117
Facultatea de marketing şi afaceri economice internaţionale AUL I 2008 - 2009 BAZELE IFORMATICII CUPRIS 1. ITRODUCERE 1.1. Evoluţia sistemelor de calcul 1.2. Structura von eumann a sistemelor de calcul secvenţiale 1.3. Generaţii de sisteme de calcul 1.4. Verificare 1.5. Teste 2. ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL 2.1. Structura calculatoarelor personale 2.2. Unitatea centrală de prelucrare (UC) 2.2.1. Microprocesorul (μ μ μP) 2.2.2. Microprocesorul Pentium 2.2.3. Microprocesorul Merced (P7) 2.2.4. Microprocesorul Pentium IV 2.3. Memoria internă 2.4. Memoria secundară 2.5. Dispozitive periferice de intrare / ieşire 2.5.1. Dispozitive periferice de intrare 2.5.2. Dispozitive periferice de ieşire 2.5.3. Dispozitive periferice mixte (de afişare) 2.6. Verificare 2.7. Teste

bazele informaticii

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: bazele informaticii

Facultatea de marketing şi afaceri economice internaţionale

A�UL I 2008 - 2009

BAZELE I�FORMATICII

CUPRI�S

1. I�TRODUCERE

1.1. Evoluţia sistemelor de calcul

1.2. Structura von �eumann a sistemelor de calcul secvenţiale

1.3. Generaţii de sisteme de calcul

1.4. Verificare

1.5. Teste

2. ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL

2.1. Structura calculatoarelor personale

2.2. Unitatea centrală de prelucrare (UC)

2.2.1. Microprocesorul (µµµµP)

2.2.2. Microprocesorul Pentium

2.2.3. Microprocesorul Merced (P7)

2.2.4. Microprocesorul Pentium IV

2.3. Memoria internă

2.4. Memoria secundară

2.5. Dispozitive periferice de intrare / ieşire

2.5.1. Dispozitive periferice de intrare

2.5.2. Dispozitive periferice de ieşire

2.5.3. Dispozitive periferice mixte (de afişare)

2.6. Verificare

2.7. Teste

Page 2: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

2

3. SISTEME DE OPERARE

3.1. Definiţia şi funcţiile sistemelor de operare

3.2. Evoluţia sistemelor de operare

3.3. Conceptele sistemului de operare

3.4. Clasificarea sistemelor de operare

3.5. Verificare

3.6. Teste

4. LIMBAJE DE PROGRAMARE

4.1. Scurtă prezentare a limbajelor de programare

4.2. Calsificarea limbajelor de programare de nivel înalt

4.3. Limbaje şi maşini virtuale

4.4. Calculatoarele actuale – calculatoare multinivel

4.5. Verificare

4.6. Teste

5. WI�DOWS

5.1. Tipuri de fişiere

5.2. Directoare în sistemul de operare MS-DOS

5.3. Dosare (folder) în Windows

5.4. Sistemul de operare MS-DOS

5.5. Parteneriatul dintre MS-DOS şi Windows

5.6. Sistemul de operare WI�DOWS

5.7. Versiuni Windows

6. WORD

7. BIBLIOGRAFIE

Page 3: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

3

1. I�TRODUCERE

1.1. Evoluţia sistemelor de calcul

Sistemele de calcul au evoluat şi evoluează odată cu dezvoltarea tehnologiei de

realizare a circuitelor electronice. Totuşi performanţele unui sistem de calcul pot fi

îmbunătăţite, fără schimbarea tehnologiei, doar prin modificarea arhitecturii sistemului.

Arhitectura defineşte modul de organizare, de interconectare a unităţilor (blocurilor)

constitutive ale sistemului, precum şi unităţile însăşi. Ea reprezintă un concept diferit de

cel al schemei bloc; schema bloc reprezintă un mod particular de realizare hardware, în

timp ce arhitectura defineşte doar din punct de vedere funcţional unităţilşe componente

ale sistemului.

Un sistem de calcul (SC) este un sistem fizic care prelucrează automat informaţia

codificată sub formă de valori discrete, conform unui program ce indică o succesiune

determinată de operaţii aritmetice şi logice.

Un sistem de calcul este un ansamblu alcătuit din două componente principale:

� componenta hardware (echipamentele fizice componente);

� componenta software (programele şi structurile de date).

Un sistem de calcul modern este cu adevărat un ansamblu de procesoare, memorii,

unităţi funcţionale, reţele de interconectare, dispozitive periferice, canale de

interconectare precum şi compilatoare, sisteme de operare, limbaje de programare,

programe utilitare şi de aplicaţie.

1.2. Structura von �eumann a sistemelor de calcul secvenţiale

Structura de bază a calculatorului secvenţial, cu program memorat, stabilită de John

von Neumann în 1945, este reprezentată în figura 2.1 şi cuprinde cinci unităţi funcţionale:

� unitatea de intrare ( UI );

� unitatea de memorare ( M );

� unitatea de ieşire ( UE );

� unitatea aritmetico-logică ( UAL );

� unitatea de comandă ( UC ).

Modelului lui John von Neumann de construcţie a calculatoarelor s-a impus de la

începuturile maşinilor de calcul electronic şi este până în prezent singurul model

funcţional. Acest model defineşte calculatorul ca pe un ansamblu format din două

componente centrale: unitatea de comandă şi memoria internă.

Page 4: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

4

Unitatea de memorie reprezintă unitatea funcţională a unui calculator în care se

stochează informaţia (date şi programe). Memoria unui calculator este formată din:

� memoria internă (principală) păstrează programele şi datele ce se utilizează la

un moment dat şi este realizată cu circuite electronice de memorie;

� memoria externă (secundară) păstrează toate celelalte programe şi date ce

trebuie să se afle la dispoziţia sistemului de calcul, iar implementarea

memoriei externe se face prin echipamente fizice (periferice) de memorie,

cum ar fi de exemplu banda magnetică, discuri magnetice de diferite tipuri,

unităţi de casetă magnetică.

Figura 2.1. Structura von Neumann

Unitatea de comandă (UC) este cea responsabilă cu administrarea şi prelucrarea

informaţiilor în timp ce memoria internă serveşte la depozitarea acestora.

Unitatea aritmetico-logică (UAL) realizează prelucrarea informaţiei preluate din

memorie, iar rezultatele se depun din nou în memorie sau sunt furnizate în exterior. UAL

realizează două categorii de operaţii:

� aritmetice (adunare, scădere, înmulţire, împărţire);

� logice ( ŞI logic, SAU logic, SAU-EXCLUSIV, NEGAŢIE ).

Acest ansamblu unitate de comandă plus memorie internă comunică cu exteriorul prin

intermediul unităţilor de intrare şi de ieşire.

Unitatea de intrare permite introducerea informaţiei în calculator. Acestea sunt

furnizate de dispozitivul periferic de intrare şi transferate spre unitatea comandă, prin

intermediul tastaturi, cititor de cartele. UI realizează totodată conversia reprezentării

UI UE

M

UAL

UC

Flux de date şi instrucţiuni Fluxul de comenzi şi stări

Page 5: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

5

informaţiei din forma externă accesibilă omului (numere, texte, imagini) în format intern

binar. Formatul intern este rezultatul utilizării în construcţia calculatoarelor a circuitelor

electronice care prezintă la ieşire numai două stări stabile (niveluri de tensiune).

Convenţional cele două stări se reprezintă prin cifrele binare (biţi) “0” şi “1”. Ca exemplu

de unităţi de intrare se pot enumera: tastatura, cititor de cartele, cititor de bandă de hârtie,

cititor optic de caractere, etc.

Unitatea de ieşire realizează trimiterea, în exteriorul sistemului de calcul, a

rezultatelor prelucrărilor efectuate de unitatea de comandă. În cazul în care rezultatele

sunt destinate:

� utilizatorului uman, unitatea de ieşire execută conversia din format intern

(binar) în format direct accesibil omului (cifre, texte, grafice, imagini);

� acţionării unor echipamente, unitatea de ieşire, prin intermediul unor circuite

speciale numite convertoare numeric-analogice generează semnale necesare

acţionării de echipamente.

1.3. Generaţii de sisteme de calcul

În timpul dezvoltării sistemelor de calcul s-au remarcat câteva caracteristici care au

determinat clasificarea acestora în câteva grupuri numite generaţii, în perioade de timp

care nu sunt strict delimitate şi se suprapun.

Clasificarea sistemelor de calcul în generaţii este determinată de tehnologia folosită,

arhitectura sistemului, modul de prelucrare a datelor şi limbajele utilizate. Aceste

generaţii de calculatoare sunt următorele:

Generaţia I - tuburile cu vid (1945-1955) se caracterizează prin:

• calculatoare cu relee electromagnetice şi tuburi electronice interconectate cu

fişe, tuburi ce implicau un consum mare de putere;

• cablaj prin fire;

• structura de tip serie;

• set de 10-20 de instrucţiuni simple;

• periferie redusă (lector/perforator de bandă);

• o singură memorie lentă şi de capacitate mică (tambur magnetic pentru 1000-

4000 cuvinte);

• viteza de calcul mică (sute-mii de operaţii pe secundă) iar raportul între timpul

pentru o înmulţire şi timpul pentru o adunare era tînmulţire/tadunare =20/1

• prelucrarea datelor pe biţi (bit cu bit), utilizarea limbajelor binare de

programe programele fiind scrise direct în cod maşină.

Page 6: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

6

Generaţia II - tranzistoarele (1955-1965), fiind determinată de o tehnologie şi o

structură organizatorică nouă, ceea ce a condus la mărirea performanţelor. Principalele

caracteristici sunt:

� calculatoare cu diode şi tranzistoare cu Si şi Ge interconectate prin cablaj

imprimat; prin înlocuirea tuburilor electronice cu dispozitive semiconductoare

(diode şi tranzistori) calculatoarele au dimensiuni mult mai mici, puterea

disipată este mai mică, siguranţa în funcţionare este mai mare şi astfel se

elimină fenomenele de radiaţie şi cuplajele parazite;

� construirea memoriilor cu ferite (în anul 1959); acestea ofereau un timp de

acces de 2-12µs (de 1000 de ori mai repede decât tamburul magnetic);

� raportul tînmulţire/tadunare =10/1;

� tipizarea circuitelor, ceea ce a uşurat activitatea de organizare şi întreţinere;

� echipamente periferice simple: tambur magnetic, banda magnetică, disc

magnetic, dispozitive de imprimare, echipamente de trasare şi echipamente de

afişare pe tub catodic;

� prelucrarea datelor pe loturi (“batch”) şi utilizarea limbajelor de programare

mai evaluate cum era FORTRAN şi COBOL,

Generaţia III - circuitele integrate (1965-1980) avea următoarele caracteristici:

� utilizarea circuitelor integrate pe scară simplă (până la 10 tranzistoare pe cip)

SSI şi MSI conectate pe circuite imprimate pe mai multe niveluri (straturi);

� utilizarea memoriilor semiconductoare, cu timp de acces pentru memoria

internă de 0.5-1.75µs;

� creşte viteza de calcul, astfel tînmulţire/tadunare =2.5;

� memorii externe de mare capacitate, reprezentate prin discuri de masă

(capacităţi mai mari de 1Moctet);

� dezvoltarea perifericelor a avut două tendinţe, prima a fost de a perfecţiona

perifericele existente şi a doua de a realiza echipamente noi, în special pentru

prelucrarea de date din documente primare (la început pentru operaţii bancare);

� spre sfârşitul acestei perioadfe s-a remarcat aşa numita generaţie 3.5 care

utiliza circuite integrate pe scară largă ( MSI ), memorii cu circuite integrate,

microprocesoare pe 8-16 biţi, microprogramare. Apar astfel

minicalculatoarele;

� utilizarea limbajelor de programare evaluate, utilizarea multiprocesării

(separarea programelor în task-uri şi operaţii de I/O), apariţia sistemelor de

operare şi a memoriilor virtuale.

