentium 4, Intel Pentium D, Pentium Extreme Edition, Core 2 Duo, Core 2 Extreme,

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

Cedar Mill).

Socket H (LGA 715) – Viitorul socket, inlocuitor pentru socket T (LGA 775), nu va mai

avea controlerul de memorie integrat si va avea un interconect punct-punct mai nou si

mai performant.

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

memorie RAM.

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

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

Memorii DDR (DDR1) – au un numar de 184 de pini si o singura crestatura in partea de

jos. Aceste memorii se pot conecta numai in sloturi DDR1.

Memorii DDR2 – au un numar de 240 de pini si o singura crestatura in partea de jos.

Crestatura este asezata diferit fata de DDR1 si DDR3, astfel acest tip de memorie este

compatibila doar cu slotul DDR2.

Memorii DDR3 – au un numar de 240 de pini si o singura crestatura in partea de jos.

Crestatura este asezata diferit fata de DDR1 si DDR2 astfel incat, aceste memorii sa se

potriveasca numai in slotul DDR3.

11

3. Sloturile PCI (Peripheral Component Interconect): Sunt sloturile unde sunt introduse

placile periferice pe platforma PCI (ex.: placa audio, placa de retea, etc.)

4. Slotul AGP (Accelerated Graphics Port) – A fost slotul vechi dedicat pentru placile

video. Nu se mai fabrica placi de baza cu slot AGP.

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

Express, cum ar fi placile video.

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

Interconnect), o parte din standardul PCI Local Bus, este o magistrală pentru atașarea

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

integrat montat pe placa in sine, numit dispozitiv planar în specificația PCI, fie un card de

expansiune care se montează într-un slot. PCI Local Bus a fost implementat mai întâi în PC-urile

compatibile IBM, unde a înlocuit combinația de ISA plus un VESA Local Bus, la configurare.

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

PCI-X și PCI Express, dar la nivelul anului 2011 majoritatea plăcilor de bază sunt încă prevăzute

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

Specificația PCI acoperă dimensiunea fizică (inclusiv de dimensiuni și spațiere de la placa de

circuit la marginea contactelor electrice), caracteristici electrice, distribuție și protocoalele.

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

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

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

VESA, până când cresterea cerințelor de lățime de bandă depasea capacitățile PCI; interfață

preferata pentru plăci video a devenit AGP, și apoi PCI Express. Plăci video PCI rămân

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

Specificații hardware convenționale. Aceste specificații reprezintă cele mai comune versiuni

PCI utilizate în pc-uri normale:

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

secundă) pentru lățime 32-bit (33,33 MHz x 32 biti ÷ 8 biti/byte = 133 MB/s)

• 32-Bit lățime bus

• 32 sau 64 de biți spațiu pentru adrese de memorie (4 gb sau 16 exabyte)

• 32-Bit I/O spatiu port

12

• 256-Byte (per dispozitiv) spațiu de configurare

• 5-volt semnalare

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

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

7. Conectorii IDE, care nu prea se mai gasesc pe placa de baza deoarece se folosesc mai

mult acum conectorii SATA (sau PATA) (Integrated Drive Electronics / Parallel AT

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

CD/DVD-ROM, floppy, etc.)

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

13

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

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

imprimanta)

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

sursei de alimentare.

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

pentru processor.

13. Cipul Bios - Este cipul care contine Bios-ul.

BIOS (Basic Input Output System - sistem de baza pentru intrare si iesire)= este programul,

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

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

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

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

baza.

14

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

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

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

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

poata pastra setarile atunci cand calculatorul este oprit.

2. Cipul si portul video integrat

3. Cipul si mufele placii audio integrate

4. Cipul si portul Ethernet de retea integrat

5. Northbridge

6. Southbridge

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Windows-ul.

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

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

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

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

sa isi poata pastra setarile atunci cand calculatorul este oprit.

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

placi video integrate)

15

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

placa de baza):

3. Cipul si mufele placii audio integrate – Placa audio integrata

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

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

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

SiS alaturi de alti producatori folosind termenul de NorthBridge).

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

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

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

16

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

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

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

–canalul principal frontal).

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

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

singur cip.

Northbrige-ul controleaza:

memoria RAM

cererile dinspre si inspre procesor

legatura cu southbridge

contine controler-ul video onboard (“placa video” onboard), daca e dotat cu asa ceva.

NorthBridge-ul este cel mai important factor de decizie al placii de baza el dictand numarul

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

sistemelor de operare cat si costul memoriilor RAM).

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

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

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

memoriei principale.

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

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

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

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

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

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

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

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

mare viteza.

Acesta controleaza:

canalele IDE (hard disk, CD-ROM)

canalele SATA

porturile USB

sloturile PCI

slotul (sloturile) PCI-Express

portul paralel (ex imprimanta)

17

sunetul onboard

comunicarea cu BIOS-ul

Southbridge este legat de Northbridge si tototdata face legatura intre acesta si aceste

componente pe care le controleaza.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Fire-Wire permit realizarea de retele prin intermediul lor.