Generaţia IV - circuite VLSI (1980-1990) a cărei principale caracteristici sunt:

� utilizarea circuitelor integrate pe scară largă LSI (“Large Scale Integration”)

şi a circuitelor integrate pe scară foarte largă VLSI (“Very Large Scale

Integration”), în care un cip conţine mii de tranzistori pe un cm3 de siliciu, cu

Page 7: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

7

timpi de comutare de 1-5 ns şi timpi de acces de 10ns; a început era

calculatoarelor personale;

� noi tipuri de memorii MOS, bule magnetice, holografice;

� dezvoltarea de noi echipamente periferice legate de sesizarea primară a datelor;

� utilizarea microfilmelor pentru înregistrarea afişajelor de pe tuburile

electronice;

� dacă minicalculatoarele făceau posibilă existenţa unui calculator în fiecare

departament al unei companii, microcalculatoarele au făcut posibil ca fiecare

individ să aibă propriul lui calculator; cele mai puternice calculatoare

personale utilizate în afaceri, universităţi sau instituţii guvernamentale sunt

uzual numite workstation; de obicei ele sunt interconectate în reţele pe zone

geografice întinse;

� are loc o întrepătrundere între industria de calculatoare şi cea de

telecomunicaţii;

� apariţia calculatoarelor “pipe-line” şi a sistemelor multiprocessor, apariţia

supercalculatoarelor;

� utilizarea limbajelor de programare de nivel înalt orientate pe prelucrarea

vectorilor de date;

� apariţia conceptelor de multimedia şi de programare orientată pe obiecte.

S-a constatat că sistemele de calcul cu organizare convenţională prezintă performanţe

modeste faţă de cerinţele impuse de prelucrarea datelor nenumerice (propoziţii,

simboluri, vorbire, informaţie grafică, imagini). De asemenea componentele au atins

viteza limită de funcţionare. Au apărut o serie de dificultăţi în elaborarea software-ului de

sistem şi a celui de aplicaţie în diferite domenii. A apărut astfel necesitatea realizării unei

noi generaţii de calculatoare.

Generaţia V - prelucrare masivă paralelă (după 1990) are următoarele caracteristici:

� grad mare de modularizare şi densitate ridicată de integrare şi “împachetare”;

utilizarea circuitelor realizate în tehnologie ULSI şi 3D;

� evoluţia procesoarelor ia un avânt puternic, frecvenţa de lucru creşte de la

100MHz la peste 3 GHz, arhitectura microprocesorului este îmbunătăţită prin

specializare, memorie cache, paralelism (“pipe-line”), optimizarea

algoritmilor;

� prelucrare masivă paralelă;

� sisteme multiprocessor, apariţia microprocesoarelor specializate (de exemplu

prelucrarea digitală a semnalelor);

� apariţia şi dezvoltarea serviciului www (Wold Wide Web) iniţiat de

Laboratorul CERN din Geneva în colaborare cu mai multe universităţi

americane;

Page 8: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

8

� interactivitatea serviciului www este asigurată prin introducerea tehnologiei

Java.

� arhitectura de bază a acestor calculatoare cuprinde trei componente:

1. interfaţa inteligentă permite dialogul pe bază de limbaj natural, voce,

imagini, informaţie grafică;

2. componenta pentru rezolvarea de probleme(inferenţă) realizează

raţionamente logice cu ajutorul cărora descoperă cunoştinţele utile noi şi

relevante, construind astfel o secvenţă a raţionamentului ce conduce la

soluţia problemei;

3. baza de cunoştinţe cu un volum imens în care căutarea se va face extrem

de rapid.

Actual se lucrează la punerea la punct a unor calculatoare ultrarapide, maşini pentru

traducere automată, dispozitive perfecţionate pentru extragerea şi memorarea imaginilor.

Calculatoarele vor fi conectate la reţele locale, conectate la rândul lor în reţele globale,

formând un adevărat sistem informaţional cu aspectul unei reţele telefonice.

1.4. Verificare

1. Indicaţi prin ce metodă se pot mării performanţele unui SC, fără a se modifica

tehnologia.

2. Care sunt cuvintele cheie din cadrul definiţiei unui SC ?

3. Enumeraţi în ordine cronologică primele instrumente şi maşini de calcul.

4. Indicaţi unităţile funcţionale din cadrul structurii de bază a calculatoarelor secven-

ţiale, stabilită de John von Neumann.

5. Enumeraţi circuitele pe baza cărora au fost construite calculatoarele din cadrul fie-

cărei generaţii.

6. Enumeraţi caracteristicile generaţiei III şi a generaţieIV de calculatoare.

1.5. Teste

1. Indicaţi care dintre conceptele următoare defineste modul de organizare şi de

interconectare a unităţilor (blocurilor) constitutive ale sistemului:

a) schema bloc;

b) arhitectura;

c) unităţi funcţionale;

d) componenta hardware

e) componenta software.

Răspuns corect : b.

Page 9: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

9

Arhitectura defineşte modul de organizare, de interconectare a unităţilor (blocurilor)

constitutive ale sistemului, precum şi unităţile însăşi.

2. Care dintre afirmaţiile următoare, referitoare la un sistem de calcul, este incorectă:

a) sistem fizic care prelucrează automat informaţia;

b) informaţia într-un sistem de calcul este codificată sub formă de valori discrete,

conform unui program;

c) sistem fizic care prelucrează informaţia atât manual cât şi automat;

d) programul indică o succesiune determinată de operaţii aritmetice şi logice.

Răspuns corect : c.

Un sistem de calcul este un sistem fizic care prelucrează automat informaţia

codificată sub formă de valori discrete, conform unui program ce indică o succesiune

determinată de operaţii aritmetice şi logice. Prin urmare varianta incorectă este c) întrucât

prelucrarea nu se face manuală şi automat, ci doar automat.

3. Structura John von Neumann a unui calculator secvenţial conţine cinci unităţi

funcţionale. Indicaţi care dintre unităţile de mai jos nu există în structura stabilită

de John von Neumann.

a) unitatea de intrare;

b) unitatea de memorare;

c) unitatea de ieşire;

d) unitatea aritmetico-logică;

e) unitatea de comandă şi control;

f) unitatea de comandă.

.Răspuns corect : e.

Structura de bază a calculatorului secvenţial, cu program memorat, stabilită de John

von Neumann în 1945, conţine cinci unităţi funcţionale: unitatea de intrare, unitatea de

memorare, unitatea de ieşire, unitatea aritmetico-logică şi unitatea de comandă. Prin

urmare varianta incorectă este d, deoarece pe atunci nu era unitate de comandă şi control.

4. Indicaţi în ce generaţie calculatoarle sunt realizate cu diode şi tranzistoare cu Si şi

Ge interconectate prin cablaj imprimat.

a) generaţia 1;

b) generaţia 2;

c) generaţia 3;

d) generaţia 4;

Răspuns corect : b.

Page 10: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

10

2. ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL

2.1. Structura calculatoarelor personale

Componenta centrală a unui calculator personal (PC), numită şi creierul acestuia,

este microprocesorul(µP). Microprocesorul a fost inventat în anul 1971 de către ing.

M.F. HOFF de la firma I�TEL şi a produs o adevarată revoluţie în domeniul

calculatoarelor şi al informaticii, având un impact deosebit în toate domeniile ştiinţifice,

economice şi sociale.

Microprocesorul (µP) împreună cu memoria (M) formează unitatea centrală de

prelucrare (UC) (Central Processing Unit) care din punct de vedere hardware, constituie

componenta centrală a unui calculator personal, după cum se poate vedea în figura 2.1.

Figura 2.1. Structura unui calculator personal

Memoria secundară(externă)

Dispozitive

de

intrare

Dispozitive

de

ieşire

Memoria

internă

UC

Unitate

aritmetico logică

Unitate de

comandă şi

control

µP

Page 11: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

11

Pentru realizarea serviciilor sale un PC este înzestrat cu dispozitive de

intrare/ieşire(I/O), unele fiind doar de intrare, altele fiind doar de ieşire, iar altele mixte

fiind şi de intrare şi de ieşire.

Dispozitivele mixte cu funcţii şi de intrare şi de ieşire sunt:

� unitatea de hard disk (HD) - dispozitiv de memorare cu acces rapid la

informaţii, încorporat în PC, şi care conţine programele sistemului de

operare (SO) şi programe specializate (PS) în concordanţă cu preferinţele

utilizatorului;

� unitatea de floppy disk (FD) - dispozitiv de memorare cu acces lent la

informaţii şi care permite utilizarea unei dischete (de regulă, de dimensiune

3,5 inch) ce conţine un disc flexibil de memorare care poate să stocheze şi să

păstreze pe timp nelimitat informaţii sub formă de programe şi date;

� CD-RW şi DVD-RW - dispozitiv de memorare de mare capacitate cu acces

rapid la informaţii şi care stochează, în vederea citirii, programe şi fişiere de

volum foarte mare.

� monitorul - dispozitiv de afişare (display) alfanumerică şi grafică alb/negru

şi color şi care este o interfaţă grafică în dialogul om-calculator.

Dispozitivele de intrare (de citire) (I) ce pot există în configuraţia unui PC sunt:

� tastatura (keyboard) - dispozitiv cu taste numerice şi alfanumerice pentru

introducerea de comenzi şi date ce vor fi prelucrate de programele SO şi PS;

� CD-ROM şi DVD - ROM - dispozitiv de memorare de mare capacitate cu

acces rapid la informaţii şi care stochează -în vederea citirii- programe şi

fişiere de volum foarte mare;

� mouse - dispozitiv mobil care prin intermediul unui cursor grafic

reprezentat pe monitor poate să indice selectarea unor simboluri grafice sau

butoane logice ce vor avea ca efect executatea unor operaţii specifice

programelor SO şi PS;

� scanner - dispozitiv pentru preluarea (memorarea) de imagini de pe suport

hârtie, memorarea realizându-se în fişiere sub formă de hărţi (bitmap) de

puncte (pixeli);

� digitizor - dispozitiv pentru preluarea (memorarea) de coordonate ale unor

puncte ce reprezintă hărţi, scheme, planuri, etc. în vederea prelucrării lor de

către diverse programe care să genereze imagini ce urmează apoi a fi

procesate;

� camera TV - dispozitiv pentru preluarea pe suport film a unor imagini reale

şi care urmează a fi prelucrate.

Page 12: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

12

Dispozitivele de ieşire (de scriere)(O) ce pot exista în configuraţia unui PC sunt:

� imprimanta grafică - dispozitiv ce utilizează suport hârtie sau folie de

plastic pentru realizarea de reprezentări grafice;

� plotter - dispozitiv tip masă de desen sau planşetă pentru realizarea de

desene;

� film - dispozitiv pentru preluarea de imagini din memoria unui calculator;

� boxe audio - dispozitive pentru redarea sunetelor (dispozitive multimedia).

2.2. Unitatea centrală de prelucrare (UC)

Funcţii : - operaţii de de prelucrare a informaţiilor şi controlul comunicaţiilor;

- operaţii de citire/scriere de informaţii din/în memoria principală;

- operaţii de coordonare şi control pentru dispozitivele I/O.

Componente:

� componenta de memorare (memoria internă- M); realizează memorarea

datelor (D), instrucţiunilor ( programelor- P), rezultatelor intermediare

(de lucru-L), rezultatelor finale (R);

� componenta de execuţie (unitatea aritmetico-logică - Ual); realizează

calcule aritmetice şi logice cunoscute din matematică;

� componenta de comandă - control (Ucc) ; realizează prelucrarea

ordonată a instrucţiunilor programelor şi coordonează funcţionarea

celorlalte componente, inclusiv a dispozitivelor I/O.

Performanţă: Orice sistem de calcul are puterea de procesare funcţie de memoria

internă şi de microprocesorul (µP) cu care este înzestrat, acesta fiind constituit din

unitatea de comandă-control (Ucc) şi unitatea de execuţie(Ual).

2.2.1. Microprocesorul (µµµµP)

Componenta centrală din cadrul unui calculator personal, actual, este

microprocesorul (µµµµP), denumit şi “creierul calculatorului”. El a fost inventat de ing.

M.F. Hoff de la firma INTEL şi este cel care realizează operaţiile de prelucrare şi de

calcul.

Microprocesorul este văzut ca”un calculator în miniatură” format din:

1. UCC - unitate de comandă şi control ce urmăreşte ordinea de execuţie a

instrucţiunilor unui program şi controlează întreaga activitate a unităţii centrale

2. UAL - unitate de execuţie a operaţiilor aritmetico-logice.

Page 13: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

13

3. MµµµµP - memorie proprie formată din 14 registre interne utilizate de primele

două componente (UCC şi UAL ) cu următoarea structură:

� 2 pentru comandă şi control;

� 4 pentru date;

� 8 pentru adrese.

Un registru este un element esenţial în procesul de prelucrare a informaţiilor

provenite din activitatea de execuţie a programelor aflate în memoria internă a

calculatorului. Acesta reprezintă o unitate de adresare a memoriei interne în cadrul

procesului de adresare a conţinutului memoriei interne, proces prin intermediul căruia

are loc accesarea informaţiilor stocate în memorie. Unitatea de adresare se numeşte

cuvânt de memorie.

Registrele interne pot fi :

� de uz general pentru a stoca valorile intermediare ale calculelor ;

� cu destinaţie specifică – contorul de program ce indică adresa noii

instrucţiuni care urmează a fi executată precum şi adresa instrucţiunii curente

care se execută.

Rolul µP este de a executa programele stocate în memoria principală (internă),

execuţie realizată în trei etape:

1. extragerea instrucţiunilor;

2. decidificarea instrucţiunilor;

3. executarea propriu-zisă.

Timpul necesar executării unei instrucţiuni se numeşte ciclu instrucţiune.

Execuţia unei instrucţiuni se realizează pe parcursul a opt etape :

1. încărcarea instrucţiunilor din memorie în registrul de instrucţiuni ;

2. actualizarea contorului de program pentru a indica următoarea instrucţiune care

urmează a fi executată ;

3. decodificarea instrucţiunii din registru de instrucţiuni ;

4. localizarea în memorie a eventualelor date utilizate de instrucţiune ;

5. încărcarea datelor, în cazul în care este necesar, în registrele interne ale µP;

6. execuţia efectivă a instrucţiunilor ;

7. stocarea rezultatelor la destinaţia corespunzătoare din memorie ;

8. întoarcerea la etapa 1 pentru executarea altei instrucţiuni.

Din punct de vedere al comunicaţiilor informaţiilor în funcţionarea unui sistem de

calcul, figura 2.2, se disting 3 tipuri de informaţii (magistrale-trasee de cupru ce

generează informaţii binare şi prin care se realizează comunicarea µµµµP cu celelalte

componente ale SC):

Page 14: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

14

� informaţii ce reprezintă valori (date; pe 16 biţi);

� informaţii ce reprezintă adrese (coduri; pe 20 biţi);

� informaţii ce reprezintă control (comenzi).

Figura 2.2. Comunicarea informaţiilor în sistemul de calcul

Microprocesorul îşi exercită funcţiile, şi anume prelucrează programele aflate în

memoria internă, prin utilizarea, coordonarea şi controlul:

� memoriei interne;

� dispozitivelor rapide (HD, FD, CD);

� dispozitivelor auxiliare ( diverse dispozitive I/O).

Performanţele microprocesorului sunt funcţie de:

• organizarea şi reprezentarea informaţiilor;

• organizarea şi capacitatea memoriei interne;

• tehnica de adresare a memoriei interne;

• metodele de execuţie a operaţiilor în procesarea informaţiilor;

• viteza de lucru (frecvenţa de lucru) în execuţia operaţiilor.

UCC

UAL

Registre Memorie

internă

Hard

disk

Imprimantă

µP

Magistrala de date (16 biţi)

Magistrala de adrese (20 biţi)

Magistrala de control

Magistrala sistemului de calcul

Page 15: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

15

Formal, memoria internă este considerată o structură liniară (mi)i.>0, mi fiind 0 sau 1

cu semnificaţia “stins”, respectiv “aprins” şi reprezintă o poziţie binară, numită bit (binary digit). Prin urmare, o succesiune de biţi poate fi utilizată pentru stocarea de

informaţii convertite în poziţii binare. Unitatea de masură pentru memorie este byte-ul

(octet-ul) şi reprezintă o succesiune de 8 poziţii binare, de exemplu 0 1 0 1 0 1 1 1 .

1b = 8 biţi sau 1o = 8 biţi. Multiplii byte-ului sunt:

1 Kb = 1024 b = 210 b ; 1 Mb = 1024 Kb =220 b ; 1 Gb = 1024 Mb = 230 b.

Sistemele de numeraţie folosite pentru a reprezenta informaţiile într-un sistem de

calcul sunt trei şi anume :

� sistemul binar al cărui alfabet este format doar din două numere 0 şi 1, este

utilizat pentru a reprezenta informaţiile în calculator. Aceste numere poartă

numele de cifre binare iar poziţia pe care o ocupă în cadrul şirului binar se

numeşte poziţie binară.

� sistemul octal al cărui alfabet este format din opt cifre 0, 1,2,3,4,5,6, şi 7.

� sistemul hexazecimal al cărui alfabet este format din şaisprezece cifre şi litere

0, 1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D şi F. Literele sunt folosite pentru a reprezenta

cifra printr-un singur simbol, astfel în loc de 10 vom avea A, în loc de 11 vom

avea B, în loc de 15 vom avea F.

Tabloul de adevăr pentru aceste sisteme este prezentat în continuare :

� Sistemul binar

Corespondent

sistem

zecimal

Tabloul

de adevăr

0 0 0

1 0 1

2 1 0

3 1 1

Page 16: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

16

� Sistemul octal

� Sistemul hexazecimal

Corespondent

sistem

zecimal

Tabloul de

adevăr

0 0 0 0

1 0 0 1

2 0 1 0

3 0 1 1

4 1 0 0

5 1 0 1

6 1 1 0

7 1 1 1

Corespondent

sistem

zecimal

Tabloul de adevăr

0 0 0 0 0

1 0 0 0 1

2 0 0 1 0

3 0 0 1 1

4 0 1 0 0

5 0 1 0 1

6 0 1 1 0

7 0 1 1 1

8 1 0 0 0

9 1 0 0 1

A 1 0 1 0

B 1 0 1 1

C 1 1 0 0

D 1 1 0 1

E 1 1 1 0

F 1 1 1 1

Page 17: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

17

Din punct de vedere logic, memoria internă a unui calculator este organizată în

blocuri de memorie, 1 bloc = 64 Kb, aceste blocuri având destinaţii precise în stocarea

informaţiilor pentru buna funcţionare a calculatorului sub un sistem de operare adecvat.

Un rol important în utilizarea memoriei interne şi în procesul de prelucrare a

informaţiilor are conceptul de cuvânt de memorie (word), acesta fiind de fapt o unitate de

masură (unitate de adresare) a memoriei interne având o anumită organizare logică, de

exemplu în blocuri.

În evoluţia sistemelor de calcul, capacitatea cuvântului de memorie a fost variabilă şi

a determinat o creştere a performanţelor acestora, în acest sens este cunoscută

clasificarea microprocesoarelor în generaţii funcţie de capacitatea cuvântului de

memorie utilizat:

• 1 cuv. = 4 biţi; • 1 cuv. = 8 biţi = 1 b;

• 1 cuv. = 16 biţi = 2 b; • 1 cuv. = 32 biţi = 4 b.

În acest sens, până în prezent sunt cunoscute următoarele generaţii de

microprocesoare:

• generaţia 1 - µP tip 4004, 8008, 1w = 4 biţi (dupa anul 1971);

• generaţia 2 - µP tip XT 8080, 1w = 8 biti (dupa anul 1974);

• generaţia 3 - µP tip AT 8088, 8086, 80186,80286, 1w = 16 biţi (dupa anul

1978; in 1981 apare PC ; in 1982 apar 80186, 80286);

• gen. 4 - µP tip AT 80386, 1w = 32 biţi ( anul 1985 );

• gen. 4,5 - µP tip 80486, 80586(Pentium), 80860, RISC-I860, etc.,

1w = 32 biţi (după anul 1989; 80486 înglobează şi coprocesorul

matematic 80387; iar în 1993 apare 80586 ).