Alte tipuri de conectori:

AGP (Accelerated Graphics Port) 1x/2x/4x/8x – Interfata pentru placi grafice

moderne, functioneaza la 66 MHz in mod 1x, 133 MHz in mod 2x, 266 MHz in

mod 4x si 533 MHz in mod 8x;

CNR ( Communications Network Riser) – Interfata pentru realizarea de retele de

tip LAN;

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

ACR (Advanced Comunication Riser) – versiunea mai noua a AMR;

Ultimele interfere prezentate (CNR, AMR, ACR) sunt o solutie destinata calculatoarelot

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

PnP si utilizeaza software pentru a emula anumite functii hardware.

18

MICROPROCESOARE

DEFINIȚIE. Procesorul încorporează funcțiile unității centrale de prelucrare a informației

(U.C.P. sau în engleză: CPU) a unui calculator sau a unui sistem electronic structurat funcțional

(care coordonează sistemul) și care, fizic, se prezintă sub forma unui circuit electronic integrat IC

cunoscut și sub numele de cip electronic. Reprezintă forma structurală cea mai complexă pe care

o pot avea circuitele integrate. El controlează activitățile întregului sistem în care este integrat și

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

cipul semiconductor, care este plasat pe placa de bază numită motherboard (eng.), este de obicei

foarte complex, putând ajunge să conțină de milioane de foarte mici tranzistoare

(microtranzistoare).

Procesorul asigură procesarea instrucțiunilor și datelor, atât a celora din sistemul de operare

al sistemului, cât și a celora din aplicația utilizatorului, și anume le interpretează, prelucrează și

controlează, execută sau supervizează transferurile de informații și controlează activitatea

generală a celorlalte componente care alcătuiesc un sistem de calcul.

ISTORIE. Primul microprocesor a fost creat de firma Intel în 1971. Numele său era Intel 4004, şi

era un procesor pe 4 biţi. Apariţia primului micorprocesor a fost un pas cu uriaşe consecinţe în evoluţia

ulterioară a sistemelor de calcul. Diferenţa între microprocesor şi metodele îndeobşte folosite era că

procesorul strînge pe o singură pilulă de siliciu toate unităţile funcţionale importante necesare executării

programelor; fiind toate strîns integrate, comunicaţia între ele este rapidă şi eficace, permiţînd dintr-o dată

un salt calitativ.

Nu mai puţin importantă este reducerea de cost care urmează unei astfel de integrări. Cu

siguranţă că principalul motiv al evoluţiei explozive a tehnologiei circuitelor integrate nu este de

natură tehnologică, ci economică: spirala preţurilor din ce în ce mai scăzute face echipamentele

de calcul din ce în ce mai accesibile, cererea creşte, ducînd la venituri mai ridicate pentru

fabricanţi, care investesc mai mult în cercetare/dezvoltare şi linii tehnologice, obţinînd densităţi

mai mari, permiţînd integrarea mai multor circuite, şi costuri şi mai joase.

Tabela 1 arată evoluţia generaţiilor succesive ale celei mai proeminente familii de

procesoare, ale firmei Intel:

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

An Procesor Ceas Tranzistori Tehnologie

(Mhz) (mii) (µm)

19

1971 4004 0,74 2 ,250

1972 8008 0,8 3 ,300

1974 8080 3,1 4 ,500

1978 8086 10 29

2

1979 8088 8 29

2

1980 80186

1,5

1982 80286 12 134

1,5

1985 80386 33 275

1

1989 80486 100 1 600

0,6

1993 Pentium 266 4 500

0,35

1996 PPro 200 5 500

0,35

1997 PII 450 7 500

0,25

1999 PIII 733 28 000

0,18

2000 Merced 800

0,18

Ultima coloană din tabela 1 şi figura 1 arată care este impactul miniaturizării: această

coloană indică dimensiunea de bază (feature size), care poate fi văzută ca fiind dimensiunea unui

tranzistor. Orice reducere a acestei valori are un impact cuadratic, pentru că suprafaţa creşte cu

pătratul laturii. O reducere de la 2 microni la 1,5 (50%) mărește deci suprafața efectivă cu 77%

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

Reducerea dimensiunilor mai are încă o consecinţă foarte importantă: traseele pe care

trebuie să le parcurgă curentul electric între dispozitive devin mai scurte, deci se pot parcurge

mai rapid. Proiectanţii pot face deci procesorul să funcţioneze cu un ceas mai rapid. Evoluţia

frecvenţei ceasurilor se vede în coloana a treia.

Faptul că avem siliciu la dispoziţie pentru a implementa mai mulţi tranzistori înseamnă că:

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

20

Evoluţia procesoarelor cunoaşte cîteva salturi calitative: cînd miniaturizarea făcea

posibilă integrarea unui nou dispozitiv pe acelaşi circuit integrat, se realiza un salt de

performanţă. Astfel, au fost integrate succesiv: unităţi din ce în ce mai mari de procesare

(8, 16, 32, acum 64 de biţi), coprocesoare aritmetice, unităţi de management al memoriei,

cacheuri de nivel 1 şi chiar 2;

2. Designerii folosesc tranzistorii suplimentari pentru a construi circuite mai sofisticate, care

pot executa mai repede şi mai eficient programele. Metoda fundamentală folosită este de

a face mai multe lucruri în paralel.