Caracteristicile microprocesoarelor din fiecare generaţie sunt prezentate în tabelul

din figura 2.3.

Performanţa microprocesorului este dată şi de viteza de lucru (frecvenţa de lucru-

impulsuri la intervale foarte mici de timp), masurată în MHz şi care determină realizarea

unei viteze de execuţie de câteva milioane de instructiuni/secundă. Dacă primele

microprocesoare aveau frecvenţa de lucru de 4MHz (µP 8088), 8MHz (µP 80186),

16MHZ (µP 80286), 30 MHz (µP 80386) , astăzi microprocesoarele actuale lucrează cu

o frecvenţă de ordinul 400/500 MHz sau 700/900 MHz, aceasta datorându-se faptului că

modernizarea lor este tot timpul în atenţia proiectanţilor şi fabricanţilor de

microprocesoare, dar şi pentru că acestea încorporează aşa-numitul coprocesor

matematic ce măreşte viteza de lucru la execuţia operaţiilor aritmetice cu numere reale.

Performanţa microprocesorului este determinată şi de spaţiul de memorie internă pe

care il poate adresa. Dacă primele microprocesoare erau construite să adreseze un spaţiu

de memorie de 256Kb, 640Kb, sau 1Mb, astăzi există microprocesoare ce sunt proiectate

sa adreseze un spaţiu de memorie de 32Mb, 64Mb.

Page 18: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

18

Gen Tipul µµµµP Coprocesor

matematic

Anul

apariţiei

Lungimea

cuvântului

Frecvenţa

de lucru

7r. tran-

zistoare

1 4004, 8008 1971 4 biţi

XT 8080 1976 8 biţi

AT 8088, 8086 1978-81 16 biţi 4 MHz 29 000

2 AT 80186 1982

16 biţi 8 MHz

AT 80286 80287 1984 16 MHz 134 000 3 AT 80386 80387 1987-88 32 biţi 30 MHz 275 000

4 AT 80486 SX fără 1990-92 32 biţi 50-66 MHz 1 200 000

DX inclus

5 Pentium inclus 1995 32 biţi 66-100

MHz

3 100 000

AMD K5 75-133

MHz

6 Pentium Pro

inclus

1996

32 biţi

150-200

MHz

5 500 000

Pentium II 1997 233,266,300

MHz

7 500 000

Pentium II Pro 1998 500 MHz 9 300 000

AMD K6-3 1998 266-300,400

MHz

8 800 000

7 Merced

inclus

1999

64 biţi

1 GHz 20 000 000

AMD K7 2000 1 GHz 22 000 000

Pentium IV 2000 2,53 3,06

3,4 GHz

25 000 000

Athlon 2400 +

Athlon 2600+

2002 2,13GHz 27 000 000

Figura 2.3. Caracteristicile microprocesoarelor

�Concluzie. Performanţa microprocesoarelor este determinată de:

� viteza de lucru (frecvenţa de lucru) care este determinată la

rândul ei de:

� lungimea cuvântului de memorie - reprezintă numarul

de biţi ce poate fi prelucrat la un moment dat;

� viteza ceasului - reprezintă numarul de impulsuri

elecronice produse de ceasul intern într-o secundă şi se

masoară în MHz.

� spaţiul de memorie internă adresabil determinat de lungimea

cuvântului de memorie.

Page 19: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

19

2.2.2. Microprocesorul Pentium

Unitatea de virguleă mobilă, organizată sub forma unei conducte („pipe line”),

execută hardware operaţiile de adunare, înmulţire şi împărţire. Pentium execută operaţiile

cu numere reale de două ori mai rapid decât procesorul I80486 cu toate că nu are viteza

unui coprocesor matematic.

Coprocesorul matematic este tot un sistem „pipe line”, deosebit de puternic, legat cu

procesorul printr-o magistrală de 64 de biţi.

Memoria cache (nivelul 1) este de 16KB, adică de două ori mai mare decât a

procesorului I80486 şi este divizată în două module:

� 8 KB pentru instrucţiuni (“Write Back”) folosit pentru memorarea codului

programului (instrucţiunilor) şi a comenzilor; această memorie se mai numeşte

şi cache de cod (“code cache”);

� 8 KB pentru date (“Write Through”) utilizat pentru memorarea datelor, numită

şi cache de date (“data code”).

Memoria cache secundară (nivelul 2) este instalată opţional, este tot de 16KB dar

formată din cip-uri SRAM („Static Random Access Memory”).

Circuitele de interfaţă sunt integrate în procesor şi au rolul să descompună programul

care urmează să se execute în cuvinte de cod pe care le depune în memoria cache pentru

instrucţiuni şi cuvinte de date puse în memoria cache pentru date. Prin existenţa celor

două module de memorie este posibil ca introducerea datelor prin intermediul interfeţei

magistralei să se facă simultan cu citirile efectuate de unitatea de execuţie.

Aceste două module de memorii cache diferă doar prin modul de rescriere a

informaţiilor. Instrucţiunile din memoria chache pentru cod nu pot fi modificate (resrise)

direct ci doar printr-un acces suplimentar la memoria DRAM („Dinamic Random Access

Memory”). În schimb datele din memoria cache pentru date pot fi modificate direct.

Magistrala de adrese are 32 de biţi ceea ce înseamnă că oferă un spaţiu de memorie

adresabilă de 322 octeţi, adică 4GB.

Magistrala de date (externă) este de 64 de biţi şi este posibil un transfer dublu de

date faţă de magistrala de adrese.

Bufferul de decodificare anticipată a instrucţiunilor are rolul de a testa codul pentru

a sesiza din timp eventualele instrucţiuni de salt înainte ca acestea să fie transferate pe

magistrală. Decodificarea instrucţiunilor se realizează anticipat urmând ca după aceea să

fie transmise unităţii de execuţie.

Page 20: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

20

Transmiterea are loc pe o magistrală de 256 de biţi. Dimensiunea mare a magistralei

face posibil transferul secvenţelor de instrucţiuni cu o viteză mai mare chiar decât a

capacităţii de procesare.

Unitatea de anticipare a salturilor este o unitate logică de predicţie BTB (“Branch

Target Buffer”) care accelerează operaţiile de citire a instrucţiunilor. Aceasta încearcă să

încarce anticipat într-un buffer instrucţiunea de la adresa la care se face saltul până la

execuţia efectivă.

Etapele de execuţie simultană a două instrucţiuni se desfăşoară pe parcursul a cinci

etape:

1. încărcarea instrucţiuni din memoria cache pentru cod în buffer-ul de

decodificare anticipată;

2. decodificarea unei instrucţiuni şi calculul adresei;

3. decodificarea următoareai instrucţiuni şi calculul adresei;

4. executarea instrucţiunilor;

5. depunerea rezultatelor execuţiei instrucţiunilor în memoria pentru date.

Pe parcursul execuţiei acestor faze pot apare stări conflictuale pe “pipe line” cum ar

fi:

� blocarea pe magistrală a unei instrucţiuni până la terminarea execuţiei

instrucţiunii anterioare; aceasta înseamnă că execuţia unei instrucţiuni depinde

de terminarea execuţiei a celei precedente;

� execuţia unei instrucţiuni de salt la o instrucţiune care nu se găseşte încărcată pe

magistrală ceea ce provoacă blocarea magistralei până la încărcarea acesteia.

���� 1. Caracteristica principala prin care se diferenţiază microprocesorul Pentium de

cele I80486 anterioare este dată de modificarea structurii acestuia prin apariţia a două

unităţi aritmetico-logice UAL1 şi UAL2. Diferenţa fundamentală este deci dată de cele

două canale de procesare “pipe line” notate U şi V care sunt specializate astfel:

� canalul U este folosit pentru procesarea instrucţiunilor care folosesc numere

întregi şi în virgulă mobilă;

� canalul V este folosit pentru procesarea instrucţiunilor care folosesc numere

întregi şi a unui număr foarte mic de instrucţiuni speciale care folosesc

numere în virgulă mobilă.

Datorită acestui paralelism oferit de cele două UAL existente pe cip pot fi executate şi

două instrucţiuni într-un singur ciclu de ceas ceea ce face ca structura microprocesorului

Pentium să fie denumită structură superscalară.

2. Memoria cache este şi ea mai rapidă şi mai eficientă datorită divizării ei în două

module care lucrează simultan, când unul este scris, celălalt este citit.

Page 21: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

21

2.2.3. Microprocesorul Merced (P7)

Acest microprocessor apărut în 1999 are la rândul lui o structură diferită faţă de

microprocesoarele anterioare (de la 8086 la Pentium II). Dintre caracteristicile acestuia

amintim:

� aduce un spor de viteză considerabil prin mărirea vitezei de tact care ajunge

la 1GHz;

� extinderea arhitecturii de 32 de biţi la 64 de biţi;

� organizarea fluxului de informaţi, mult mai performant, se face diferit

procesorul fiind “frânat” când alege calea greşită;

� un element esenţial al arhitecturii este utilizarea tehnologiei EPIC (Explicitly

Parallel Instruction Computing”); numărul unităţilor pentru numere întregi şi

virgulă mobilă a fost mărit fiind disponibil în acest sens 128 de registre; codul

sursă nu mai este procesat pas cu pas, compilatorul citeşte iniţial întregul cod

sursă al programului , după care îl divizează în mai multe ramuri de execuţie

care pot fi executate simultan în unităţile sale funcţionale

� sarcina optimizării şirului de instrucţiuni revine de data aceasta compilatorului

şi nu mai este făcută în timpul execuţiei ca la microprocesoarele din generaţia

a şasea, P6.

2.2.4. Microprocesorul Pentium IV

Procesorul Intel Pentruim IV disponibil de la 2,53GHz este următorul pas în evoluţia

tehnologică a procesoarelor. Prin depăşirea pragului de 3GHz ajungând la 3,4GHz se

trece la un nou palier al performanţei.

Acest procesor se bazează pe tehnologia numită “Hyper-Threading”, care permite

rularea mai multor aplicaţii în acelaşi timp şi mult mai eficient ca înainte.

Procesorul Intel Pentruim IV este conceput să ofere performanţe serioase pentru

muzica digitală, jocurile 3D, imaginile digitale şi video. El oferă posibilitatea de a

încorpora DVD şi MPEG-4 video.

2.3. Memoria sistemelor de calcul Memoria reprezintă componenta sistemului de calcul în care se stochează programele

(instrucţiunile) şi datele. Microprocesorul are capacitatea de a memora instrucţiunile şi

datele care urmează a fi prelucrate şi rezultatele intermediare. Rolul său este de a prelucra

Page 22: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

22

şi de a transmite informaţiile. El ia instrucţiunile şi datele din memorie şi tot aici pune

rezultatele prelucrărilor sale întrucât capacitatea sa de memorare este mică şi nu poate

stoca programele.

Memoria unui sistem de calcul poate fi împărţită în două categorii:

� memoria principală sau internă formată din cip-uri de memorie RAM

(Random Access Memory) şi ROM (Read Only Memory);

� memoriile secundare sau externe formate din discuri magnetice sau optice,

benzi magnetice, floppz disck, hard disck şi stick.

Memoria internă

Memoria principală sau internă a unui calculator este organizată ca în figura 2.4.

Din punct de vedere funcţional memoria ROM diferă de cea RAM prin faptul că este

mai lentă iar conţinutul ei rămâne neschimbat spre deosebire cea RAM îşi poate schimba

conţinutul.

Memorii extinse

ROM-BIOS

Rezervat

Memorie expandată

Memorie video

Memorie convenţională

Figura 2.4. Organizarea memoriei interne

Memoria convenţională conţine o parte de memorie RAM şi una de ROM cu

următoarea organizare structurală:

� la adresele joase avem:

� baza de date ROM-BIOS;

� zona de comunicaţii DOS;

� nucleul DOS;

� driver-ele interne;

� intrări definite de config.sys;

� partea rezidentă command.com;

Până la 16MB pt. 286 şi 4GB pt. 386, 486 1024KB 960KB 832KB 786KB 640KB 0KB

Page 23: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

23

� partea principală de memorie RAM ce reprezintă memoria disponibilă pentru

utilizator;

� partea tranzitivă din command.com , dacă este necesar, se încarcă de pe disc.

Intrucât vitezele la care lucrează microprocesorul sunt extrem de mari în comparaţie

cu vitezele de stocare a informaţiilor cerute de microprocesor, în system s-a introdus o

componentă foarte rapidă în livrarea informaţiilor, numită memorie de lucru RAM.

Memoria ROM fiind o memorie permanentă ea conţine următorele componente

software:

� sistemul de program starter sau ROM-ul de start prin care se asistă şi se

controlează pornirea calculatorului; acesta conţine mici rutine care realizează

următoarele acţiuni:

� execută testele de funcţionalitate ale tuturor componentelor ataşate

hardware;

� iniţializează toate componentelor ataşate calculatorului;

� iniţializează tabela vectorilor de întrerupere;

� verifică alte extensii adică periferice ataşate calculatorului;

� încarcă în memorie de pe disc sistemul de operare.

� ROM-BIOS (Basic Input Output System) este o parte a memoriei ROM care va

asigura toate procesele şi serviciile necesare activităţii calculatorului, precum şi

gestiunea perifericelor. BIOS-ul este elemental de legătură sau interfaţa directă

dintre partea hardware şi cea software prin care se realizează hardware cererile

software ale programelor. Practic orice program accesează partea hardware prin

intermediul BIOS-ului după cum se observă în figura 2.5.

Programe de aplicaţie

Sistemul de operare

ROM - BIOS

hardware

Figura 2.5. Memoria BIOS de pe placa de bază

Page 24: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

24

2.4. Memoria secundară

Sistemele de calcul au principalul rol de a prelucra date şi informaţii, de a asista şi

controla diferite procese şi de a furniza rezultate. Pentru a putea lucra cu software-ul

acesta trebuie stocat la fel şi rezultatele calculelor pentru a putea fi folosite ulterior.

Aceste medii de stocare trebuie să fie de mare capacitate, permanente (adică să păstreze

informaţia şi după decluplarea calculatorului).

Principalele medii de stocare masivă sunt:

� discul flexibil: floppy disk

� discul rigid: hard disk

� discul optic: CD-RW, DVD-RW

Discul flexibil: floppy disk este un echipament periferic care foloseşte ca suport de

memorare discheta. Floppy discul este compus dintr-un disc flexibil de celuloid sau

material plastic pe care este depus un strat foarte subţire de ferită de bariu. Acesta este

introdus într-o carcasă rigidă de material plastic cu caracteristici antistatice pentru a

preveni pierderile de informaţii prin fenomene electrice şi magnetice. Discul se roteşte

liber în aceste carcase cu o viteză de 350 rotaţii/minut.

Floppy disk-ul poate fi înregistrat:

� pe o faţă SS („Single Sided”),

� pe două feţe DS („Double Sided”)

şi în diferite formate de densitate:

� densitate simplă SD (“Simple Density”),

� densitate dublă DD (“Double Density”),

� densitate mare HD (“High Density”).

Capacitatea unei dischete HD este de 1.44MB. Pentru a putea fi folosită discheta

trebuie supusă unei operaţii de formatare prin care discul se structurează în piste şi

sectoare.

Discul rigid: hard disk este cel mai folosit mediu de stocare a unor volume mari de

date. Pentru a putea fi folosit trebuie supus unor transformări:

� formatarea primară sau de nivel scăzut (“low level”) în care se stabileşte şi

trasează structura de piste precum şi structura şi poziţia sectoarelor pe disc;

� partiţionarea discului, process în care discul este împărţit în mai multe unităţi

logice care sub sistemul de operare MS-DOS sunt văzute separate ca nişte

discuri reale, unităţi care se numesc partiţii;

� formatarea logică sau de nivel înalt (“high level”), process în care sunt

generate zonele de încărcare (boot), tabela de alocare a fişierelor FAT (File

Page 25: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

25

Alocation Table) şi directorul rădăcină sau principal – root ; tot în cadrul

acestui process sunt marcate pe disc şi sectoarele defecte care nu vor mai fi

folosite în operaţiile de scriere.

Parametri principali ai unui hard disk sunt:

� capacitatea (sute de GB);

� timpul de acces reprezintă timpul necesar unei unităţi de disc pentru a

citi/scrie un octet (byte) pe disc;

� rata de transfer este cantitatea de informaţie vehiculată spre şi de la memoria

de lucru RAM.

Discul optic: cuprinde două tipuri de sisteme în funcţie de caracterul înregistrării

permanent sau temporar:

� CD-RW : discuri reversibile cu conţinut alterabil;

� CD-ROM : discuri ireversibile cu conţinut nealterabil, adică discuri care o

dată înregistrate nu mai pot fi decât citite.

Denumirea de disc optic vine de la procedeele de scriere/citire, procedee în care se

folosesc tehnici laser combinate cu diferite efecte optice. Pista discului este împărţită în

sectoare de 2048 octeţi.

2.5. Dispozitive periferice de intrare / ieşire

Unitatea centrală de prelucrare a unui calculator comunică cu exteriorul prin

intermediul unor dispozitive periferice. Dispozitivele periferice pot fi de intrare sau de

ieşire în funcţie de direcţia în care se mişcă datele. Există şi dispozitive mixte de

intrare/ieşire cum sunt unitatea de hard disk, unitatea de floppy disk şi monitorul utilizate

pentru memorarea externă a informaţiilor.

Vom prezenta principalele echipamente utilizate pentru introducerea de date, livrarea

de date, precum şi o serie de periferice mai importante.

2.5.1. Dispozitive periferice de intrare Dispozitivele periferice de intrare, pe care le vom prezenta în continuare, sunt

tastatura, mouse-ul , scanner-ul şi creion optic.

Tastatura (“keyboard”) este elemental de legătură directă între om şi calculator şi

este principalul periferic de introducere a datelor şi a comenzilor prelucrate ulterior de

sistemul de operare şi programele specializate. Ea este un dispozitiv cu taste numerice şi

alfanumerice în număr de 101 sau 104 taste.

Configuraţia tastaturii cu 101 taste conţine patru secţiuni:

Page 26: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

26

� zona de tastare care cuprinde caracterele ASCII şi cifrele de la 0 la 9, tastele

speciale Shift, Control (Ctrl), Alt, Backspace, Tab, Space, Caps Lock şi Enter;

� mintastatura numerică utilizate pentru introducerea datelor numerice; aceasta

poate fi activată în modul “editare cifre” prin apăsarea tastei Num Lock

� tastele pentru controlul cursorului şi al ecranului cuprinde tastele săgeţi , tastele

de deplasare pagină cu pagină, înserare şi ştergere în cadrul unui text;

� tastele funcţionale (F1-F12) care pot fi redefinite software de utilizator.

Microsoft a elaborate specificaţia pentru tastatura Windows care are un set nou de

taste şi de combinaţii de taste în număr de 104. Cele trei taste adăugate sunt tasta

Aplication şi cele două taste Windows din partea stângă şi din cea dreaptă a tastaturii.

Acestea sunt folosite în cadrul unor combinaţii de taste care generează comenzi pentru

system sau pentru aplicaţii, în mod asemănător tastelor Ctrl şi Alt.

Funcţionarea tastaturii. Tastatura utilizează funcţiile unui microprocessor specializat

INTEL 8048 sau INTEL 8049 care la apăsarea unei taste, pe baza tipului de semnal

primit generează un cod de tastă de 16 biţi ce reprezintă o combinaţie binară a codului

caracterului apăsat. Acest cod este un număr cuprins între 1 şi 101 sau 104.

Mouse-ul este un dispozitiv simplu, mobil, care ne permite indicarea unor regiuni ale

ecranului cu ajutorul unui cursor. Apariţia sa s-a datorat mediului Microsoft Windows şi

el devine un periferic răspândit mult în cadrul calculatoarelor personale. O dată cu

apariţia Microsoft Windows apare şi necesitatea creşterii vitezei de operare în special în

parcurgerea ferestrelor şi a meniurilor sale faţă de metoda clasică de utilizare a tastelor.

Dirijarea cursorului şi chiar executarea funcţiilor ataşate tastelor se realizează mult mai

simplu cu ajutorul mouse-ului. Astfel, mouse-ul devine un dispozitiv periferic

indispensabil în special în mediile şi aplicaţiile ce utilizează interfeţe grafice. Cu mouse-

ul se poate selecta un text, activa un meniu, se pot muta sau copia informaţii.

Mouse-ul este alcătuit din:

� carcasă pe care se ţine mâna şi care se deplasează pe o suprafaţă întinsă

numită „pad” aferent mouse-ului;

� bilă de cauciuc care semnalează sistemului mişcările;

� două sau trei butoane pentru selecţie aflate în partea superioară a carcasei în

dreptul degetelor utilizatorului;

� cablu de conectare a mouse-ului la sistem;

� conector de interfaţă pentru ataşarea mouse-ului la sistem.