Împreună aceste trei fenomene (viteza ceasului, integrarea pe o singură pastilă şi exploatarea

paralelismului) contribuie la creşterea performanţei totale a procesoarelor.

STRUCTURĂ. Deși există o mare varietate de microprocesoare, produse de diferite firme,

cu multe deosebiri în structura și tehnologia lor de fabricație, toate au o schema structurală

comună, rezultată din operațiile de bază pe care le efectuează. Caracteristicile structurale și

funcționale comune rezultă din filosofia proiectării microprocesoarelor, ca instrumente complexe

pentru realizarea unor sisteme numerice flexibile, rapide, puternice și la un preț de cost deosebit

de avantajos.

Structura de bază conține 5 unități cu funcții specifice: unitatea de comandă și control - UCC,

unitatea aritmetică și logică- UAL, memoria internă (formată din registre = locații), unitatea de

adresare a memoriei externe și unitatea de instrucțiuni.

Memoria internă - Este formată din registre cu dimensiunea (număr de celule de

memorie) egală cu cea a magistralei de date.

Registrul de date și registrul de adrese – Două registre, RA și RD prin care se realizează

conectarea cu magistralele externe de date și adrese, au rol cu totul special în structură.

Registrul de date RD memorează temporar datele magistralei pe care o deservește. Datele

ce se transferă spre exterior sunt menținute pe magistrală până când dispozitivele externe

(de regulă mai lente decât procesorul) le recepționează în registrele proprii. Datele

21

transferate prin magistrală spre microprocesor se consideră recepționate după înscrierea

în RD, care fiind conectat la magistrala internă de date devine sursă de date pentru

blocurile interne. Similar, registrul de adrese RA are rolul de a menține o adresă pe

magistrala externă de adrese un timp suficient pentru ca memoria și porturile să o poată

înregistra pentru realizarea funcției de selecție. Cele două registre, RA și RD sunt

invizibile pentru utilizator.

Unitatea aritmetică și logică(UAL)- Acest bloc funcțional execută prelucrarea datelor.

Funcțiile realizate de unitate sunt:

- funcții aritmetice: adunare, scădere, înmulțire, împărțire;

- funcții logice: ȘI, SAU, SAU EXCLUSIV, NU și complement.

Fiecare funcție este activate de o instrucțiune corespunzătoare care furnizează și operanzii

implicați în operație.

Unitatea de adresare a memoriei externe - Rolul acestei unități este calcularea adresei

unui operand aflat în memoria externă, încărcarea acesteia pe magistrala de adrese și

controlul transferului între memorie și microprocesor. În memoria externă se adresează

instrucțiuni și operanzi. Pentru instrucțiuni se utilizează un registru special de adresă, PC

(ProgramCounter) - numărător de program sau IP (Instruction Pointer) – indicator de

instrucțiuni; conținutul său crește cu o unitate după citirea fiecărui octet.

Unitatea de comandă și control – Coordonează funcționarea tuturor unităților interne

pentru execuția operațiilor conținute în mod codificat în instrucțiuni.

Funcțiile unității de comandă sunt:

- Extragerea instrucțiunii din memoria externă

- Decodificarea instrucțiunii.

- Execuția propriu-zisă constă în activarea succesivă a unităților interne pentru efectuarea

operațiilor din secvența corespunzătoare instrucțiunii.

FUNCȚIONARE. Programul este compus din instrucțiuni care se află în memorie. Citirea

instrucțiunilor din memorie se face în sensul crescător al adreselor la care sunt memorate.

Activitatea microprocesorului constă, în principal, în execuția instrucțiunilor una câte una, în

ordinea în care se află în program. Principalele etape sunt aşadar:

citirea instrucțiunii din memorie şi stocarea sa într-un registru intern;

decodarea instrucțiunii, adică identificarea operațiilor conținute sub formă codificată

în instrucțiune;

executarea operațiilor într-o anumită ordine.

Fiecare instrucțiune are o anumită adresă. Pentru citirea instrucțiunii este necesară

încărcarea adresei pe magistrala de adrese pentru a se realiza accesul la locația de memorie.

Microprocesorul trebuie să dispună în permanență de adresa instrucțiunii curente, din care, prin

incrementare obține adresa instrucțiunii următoare. În acest scop se utilizează un registru de

adresare, numit, în general, numărător de program (PC -Program Counter) sau indicator de

instrucțiuni (IP - Instruction Pointer) care conservă în permanență adresa curentă.

22

Etapele tratării unei instrucțiuni

Primul octet al unei instrucțiuni (uneori şi al doilea) este totdeauna octet de cod; el este

încărcat temporar în registrul RI (registrul de instrucțiuni). Un octet dă o informație directă de 8

biți, adică 16 stări, ceea ce este insufficient pentru setul de instrucțiuni. De aceea, instrucțiunile

sunt codificate pe 8 biți, ceea ce permite utilizarea tuturor combinațiilor binare, în total 256; dacă

se utilizează doi octeți de cod, numărul maxim de instrucțiuni codificabile este 256 x 256.

Pentru obținerea informației din codul instrucțiunii, este necesară operația de decodare

(decodorul are 8 intrări şi 256 ieşiri, câte una pentru fiecare instrucțiune codată) şi transformarea

ieşirilor decodorului în comenzi electrice care urmează să activeze unitățile interne care vor

executa operațiile prestabilite.

De exemplu, o comandă de adunare activează unitatea aritmetică pentru operația de

adunare.

MEMORIA

Memoriile se pot clasifica în funcţie de modul lor de folosire şi de modul de stocare

a informaţiei.

În funcţie de modul de păstrare a informaţiei memoriile se clasifică în memorii

volatile şi nevolatile. Memoriile volatile îşi pierd informaţiile după scoaterea calculatorului de

sub tensiune(la închiderea calculatorului), cele nevolatile îşi păstrează informaţia şi după

închiderea calculatorului.

O altă clasificare a memoriilor este în funcţie de modul lor de utilizare. Astfel

acestea se împart în memorii interne şi memorii externe.

OBS!

- Memoriile interne sunt, în general, memorii volatile, în timp ce, memoriile externe

sunt, în general, nevolatile. De accea, memoriile externe se mai numesc şi dispozitive

de stocare.

23

- Memoriile interne sunt memorii obligatorii. Fără acestea calculatorul nu poate

funcţiona. Lipsa memoriilor externe nu duce decât la o folosire greoaie a

calculatorului, dar acesta ar putea funcţiona şi fără ele.

Cea mai mică unitate de memorie, în care se poate reţine cifra 0 sau cifra 1, se

numeşte bit.

8 biţi=1 byte(sau 1 octet). Se prescurtează By pentru byte şi o pentru octet.

1024 By = 210

By = 1 kby (kilobyte)

1024 kBy = 1 MBy(megabyte)

1024 MBy= 1 GBy(gigabyte)

Exemple de memorii interne:

- memorie operativă - MO sau memoria RAM (Random Access Memmory). MO este

blocul din structura unui SC care permite “înscrierea” numai a informaţiilor care se

pot codifica prin valori numerice.Este memorie volatilă.

- Memoria ROM(Read Only Memmory)-este o memorie ce este scrisă de fabricantul

plăcii acesteia şi în care se reţin informaţiile de bază despre calculator. Nu poate fi

modificată de către un utilizator obişnuit, fiind o memorie nevolatilă.

Memoria operativă – MO (memoria RAM)

MO este blocul din structura unui SC care permite “înscrierea” numai a informaţiilor care

se pot codifica prin valori numerice.

În timpul execuţiei unui program toate instrucţiunile şi datele cu care acesta operează

trebuie să se afle permanent în MO.

Zona de MO atribuită de SC unui program se împarte în:

- zona de date (segmentul de date);

- zona de instrucţiuni ce trebuiesc executate (segmentul de cod);

- zona heap (nefolosită în general de către programul de calcul).

Datele şi Instrucţiunile, sub forma reprezentării lor interne, sunt amplasate strict succesiv

în locaţiile MO, fiecare într-o zonă separată (rezervată datelor sau instrucţiunilor). În acest fel

devine posibilă interpretarea şi execuţia succesivă (secvenţială) a instrucţiunilor programelor.

Obs. Pentru aplicaţiile alcătuite în limbajele C/C++, Pascal, etc., utilizatorul, în

cadrul programul său, are acces numai la segmentul de date (Data Segment), putând modifica

valorile înscrise în această zonă. Zona de instrucţiuni, atât ca amplasare în MO cât şi ca

informaţie reprezentată este controlată numai de către SC.

Memoria RAM este cunoscută comercial, funcţie de tipul ei sub diverse

denumiri:SIMM, SDRAM, RIMM, dar, cea mai des folosită în ultimul timp este DDRAM.

Dimensiunea acesteia va contribui decisiv la îmbunătăţirea performanţelor calculatorului (cu cât

mai mare cu atât mai bine). La ora actuală cele mai des folosite sunt cele de 256 MBy şi

respectiv de 512 MBy. Însă la cumpărarea unei memorii nu ţinem cont numai de capacitatea de

24

stocare a acesteia ci şi de frecvenţa la care lucrează. Aceste frecvenţe sunt notate comercial cu

diverse coduri:

Cod Frecvenţă

PC-100 100 MHz

PC-133 133 MHz

PC-2100 266 MHz

PC-2700 333 MHz

PC-3200 400 MHz

PC-4000 500 MHz

Realizarea şi organizarea MO:

Pentru înscrierea în MO a cifrelor unui număr se folosesc tranzistoare sau condensatoare,

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

două stări stabile de funcţionare (saturat blocat, respectiv încărcat descărcat). De aceea

memorarea valorilor este posibilă numai după reprezentarea respectivelor numere în baza doi

care foloseşte cifre (0;1). Ca atare, pentru a folosi litera “A”, el va codifica această literă printr-

un număr(codul ASCII) pe care care îl va transforma apoi în baza 2.În continuare se vor face

numai câteva referiri la posibilităţile de reprezentare internă a numerelor întregi pozitive şi a