La baza carcasei se găseşte o bilă realizată dintr-un material cauciucat care se roteşte

pe măsura deplasării mouse-ului pe suprafaţa de lucru. Mişcările bilei sunt transformate

în semnale electrice care se transmit sistemului prin intermediul cablului. Unele tipuri

mai noi folosesc un senzor optic în loc de bilă care citeşte deplasarea relativ la o reţea de

pe suprafaţa de lucru.

Page 27: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

27

Mouse-ul poate fi de mai multe tipuri: mecanic, mecano-optic, optic, acusto-mecanic

şi analogic. Cel mai utilizat a fost însă cel mecano-optic iar recent luîndu-i locul cel optic.

Scanner-ul este un echipament periferic prin care se transformă imaginile în

reprezentări binare. El este plasat în categoria dispozitivelor pentru achiziţii de date, cu

ajutorul căruia, prin intermediul unui mecanism de mare fineţe cu laser sau cu o lampă cu

halogen, este posibilă culegerea unei imagini prin digitizare, imagine care urmează a fi

transferată pe sistem şi, eventual, prelucrată.

Tehnica de scanare presupune lansarea unui spot laser cu energie constantă,

cunoscută, asupra fiecărui punct care alcătuieşte imaginea şi captarea spotului reflectat,

ale cărei proprietăţi vor fi modificate faţă de cel incident. Modificările depind de culoarea

punctelor pe care cade raza incidentă, în sensul că energia razei reflectate va fi mai mică

cu un anumit procent care depinde de proprietăţile de absorţie ale culorii în cauză. În final

va rezulta o valoare numerică, codificată pe un anumit număr de biţi, pentru culoarea

acelui punct.

Rezoluţia standard la care se pot scana imagini sunt 300, 600, 800, 1200, 1600 şi

2400 dpi (dots per inch – puncte pe inch). Cu cât rezoluţia la care se scanează o imagine

este mai mare, cu atât rezultatul va fi mai aproape de imaginea de bază.

În funcţie de modul de citire al documentului, există trei tipuri de scanner:

� scanner cu tambur realizează deplasarea documentului, prin intermediul unei

rotiţe de transport, spre zona cu senzori care vor prelua imaginea; această

tehnică este utilizată şi de aparatele de fax, citirea efectuându-se alb-negru sau

nuanţe de gri cu o rezoluţie de 200 dpi;

� scanner cu acţionare manuală în care utilizatorul deplasează dispozitivul de

citire cât mai uniform deasupra documentului;

� scanare pe pagină sau „flatbed” în care utilizatorul aşează documentul în

aparat (similar unui copiator) pe o porţiune transparentă sub care se

deplasează o sanie care conţine părţile electronice de citire.

Calitatea unui scanner se defineşte prin capacitatea acestuia de a distinge mai multe

nuanţe de gri sau de culoare prin intermediul caracteristicii „adâncime de culoare”(AC)

măsurată în număr de biţi în modul următor:

� AC = 1 bitdisting 2 nuanţe alb şi negru;

� AC = 4 biţi disting 16 nuanţe de gri;

� AC = 16 biţi disting 256 nuanţe de gri.

Creionul optic asemănător unui creion, având la unul din capete o celulă

fotoelectrică. Se poate selecta şi activa o comandă prin atingerea cu varful creionului a

ecranului.

Page 28: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

28

2.5.2. Dispozitive periferice de ieşire

În cadrul dispozitivelor periferice de ieşire vom prezenta în continuare imprimanta şi

plotter-l.

Imprimanta este un dispozitiv care permite tipărirea rezultatelor prelucrărilor

efectuate de calculator. Cuplarea acesteia la calculator se face printr-un cablu conectat la

portul serial sau paralel. Cuplarea prin intermediul interfeţei seriale se utilizează mai rar

deoarece transmiterea în acest caz este mult mai lentă faţă de cuplarea prin interfaţa

paralelă. Întrucât se vehiculează, de obicei, un volum de date foarte mare la imprimarea

textului sau a imaginii se preferă cuplarea prin intermediul interfaţei paralele.

Imprimantele dispun de o memorie proprie:

� de tip RAM cu rol de buffer, în care se stochează datele cu privire la textul

sau imaginea de imprimat;

� de tip ROM divizată în :

• ROM de bază (BIOS), funcţionează similar cu BIOS-ul calculatorului;

acesta conţine rutinele BIOS necesare gestionării hardware a

imprimantei, asigurarea protocolului de comunicaţie între calculator şi

imprimantă şi conţine o serie de fonturi standard utilizate la tipărirea în

mod text;

• ROM sub forma cartuşelor de fonturi interne („internal font

cartridge”), colecţii standard de fonturi care vin în completarea

seturilor din BIOS-ul de bază.

Imprimantele, în funcţie de modul de tipărire, pot fi de mai multe tipuri:

� matriceale (cu ace);

� ink-jet (cu jet de cerneală);

� laser

� termice.

Parametri unei imprimante sunt:

� viteza de imprimare, reprezinta numarul de pagini tipărite într-un minut; ea

este masurată în centimetri pe secundă la imprimantele matriceale în mod text

şi pagini pe minut pentru imprimantele ink-jet şi laser;

� rezoluţia de imprimare, reprezintă numarul de puncte tipărite, măsurată în

puncte pe inch este definitorie doar pentru imprimantele din acelaşi tip.

� dimensiunea maxima a hartie, poate fi pe format A4 sau A3.

� numarul de culori- tipărirea se poate face cu o singură culoare (negru) sau

color.

Ploter-ele sunt dispozitive periferice care, cu ajutorul unor creioane speciale, pot

desena imagini de complexităţi diferite pe o suprafaţă.

Page 29: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

29

2.5.3. Dispozitive periferice mixte (de afişare) Dintre dispozitivele periferice de afişare vom prezenta în continuare consolele şi

monitoarele.

Console(terminale) pot fi :

� alfanumerice unde ecranul este controlat la nivel de caracter; pentru fiecare

caracter este nevoie de doi octeţi, unul pentru tipul caracterului şi altul pentru

atributul acestuia care poate fi inversat, subliniat, etc.

� grafice unde ecranul este controlat la nivel de pixel (element de imagine);

standardula actual este cel SVGA de 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768, 1600

x 1200 puncte (pixeli) fiecare cu câte 4 biţi (16 culori), 8 biţi (256 culori),

16biţi (high Color) sau 32 biţi (True Color). Monitorul este principalul dispozitiv de afişare ce permite vizualizarea informatiilor

prelucrate de calculator. Aceste informaţii apar sub formă de litere, cifre, semne de

punctuaţie, simboluri grafice sau desene oarecare într-o varietate mai mare sau mai mică

de culori. Informaţia de pe ecran se pierde odată cu redesenarea acestuia.

Monitorul funcţionează în principiu ca un televizor în sensul că modul de „umplere” a

ecranului cu o imagine nu se produce instantaneu, prin proiectarea întregii imagini pe

ecran, ci progresiv, prin baleerea ecranului linie cu linie. Viteza de „umplere” a ecranului

este suficient de ridicată astfel încât ochiul să nu sesizeze umplerea progresivă a

ecranului cu o imagine.

Modul în care spotul electronic balează ecranul, afişând imagini, generează o

caracteristică principală a monitoarelor, numită factor de întreţesere (FI). Acest factor

poate fi:

� FI = 1, mod de afişare neîntreţesut care presupune parcurgerea succesivă a

liniilor care formează imaginea;

� FI = 2, mod de afişare întreţesut, în care imaginea este afişată prin baleiaj

alternativ, din două în două linii, pentru umplerea ecranului fiind necesare

două baleeri ale ecranului; la prima trecere se afişează liniile impare, iar la a

doua cele pare.

În ceea ce priveşte rata de afişare numită şi rata de refresh a monitorului, trebuie

specificat că imaginea afişată pe ecran nu este staţionară, ea este generată de câteva zeci

de ori pe secundă. Cu cât viteza de regenerare este mai mare, cu aât ochiul uman

sesizează mai puţin acest fenomen periodic.

Monitoarele au două moduri distincte de afişare a datelor pe ecran:

� în modul text adaptorul primeşte codul caracterului de la programul executat

care urmează a fi afişat, urmând ca el să scrie punctele care vor compune

caracterul pe ecran;

Page 30: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

30

� în modul grafic programul este acela care desenează caracterele pe ecran; în

acest mod pot fitrasate curbe, histograme sau desene realizate de programe

specializate.

Caracteristicile unui monitor:

� marimea diagonalei, de obicei, este: 14,15, 17, 21 inch;

� rezolutia reprezinta numarul de puncte de pe ecran;

� definitia se intelege distanta dintre două puncte ale ecanului;

� numarul de culori pe care îl poate suporta variază de la 2, 16, 256...;

� rata de improspatare;

� tipul monitorului poate fi EGA, VGA, SVGA.

Monitorul nu poate lucra singur, el are nevoie de o placă video. De placa video

depinde claritatea, numarul de culori, mărimea şi viteza ecanului. Semnalul pentru

monitor vine de la placa video. Placa video se mai numeste adaptor video sau placa

grafica. Importanta pentru o placa video este memoria.

2.6. Verificare

1. Enumeraţi componentele unui calculator personal.

2. Descrieţi componentele unităţii centrale de prelucrare.

3. Faceţi o comparaţie între caracteristicile microprocesorului I80486 şi

caracteristicile microprocesorului Pentium.

4. Clasificaţi dispozitivele periferice de intrare / ieşire.

2.7. Teste

1. Indicaţi care dintre definiţiile de mai jos reprezintă definiţia datelor:

a) numere (în diferite formate) sau simboluri (alfanumerice) considerate necorelate

între ele şi care nu au o anumită semnificaţie sau structură precizată;

b) colecţie de date corelate între ele printr-o relaţie sau structură sintactică;

c) colecţie de date corelate între ele printr-o relaţie sau structură semantică;

d) corelaţii de informaţie la care se adaugă un înţeles sintactică;

e) corelaţii de informaţie la care se adaugă un înţeles semantic;

f) corelaţii de cunoştinţe.

Raspuns: a.

Page 31: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

31

2. Indicaţi în care concept, dintre cele prezentate mai jos, există o corelaţie bazată pe

o relaţie sau structură sintactică:

a) date;

b) informaţie;

c) cunoştinţe;

d) inteligenţă;

Raspuns: b.

3. Indicaţi care descriere caracterizează diviziunea în timp, dintre următoarele

variante:

a) programele ce urmează să fie executate sunt trecute pe bandă magnetică într-un

fişier cu extensie .bat şi executate secvenţial;

b) intercalarea operaţiilor UC cu operaţiile I/O pentru mai multe programe;

c) împărţirea timpului de execuţie al UC între toate procesele active ale sistemului de

calcul.