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

Un element primar al MO poate reţine o singură cifră binară (cb)şi de aceea se spune că

el reprezintă (memorează) un bit de informaţie. Pentru o gestionare mai simplă a funcţionării

MO unitatea minimă de reprezentare şi folosire a informaţiei, este octetul (byte –ul, B) adică

grupul de 8 biţi (cb). În prelucrarea internă a informaţiei, transferul se face la nivel de octet

(grupuri de octeţi), iar interpretarea acesteia de către SC se face a nivel de cifră binară (1kB = 210

≈ 103B; 1MB = 2

20B ≈ 10

6B; 1GB = 2

30B ≈ 10

9B). Dacă pentru memorarea unei litere se

foloseşte în MO 1B, iar o pagină are cca. 4000 de caractere, rezultă că 1GB de ME permite

înscrierea a cca. 250000 pagini.

Deci octetul reprezintă locaţia fizică de memorie. Poziţia sa în MO este reprezentată prin

adresa sa, respectiv numărul său de ordine. Întrucât adresa se reprezintă pe 16 biţi, se pot adresa

cel mult 216

locaţii (0 65535). O astfel de entitate poartă numele de segment de memorie.

Fiecare program scris în limbajul C/C++ are alocat de către SC două segmente ale MO,

în care se înscriu separat variabilele respectiv instrucţiunile. Depăşirea segmentului de date poate

determina execuţia eronată a programului.

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

utilizatorul, prin program, trebuie să precizeze numărul de octeţi folosiţi pentru înscrierea valorii

fiecărui parametru, variabil sau constant.

Domeniul variabilelor numerice reprezentate este condiţionat de dimensiunea fizică a

fiecărei locaţii de memorie (nr. de octeţi) folosită pentru înscrierea valorilor datelor cu care

operează programul.

Se spune că pentru memorarea unui număr se foloseşte o locaţie de memorie. Deci, din

punct de vedere fizic, o locaţie de memorie este alcătuită din 1,2,4.. octeţi.

Fiecare locaţie are o dublă semnificaţie:

- fizică, prin adresa primului octet care o alcătuieşte;

- logică, prin identificatorul definit în program prin care acesta apelează (recunoaşte)

respectiva locaţie.

25

Memoria externă – ME(diapozitive de stocare)

ME constituie un suport de tip magnetic care permite memorarea permanentă a

informaţiilor deşi ca timp de reacţie este mai lenta decât cea interna. Acesta se poate asigura pe

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

Pentru a fi memorate datele trebuiesc asamblate în entităţi distincte denumite fişiere.

Reprezentarea informaţiei în fişier este identică cu aceea din MO, deci sub formă de

octeţi.

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

B, 40 GB, 80

GB etc). Dezavantajul ME este acela că pentru a putea fi prelucrate informaţiile trebuiesc

transferate în prealabil în MO. Aceste transferuri succesive între MO şi ME se pot face numai

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

calcul.

Informaţia (fişierele) se pot organiza în ME prin intermediul unui sistem de

(sub)directoare .

La memoriile externe nu contează numai capacitatea de stocare ci şi rata de transfer,

care măsoară cantitatea de informaţie ce este transferată (de exemplu copiata) într-o unitate de

timp.

Exemple de memorii externe:

- floppy disk-ul(popular disketa) se notează FDD. Are dimensuni mici, este ieftină şi

uşor de transportat, dar este şi fragilă, demagnetizându-se uşor. Capacitatea de stocare este mică,

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

- CDROM, cu o unitate de stocare relativ mare, între 640 MBy şi 700 MBy. Rata de

transfer fiind dată de unitatea de CD.

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

stocate, fiind relativ trainic, dar care poate suferi demagnetizări accidentale. Informaţia poate fi

păstrată pe CD timp îndelungat(ani).

CDROM-ul, o dată scris, nu mai poate fi şters sau rescris.

- CDREWRITABIL-ul (CD-RW) are aceleaşi proprietăţi ca şi CDROM-ul, dar

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

avantaje atunci când se doreşte transportul informaţiilor dintr-un loc în altul, sau păstrarea

temporară a acestora.

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

actuală se vând HDD cu capacităţi între 40-500 GBy), fiind destul de convenabila la nivelul

preţ/capacitate de stocare, este, fără doar şi poate cea mai importantă memorie internă.

HDD imagine externă şi internă

26

La HDD, în afară de rata de transfer, mai contează şi viteza de rotaţie a motoraşului.

Cu cât aceasta este mai mare, cu atât creşte şi rata de transfer. În general, rata de transfer a unui

HDD poate să încetinească performanţele unui calculator. În ultimul timp au apărut noi

tehnologii în crearea unui HDD, astfel încât, atunci cînd dorim achiziţionarea unui astfel de

dispozitiv este bine să ţinem seama de:

- capacitatea de stocare

- viteza de rotaţie

- capacitatea bufferului.

Bufferul este o memorie internă HDD-ului care ajută la creşterea retei de transfer.

Cu cât acesta este mai mare, cu atât este mai bine.

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

procesor şi HDD. Dacă avem un HDD cu ATA 133, atunci este necesar un cablu de transfer de

acelaşi tip, precum şi ca placa de bază sa permită ATA 133.