Raspuns: c.

Page 32: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

32

3. SISTEME DE OPERARE

3.1. Definiţia şi funcţiile sistemelor de operare

Componenta software a unui calculator are rolul de a stoca, procesa şi regăsi

informaţiile şi ea este divizată în:

� programe de sistem sau sistemul de operare (SO)

� programe de aplicaţie care rezolvă problemele utilizatorilor.

Definitie. Un sistem de operare este un sistem de programe care gestionează

resursele hardware din cadrul unui SC şi realizează suportul de bază pe care

programele de aplicaţie pot fi scrise şi executate folosind eficient resursele SC (memoria,

µµµµP, dispozitivele I/O).

SO este o colecţie de programe (sistem de programe) care are două componente

principale:

� nucleul sau programele de bază se încarcă de pe HD în memoria internă la

pornirea SC şi realizează :

� legătura cu rutinele BIOS,

� legătura ce cererile programelor de aplicaţie şi

� gestionează resursele SC necesare în timpul executării programelor

de aplicaţie ale utilizatorilor ;

� comenzile / programele utilitare sunt cele care realizează servicii pentru

utilizarea eficientă a resurselor SC .

Deosebirea dintre aceste două componente ale SO este că nucleul se execută în mod

supervizor cu privilegii extinse asupra memoriei şi a celorlalte resurse, în timp ce

programele utilitare se execută în mod utilizator cu privilegii reduse la fel ca şi un

program de aplicaţie.

Funcţia de bază a SO este “ascunderea” complexităţii hardware prin furnizarea unui

set de instrucţiuni mult mai accesibil şi degrevat de detalii pentru comanda dispozitivelor

periferice.

Funcţiile generale a unui sistem de operare sunt următoarele:

� funcţia de comandă şi control a execuţiei programelor utilizatorilor;

� funcţia de gestiune a memoriei evidenţiază resursele de memorie utilizate,

realizează alocarea/dealocarea memoriei şi asigură un sistem de protecţie a

datelor şi programelor;

� funcţia de gestiune a procesorului analizează şi decide ce proces va utiliza

procesorul realizând alocarea şi ulterior dealocarea acestuia la expirarea

cuantei de timp sau la finalizarea execuţiei programului, prelucrează şi

modifică starea fişierelor şi programelor;

Page 33: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

33

� funcţia de gestiune a dispozitivelor periferice, iniţializează şi verifică starea

resurselor SC, formatează HD (hard disk), formatează FD (floppy disk),

defineşte structura sistemului de fişiere şi gestionează (asigură partajarea)

resurselor SC;

Locul sistemului de operare în cadrul unui SC este prezentat în figura 3.1.

Figura 3.1. Locul sistemului de operare în cadrul unui SC

3.2. Evoluţia sistemelor de operare

Vom prezenta caracteristicile SO din cadrul fiecărei generaţii de calculatoare. Primele

SO au apărut în cadrul generaţiei a doua de calculatoare.

Generaţia II avea următoarele caracteristici din punct de vedere software:

• pentru prima dată este o separaţie clară între proiectare, construire, operare,

programare şi întreţinere;

• aceste calculatoare au nevoie de camere speciale cu aer condiţionat şi un

operator profesionist care execută programele;

• prelucrarea se face pe loturi “batch processing” şi presupune formarea unui

fişier cu extensia .bat şi lansarea lui; job-urile sunt citite pe bandă magnetică

după care sunt executate succesiv;

• apar primele limbaje evoluate de programare:

Componenta hardware: � UC- unitate centrală

(µP, memorie internă) � Memorie externă � Dispozitive de I/O

Componenta software (logică): � Programe de bază -sistem de operare

� nucleu � comenzi / programe utilitare

� Medii de programare � Programe specializate (E-mail, Internet) � Programe de aplicaţie

SISTEM DE CALCUL

Page 34: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

34

o FORTRAN (FORmula TRANslation) în anul 1956 pentru probleme

tehnico-ştiinţifice

o ALGOL (ALGOrithmic Language) în 1958 pentru probleme

ştiinţifice, cu puţine date iniţiale, dar cu numeroase prelucrări

aritmetice şi logice

o COBOL (Common Business Oriented Language) în 1959 pentru

calcule economice

Generaţia a III avea următoarele caracteristici din punct de vedere software:

• conţine SO complex constituit din milioane de linii de limbaj de asamblare

scrise de mii de programatori;

• cea mai importantă tehnică apărută a fost multiprogramarea; de la citirea şi

execuţia job cu job utilizând ineficient unitatea centrală, s-a trecut la o soluţie

mai eficientă partajarea memoriei cu job-uri diferite în fiecare partiţie; un

sistem multiprogramat cu trei job-uri în memorie este:

Partiţia 3: job 3 Partiţia 2: job 2

Partiţia 1: job 1

SO

Astfel, în acelaşi interval de timp pot exista mai multe programe active în SC,

concurând pentru memorie, I/O şi UC. Unele programe sunt orientate către

calcule (utilizând intens UC), iar altele către citire/scriere a dispozitivelor I/O.

Se pot intercala cele două clase de programe pentru a obţine un timp de

prelucrare global cât mai bun. Intercalarea programelor permite utilizarea mai

eficientă a resurselor SC prin suprapunerea operaţiilor de I/O cu operaţiile

UC. Acest mod de organizare este gestionat de SO (programul de

supervizare). Multiprogramarea se poate defini ca intercalarea operaţiilor UC

cu operaţiile I/O pentru mai multe programe. În cadrul multiprogramării se

poate întâmpla ca un proces cu prioritate mare să ocupe UC un timp

îndelungat şi în acest fel se împiedică execuţia altor procese. Neajunsul se

poate înlătura folosind un SO cu divizare în timp.

• aveau abilitatea de a citi job-urile de pe cartele perforate pe discuri magnetice;

astfel când un job era terminat SO putea încărca un nou job de pe disc în

partiţia liberă pentru a-l executa; această tehnică se numeşte “spooling” (de la

Page 35: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

35

“Simulation Peripherical Operation On Line”) şi era de asemenea utilizată

pentru ieşire;

• timpul de răspuns între citirea unui job şi afişarea rezultatelor rulării, prin

utilizarea tehnicii de “time sharing”, ca variantă a multiprogramării, în care

fiecare utilizator are linia lui de terminal; într-un sistem “time sharing”,

unitatea centrală poate fi alocată între cele trei job-uri încărcate în partiţiile de

memorie, la un moment dat, iar serviciile oferite de SO se împarte între aceste

job-uri. Divizarea în timp (“time sharing”) reprezintă împărţirea timpului de

execuţie al UC între toate procesele active (task-uri active) din SC. Cuantele

de timp alocate fiecărui proces pot fi inegale de la un proces la altul.

Utilizarea diviziunii în timp a programelor (proceselor) în sistemele

monoprocesor crează conceptul de procesor virtual sau sistem de calcul

virtual.

• apar limbaje de programare de nivel înalt ca: PL/1, ALGOL60/68, FORTRAN

IV,V, COBOL, LISP etc

Generaţia a IV avea următoarele caracteristici din punct de vedere software:

• caracteristica principală o constituie interfeţele “user-friendly” ceea ce

înseamnă că pentru utilizatorii care nu ştiu nimic despre aceste calculatoare şi

nu au intenţia să înveţe, acestea sunt interfeţe prietenoase care-i ghidează în

utilizarea calculatorului;

• cele două SO care au dominat calculatoarele personale şi staţiile de lucru sunt:

o Microsoft MS-DOS

o UNIX

• o dezvoltare interesantă are loc la mijlocul anilor 1980 prin creşterea reţelelor

de calculatoare personale lucrând cu reţele de SO şi SO distribuite;

• în SO în reţea utilizatorii pot copia fişiere de pe o maşină pe alta şi pot

executa şi lista programe de pe o maşină pe alta; fiecare maşină lucrează cu

propriul ei SO şi propriul ei utilizator; în contrast un SO distribuit este unul ce

apare utilizatorilor săi ca un sistem monoprocesor tradiţional dar totuşi actual

el este compus din mai multe microprocesoare (multiprocesor) şi funcţiile SO

sunt distribuite între acestea.

Page 36: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

36

3.3. Conceptele sistemului de operare

Câteva dintre trăsăturile mai importante referitoare la SO sunt:

� SO este o maşină virtuală (extinsă), adică el transformă operaţiile de nivel

înalt efectuate de programator în operaţii reale care ţin seama de detaliile de

programare a dispozitivelor hardware.

� SO este administrator de resurse, el gestionează procesele, memoriile,

dipozitivele periferice, alocându-le pe rând programelor care sunt în

competiţie pentru a le ocupa.

� SO are o interfaţă cu programele utilizator realizată printr-o mulţime de

„instrucţiuni extinse” (“extended instructions”) numite „apeluri sistem”

(„system call”) aparţinând SO. Cele două concepte importante cu care

operează apelurile de sistem sunt:

� procesul

� fişierul

Utilizatorii se situează deasupra SO şi folosesc facilităţile oferite de acesta pentru a-şi

defini, realiza şi exploata propriile programe de aplicaţie.

Interfaţa dintre SO şi programele utilizator este definită de apelurile sistem prin

intermediul cărora se pot crea, şterge şi utiliza diferite utilitare ale SO. Cele mai

importante sunt procesele şi fişierele. Exemplificările sunt orientate către MS-DOS şi

UNIX.

Procesul

Conceptul de bază în orice SO este procesul. Un proces este un program în execuţie

care conţine:

� programul executabil,

� date şi stiva,

� program “counter”,

� “poiter” de stivă şi alţi regiştri,

toate formând informaţia necesară execuţiei unui program.

Pentru a înţelege în mod intuitiv rolul proceselor este bine să ne gândim la sistemul

“time-sharing”. În acest sistem SO periodic decide să oprească execuţia unui proces şi

pornirea execuţiei altui proces, de exemplu deoarece primului dintre ele i-a expirat cuanta

de timp alocată de unitatea centrală în secunda trecută. Când un proces este temporar

oprit, el va trebui mai târziu repornit din starea în care a fost oprit. Aceasta înseamnă că

toate informaţiile despre proces trebuie să fie salvate explicit pe durata suspendării. De

Page 37: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

37

exemplu dacă procesul are câteva fişiere deschise, poziţia exactă din fişier unde era

procesul, trebuie să fie înregistrată undeva, astfel încât la restartare să se poată citi din el.

În multe SO aceste informaţii despre proces, altele decât conţinutul propriu spaţiului de

adresă, este memorat în tabela SO (“table process”), care este o arie sau listă înlănţuită de

structuri, una pentru fiecare proces curent existent în execuţie.