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

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

HDD a aceleiasi informatii.

HARD DISK-UL

EXTERIORUL

Cea mai bună metodă de a înţelege cum un hard-disk

funcţionează este de a privi în interiorul acestuia. Atenţie! Deschiderea

unui hard-disk duce la distrugerea definitivă a acestuia!

Hard-disk-ul este alcătuit dintr-o cutie paralelipipedică de

aluminiu, pe o parte având “controlorii” electronici. Aceştia

controlează mecanismul de citire/scriere şi motorul care învârte

platanul. Partea electronică asamblează domeniile magnetice în biţi

(citire) şi transformă biţii în domenii magnetice (scriere). Partea

electronică se găseşte pe o mică placă ce se poate desprinde de pe

unitate.

Sub placa de circuite electronice se găsesc legăturile

pentru motorul ce învârte

platanul, precum şi o gaură

foarte bine filtrată ce lasă

presiunea aerului interior şi

exterior să se echilibreze.

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

alcătuit din nişte componente pe cât de simple pe atât de precise:

27

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

platane sunt fabricate cu toleranţe uimitoare şi au suprafaţa atât de bine finisată încât oglindesc

mediul exterior.

Braţul care susţine capul de citire/scriere şi care este controlat de mecanismul din colţul

stânga, sus şi este capabil să se mişte de la centrul discului până în capătul acestuia. Braţul şi

mecanismul de mişcare sunt extrem de uşoare şi rapide. Braţul unui hard-disk obişnuit se poate

deplasa de la centru spre exterior şi înapoi de aproximativ 50 de ori pe secundă!

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

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

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

milimetrilor sau chiar mai mici).

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

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

mai recent, cu un strat metalizat foarte subtire.

INTERIORUL

Pentru a mări capacitatea discurilor, adesea hard-disk-urile conţin mai multe platane (2-

4). Acest disc are tei platane şi şase capete de citire/scriere:

28

Mecanismul care mişcă braţul hard-disk-ului trebuie să fie incredibil de rapid şi precis.

Poate fi construit folosind un motor linear de viteză mare.

STOCAREA DATELOR

Datele sunt stocate pe suprafaţa platanului în sectoare şi în piste.

În figura de mai jos, pista este colorată cu galben, iar sectorul cu albastru. Un sector

conţine un număr fix de bytes, de exemplu 256 sau 512. Procesul de formatare de nivel jos

presupune trasarea pistelor şi sectoarelor, stabilirea punctului de

start şi punctului final al platanelor. Acest proces pregăteşte

platanul pentru stocarea blocurilor de biţi. Formatarea de nivel

înalt scrie apoi structura sistemului de fişiere (FAT – File

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

altul. După aceste procese, discul este pregătit pentru utilizare.

Controllerul de disc-acest controller se ocupă de tot

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

viteza de rotaţie a platanelor sau de reîmprospătarea memoriei

tampon.

Capul citire-scriere reprezinta „translatorul”, cel care

29

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

controllerul de disk.

De aici, aceasta sub forma de date ajunge la procesor şi mai departe. Există câte un cap

de citire/scriere pentru fiecare din părţile platanului acestea fiind acţionate simultan, prin

intermediul unui modul electro-magnetic, de catre bratul de mişcare in vârful căruia se afla.

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

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

Structura datelor pe disc

Când un disc este supus unei formatări in profunzime, suprafaţa este împarţită în piste şi

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

platanele. Pistele, egal ditanţate de axul platanului de pe fiecare parte a platanului şi de pe toate

platanele, sunt grupate in cilindri care sunt subdivizate la rândul lor în sectoare a câte 512 biţi

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

platane diferite este citită fără mişcarea capului de citire/scriere.

PLACA GRAFICĂ

Placa grafică – este acea componentă care reprezinta în primul rând dispozitivul de afişare

cu unitatea centrală. Datorită cipurilor grafice pe care le are în componenţă, placa grafică

degrevează procesorul de problema procesării imaginii video şi de afişarea acesteia. Placa

grafică lucrează în corelaţie cu monitorul şi cu ajutorul căreia sistemul poate afişa prelucrările,

datele, imaginile pe care le foloseşte. Principalele componente ale plăcii grafice sunt cipul grafic,

memoria RAM, magistrala de comunicaţie, convertizorul digital-analogic RAMDAC. Plăcile

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

atunci când afişează o grafică mai detaliată, în rezoluţie mai mare. Cu cât memoria este mai

mare, cu atât performanţele plăcii sunt mai bune.

PLACA DE SUNET

Placa de sunet este un dispozitiv periferic de intrare – ieşire – care permite

calculatorului să re-dea sunete prin intermediul difuzorului intern, să înregistreze sunete prin

intermediul unui microfon sau să opereze cu sunete stocate în format digital şi să le transmită la

un sistem audio extern.

30

O placă de sunet conţine:

- Un procesor de semnal digital (DSP) care controlează

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

audio ce intră în PC;

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

stocare de date;

- O interfaţă pentru conectarea instrumentelor muzicale

digitale ex-terne (MIDI), pentru conectarea echipamentelor

muzicale externe;

pentru majoritatea plăcilor, game portul este folosit în acelaşi timp şi pentru conectarea unui

adaptor MIDI extern;

- Mai multe intrări tip jack pentru conectarea difuzoarelor şi

microfonului; - Un game port pentru conectarea unui joystick

sau a unui gamepad;

Plăcile de sunet fabricate în prezent se instalează, de obicei, în slot - ul Peripheral

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

în fapt o magistrală pentru ataşarea dispozitivelor hardware dintr-un calculator. PCI pot lua fie

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

într-un slot. PCI Local Bus a fost implementat mai întâi în PC - urile compatibile IBM, unde a

înlocuit combinaţia de ISA plus un VESA Local Bus. PCI a fost apoi înlocuit cu PCI -X şi PCI

Express, dar la nivelul anului 2011 majoritatea plă-cilor de bază erau încă prevăzute cu unul

sau mai multe sloturi PCI, care sunt încă suficiente pentru mul-te aplicaţii. Plăcile de sunet mai

vechi se instalează însă pe bus - ul ISA. Multe din generaţiile mai noi de calculatoare

incorporează placa de sunet ca un chipset direct pe placa de bază.

Plăcile de sunet pot fi conectate la o serie de alte

dispozitive electronice sau echipamente periferice, precum:

căşti, difuzoare cu amplificator, o sursă de intrare analogică,

microfon, radio, deck cu ca-setă, CD player, o sursă de

intrare digitală, casetă audio digitală (DAT), CD - ROM, o

sursă de ieşire analogică – deck cu casetă, o sursa de ieşire

digitală, CD inscriptibil (CD-R).

Câteva din plăcile de sunet cu performanţe superioare oferă ieşiri pentru 4 difuzoare şi o

interfaţă de ieşire digitală printr-o mufă. Pentru audiofili a apărut însă o nouă generaţie de plăci

de sunet digitale. Acestea au intrări şi ieşiri digitale, pentru a putea transfera date de pe DAT,

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

În mod normal, o placă de sunet procesează semnalele audio îndeplinind mai multe

funcţiuni:

- reproducerea de muzică înregistrată pe suport digital, de pe CD - uri sau fişiere audio

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

- înregistrarea audio, în diferite formate multimedia, de pe o diversitate de surse externe

31

(micro-fon sau deck de casetă);

- sintetizarea sunetelor;

- procesarea sunetelor existente .

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

audio în modul optim pentru transmiterea în şi în afara plăcii de sunet, în timp ce procesorul de

sunet digital (DSP) monitorizează întreg procesul. În acelaşi timp, DSP - ul controlează şi

reglează orice alteraţie a sunetului, cum ar fi ecoul sau sunetul 3D, atâta timp cât acestea nu

sunt provocate şi dorite de utilizator. Existenţa DSP - ului în structura plăcii de sunet conduce

la degrevarea procesorului principal al PC -ului de unele funcţii auxiliare, în favoarea creşterii

vitezei de transfer a datelor şi informaţiilor.

PLACA DE RETEA

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

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

răspândită placă de reţea şi a fost dezvoltata iniţial de Xerox cu capabilitatea de a trasfera până la

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

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

reţea, şi este folosită mai ales într-o reţea de tip stea sau cerc

ECHIPAMENTE PERIFERICE

DEFINIȚIE.Un periferic este o unitate (aparat) de hardware ce este inclus sau se adaugă

unui sistem de calcul pentru a-i extinde funcționalitatea. Denumirea de periferic este aplicată de

obicei acelor unități componente care pot fi opționale prin natura lor.

Dispozitivele periferice externe se conectează la calculator prin intermediul porturilor:

● porturi paralele: utilizate pentru transmiterea mai multor biţi de informaţie simultan

(imprimantă, scanner, etc.)

● porturi seriale: utilizate pentru comunicare serială, în care un singur bit este transmis la

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

32

Principalele funcții ale echipamentelor periferice de intrare/ieșire, în cadrul unui sistem

de calcul pot fi grupate astfel:

asigură afișarea/tipărirea rezultatelor prelucrării într-o formă accesibilă utilizatorului;

permite utilizatorului posibilitatea de a supraveghea si interveni, pentru asigurarea

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

CLASIFICARE. Sunt trei tipuri de unități periferice : de intrare, de ieșire și

de intrare/ieșire. Iată câteva exemple:

a) Perifericele de intrare, cuprind:

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

- mouse – ul, trackball – ul şi joystick – ul, ce facilitează oportunitatea de operare pe

calcula-tor prin poziţionări, selectări de informaţii, acţionări asupra unor obiecte de control şi

opţiuni adecvate de meniu;

- scanner, care asigură introducerea şi captarea imaginilor în sistemul binar, unde vor

fi reţinute şi/sau conservate pe principii digitale;

- creion optic şi tableta grafică, care oferă posibilitatea de desenare şi de scriere în

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

- microfon si interfaţă pentru sunet, care asigură captarea directă a sunetelor sub

formă de dispoziţii şi mesaje, comentarii şi rapoarte, interviuri, tratative, conferinţe etc.

- cameră de luat vederi şi interfaţă audio - video compatibilă, care asigură captarea şi

înre-gistrarea imaginilor, urmat de conversia acestora în format digital;

- cititorul de CD (DVD), care preia, pe principii optice, informaţiile de natură audio –

vizua-lă de pe discuri compacte (optice);

- lectorul optic de microfilme şi interfaţă specifică, care transferă imaginile

documentelor în-registrate optic pe peliculă sub formă de microfilm (eventual din arhiva

electronică), astfel încât acestea să poată fi proiectate pe monitorul calculatorului sau al unui

ecran exterior.

b) Perifericele de ieşire, cuprind:

- monitorul alb - negru sau color, care asigură afişarea informaţiilor iar ca interfaţă

fizică se utilizează placa video;

- imprimanta, care se utilizează pentru tipărirea alb - negru sau color a datelor,

textelor/ documentelor sau imaginilor;

- plotter-ul, care se utilizează pentru trasarea/multiplicarea de schiţe, planuri, desene

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

- înscriptorul de CD-uri, care permite scrierea de informaţii pe discurile compacte

(optice);

- interfaţă audio, care se utilizează pentru transmiterea de sunete memorate sau în

curs de recepţie, în reţele locale sau la distanţă; se pot folosi dispozitive electronice de tipul

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

speaker - ul calculatorului emite mesaje şi alte informaţii sonore;

- videoproiector, care preia imaginile ce s-ar fi putut afişa pe un monitor şi le

proiectează pe un ecran exterior;

- imprimanta pentru microfilm şi interfaţă, care permite transferul documentelor din

memoria internă a calculatorului pe suportul specific, integrat în arhiva electronică.

33

c) Perifericele de intrare – ieşire, care cuprind:

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

dischete de ZIP etc., pentru memorarea digitală, sub formă de fişiere, a unor tipuri diverse de

date numerice precum: texte/documente, sunete, imagini; în funcţie de natura informaţiei

conţinute şi de modul de creare a lor, fişierele pot fi sub formă de documente, imagini, sunete

etc., fapt ce se reflectă şi în numele lor (exten-sie), unde fiecare tip de fişier va fi prelucrat de un

produs software specific.

- unităţi audio - analogice de bandă magnetică şi interfaţa lor, care sunt echipamente

electronice de uz larg sau profesional, destinate înregistrării, stocării şi redării informaţiei sonore

sub formă analogică; este vorba despre casetofoane, magnetofoane, reportofoane, dictafoane etc.

care folosesc ca-sete şi benzi magnetice.

- unităţi video - analogice şi interfaţa lor cu sistemul informatic, care sunt

echipamente elec-tronice de tip video cu ajutorul cărora se poate înregistra pe banda magnetică

specifică informaţia audio

- vizuală; aceasta se poate ulterior prelucra şi reda cu echipamente speciale de tip videoplayer

sau videorecorder;

- echipamentele pentru comunicaţii, care includ totalitatea dispozitivelor tehnice de

conecta-re, codificare/decodificare şi transmisie/recepţie la distanţă a informaţiilor şi care sunt

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

şi de natura reţelelor de telecomunicaţii utilizate; câteva exemple de echipamente folosite pentru

comunicaţii şi care fac parte din categoria celor periferice sunt prezentate mai jos:

- aparat telefonic şi interfaţă telefonică, care se utilizează pentru recepţia

mesajelor sono-re comunicate analogic sau digital şi înregistrarea lor digitală, transmiterea de

mesaje înregistrate direct sau sub formă de fişiere digitale ;

- aparat telefax şi interfaţă telefax, care se utilizează pentru recepţionarea

mesajelor de tip fax, tipărirea lor directă la imprimanta fax şi, eventual, înregistrarea lor digitală,

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

memorat (prin lectura docu-mentului din memoria internă sau externă a calculatorului);

- telecopiator cu interfaţă de intrare pentru recepţionarea, locală sau la distantă, a

imaginilor de tip document, cu interfaţă de ieşire pentru transmiterea către un copiator, situat

local sau la distanţă prin reţele de comunicaţii, a unor imagini (documente) memorate digital;

- interfaţă video, care se utilizează pentru recepţionarea imaginilor şi secvenţelor

sonore transmise prin reţele locale de TV cu circuit închis sau reţele TV la distanţă cu

transmiterea de imagini şi sunete prin aceleaşi tipuri de reţele;

- multifuncţionala laser.

34

BIBLIOGRAFIE

ATANASIU A., Arhitectura calculatoarelor, EdituraInfoData, 2006

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

2000

BOBOILA C., Arhitectura sistemelor de calcul. Aspecte teoretice si aplicatii Java,

Ed. Sitech, Craiova, 2013

Nani V., Echipamente periferice - notiţe de curs

WEBOGRAFIE

http://ro.wikipedia.org

http://totuldesprecalculatoare.weebly.com

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

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

3875.html

http://biblioteca.regielive.ro/referate/calculatoare/placa-de-baza-

33750.html?ref=doc3

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

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

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

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

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

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

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

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

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

http://ro.wikipedia.org/

http://en.wikipedia.org/

http://www.scritub.com/

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

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

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

INTR111121105.php

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

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