Un proces poate crea la rândul lui alte procese formându-se o structură arborescentă.

În sistemele de operare de multiprogramare, cum este UNIX, este important să se

păstreze urma fiecărui proprietar utilizator de sistem. În fiecare sistem, fiecare utilizator

autorizat îi este asignat un “uid” (“user identification”). Fiecare proces are asignat uid-ul

proprietarului. Simular, utilizatorii pot fi divizaţi în grupuri având câte un identificator de

grup gid (“group identification”). Uid şi gid joacă un rol în protecţia informaţiei.

Fişierele

O altă categorie vastă de apeluri sistem sunt legate de fişierele sistem. O funcţie

majoră a SO este să ascundă particularităţilr hard disk-ului şi a altor dispozitive

periferice. Apelurile de sistem sunt în mod evident necesare la crearea, schimbarea,

mutarea, citirea şi scrierea fişierelor. Înainte ca un fişier să poată fi citit, el trebuie deschis

şi după aceea el poate fi citit şi ulterior închis, aşa că apelurile sunt provocate de aceste

operaţii.

SO trebuie să suporte conceptul de director, ca un mod de grupare a fişierelor

împreună. Apelurile de sistem sunt folosite pentru crearea, schimbarea şi ştergerea

directoarelor. Directoarele pot cuprind la rândul lor alte directoare şi fişiere.

Ca şi procesele fişierele sunt organizate ca arbori, dar similitudinea se opreşte aici.

Ierarhia de procese, de obicei nu este foarte adâncă (uzual maxim 3), în timp ce ierarhia

de fişiere poate fi mult mai adâncă.

Fiecare fişier într-o ierarhie de fişiere este specificat prin nume împreună cu numele

căi (“path name”) pornind din vârful ierarhiei de directoare care-i directorul rădăcină

(“root directory”).

Fişierele trebuie protejate, de exemplu la UNIX fişierele şi directoarele sunt protejate

printr-un cod de protecţie compus dintr-un cmp pentru proprietar, altul pentru grup şi

altul pentru orice altceva. Fiecare câmp are un bit de acces la citire, scriere sau execuţie.

Multe SO, inclusiv MS-DOS şi UNIX, fac o abstractizare, permiţând utilizatorului să

execute operaţii de I/O ca un fişier special. În acest mod pentru citirea şi scrierea lor pot

fi utilizate aceleaşi apeluri sistem care sunt utilizate pentru citirea şi scrierea fişierelor.

În MS-DOS şi UNIX când un proces este startat, fişierul descriptor 0, numit fişier de

intrare standard („standard input”) este ataşat să refere terminalul de citire. Fişierul

Page 38: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

38

descriptor 1, numit fişier de ieşire standard („standard output”) referă terminalul de

scriere. Fiţierul descriptor 2, numit fişier de eroare standard („standard error”) referă

terminalul de ieşire, dar în mod normal este utilizat pentru scrierea mesajelor de eroare.

În final vom descrie relaţia dintre procese şi fişiere numită „pipe”. Un „pipe” este un

pseudo fişier scurt care este utilizat să conecteze două fişiere între ele:

Când procesul A doreşte să trimită date procesului B, el scrie în „pipe” la fel ca într-

un fişier de ieşire. Procesul B poate citi datele de la „pipe” la fel ca dintr-un fişier de

intrare. Această comunicare dintre procese este privită ca fişier de citire/scriere obişnuit.

3.4. Clasificarea sistemelor de operare

Perfecţionarea continuă a componentelor hardware ale unui SC implică

perfecţionarea şi modificarea atât a sistemelor de operare, cât şi a componentelor

software instalate pe acel SC. În timp, aceste perfecţionări şi modificări au creat

dificultăţi în privinţa utilizării unor programe de pe un sistem de calcul pe altul, sau sub

diverse sisteme de operare. Din aceste motive, pentru un SO şi în general pentru

produsele software, sunt importante următoarele atribute:

� compatibilitatea - posibilitatea recunoaşterii acestora de alte SO sau produse

software şi invers;

� portabilitatea - instalarea şi execuţia acestora pe diverse SC;

SO pot fi clasificate după structura internă în 4 grupe:

� sisteme compacte ( monolitice) ( de exemplu CP/M, MS-DOS).Acest tip de

SO este o colecţie de proceduri existente toate simultan şi în care:

� fiecare procedură poate apela orice altă procedură;

� fiecare procedură are definită o interfaţă prin care comunică parametri

şi rezultatele altor proceduri;

� orice procedură este vizibilă pentru oricare alta(fapt esenţial întrucât

nu există niveluri ierarhizate), deci nu se aplică principiul ascunderii

informaţiilor şi al accesului controlat la date ca în cazul unor sistem

mai evoluate cum sunt cele ierarhizate;

Anumite SO monolitice prezintă însă germenii unor structuri incipiente,

alcătuite din 2 niveluri:

A B

Page 39: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

39

� zona Kernel (nucleu) în care SO lucrează în mod supervizor şi care

conţine o tabelă de servicii;

� zona user (utilizator) în care SO lucrează în mod utilizator rulând

programele de aplicaţie, în care anumite operaţii sunt interzise

� sisteme ierarhizate (pe 5 sau 6 niveluri) cum ar fi spre exemplu:

nivelul 5: operator

nivelul 4: programe utilizator

nivelul 3: gestiunea intrărilor şi iesirilor

nivelul 2: comunicarea între operator şi procese

nivelul 1: gestiunea memoriei

nivelul 0; multiprogramare şi alocare de procese

� Organizarea unui SO pe niveluri ierarhizate reprezintă o generalizare a

modelului monolitic. În această structură ierarhizată fiecare nivel prezintă o

realitate virtuală nivelului superior adiacent, furnizându-i un set de servicii şi

preluând de la nivelul adiacent inferior alt set de funcţii.

� SO pe maşini virtuale Sunt sisteme bazate pe „time-sharring” care furnizează

concepte de:

� Multiprogramare,

� maşină extinsă (virtuală) cu o interfaţă mai convenabilă hardware.

� SO pe model „client-server” Ideea de bază este mutarea de cod cât mai mult

pe nivelurile superioare păstrând un nucleu minimal (rezident permanent în

memorie). Aceasta înseamnă implementarea celor mai importante funcţii ale

SO în procese utilizator. În afara proceselor utilizator care fac servicii SO şi

care se mai numesc şi executanţi sau servere (separate complet între ele) mai

există în zona utilizator şi procese utilizator de tip “client”. În zona kernel se

gestionează dialogul între client şi server. Prin kernel circulă mesajele ăntre

client şi server. Acest tip de SO este adaptabil structurilor distribuite, în care

clientul nu trebuie să ştie dacă mesajul este preluat local sau la distanţă (pe un

alt calculator prin reţea) şi deci este permisă prezenţa server-elor pe maşini

diferite. Deci nucleul unui sistem distribuit gestionează tranzacţiile pe reţea

(schimbul de mesaje).

SO pot fi clasificate în funcţie de modul de alocare al resurselor în:

� cu resurse alocate;

� cu resurse distribuite, se alocă distribuit resurse fiecărui proces;

Page 40: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

40

SO se mai pot clasifica după aria de aplicaţii pe care o satisface:

� SO pentru prelucrarae pe loturi (”batch” şi “time-sharing”). Un sistem

secvenţial (“batch”) execută la un moment dat un singur program, care

trebuie terminat înainte de a lua în considerare un alt program, cum este MS-

DOS. Un sistem “time-sharing” oferă la mai mulţi utilizatori accesul simultan

la facilităţile unităţii centrale. Un sistem “time-sharing” este de fapt un

calculator multiprogramat care permite mai multor utilizatori să folosească

simultan resursele sistemului, având impresia că fiecăruia i se acordă o atenţie

deosebită.

Majoritatea tipurilor de SO recunosc programul ca cea mai mică unitate de

prelucrare, căruia i se poate atribui o identitate şi pe care un utilizator o poate

prezenta spre execuţie. Unele sisteme oferă în plus posibilitatea ca un

program să fie considerat ca un ansamblu de sarcini (“task”) ale căror

execuţie (inclusiv în paralel) contribuie la atingerea obiectivului urmărit de

acel program.

� SO în timp real

� SO pentru multiprogramare, acestea acceptă la un moment dat mai multe

programe în memoria centrală partajată care se pot afla în diverse stadii de

execuţie. Execuţia se realizează prin multiplexarea unităţii cntrale. Acest

sistem poate să permită execuţia secvenţială (“time-sharing”) sau interactivă.

� SO pentru prelucrare paralelă (multiprocesor) dispun de mai multe

procesoare, care pot să execute simultan unul sau mai multe programe.

Utilizarea efectivă a prelucrării multiple necesită atributul de multiprogram.

Execuţia simultană a unui singur program de către mai multe unităţi

presupune existenţa posibilităţii de a descompune acest program în mai multe

sarcini (“multitasking”)

SO se pot clasifica după numărul de utilizatori care au acces la calculator în:

� monoutilizator – sistemele secvenţiale (MS-DOS) în care serviciile SO sunt

oferite-la un moment dat- doar unui singur utilizator;

� multiutilizator - sistemele “time-sharing” (RSX-11M, UNIX) la care

serviciile SO sunt accesate simultan de aplicaţii ale mai multor utilizatori.

SO se pot clasifica după modul de prelucrare în:

� sisteme monotasking în care SO execută la un moment dat un singur program

(task, proces) ce nu poate fi divizat în unităţi mai mici;

� sisteme multitasking sau multiprocesor, SO execută simultan (în paralel) mai

multe programe (task-uri sau procese), de exemplu RSX-11M, UNIX.

Page 41: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

41

SO se pot clasifica după unitatea de prelucrare în:

� sisteme care recunosc programul, ca cea mai micăunitate de prelucrare, căruia

i se atribuie o identitate şi pe care un utilizator o poate prezenta spre execuţie;

de exemplu MS-DOS;

� sisteme care oferă în plus posibilutatea ca un program să fie considerat ca un

ansamblu de sarcini - task ale căror execuţie (inclusiv în paralel) contribuie la

atingerea obiectivului urmărit de acel program; de exemplu RSX-11M;

� sisteme în care progranul este considerat ca un ansamblu de procese ce

lucrează în paralel; de exemplu UNIX.

SO se mai clasifică în funcţie de reţea în:

� sisteme în care reţeaua este instalată peste SO; de exemplu MS-DOS, RSX-

11M, UNIX;

� sisteme în care reţeaua este înglobată în SO.

3.5. Verificare

1. Indicaţi care este locul sistemului de operare în cadrul unui SC

2. Descrieţi prelucrarea pe loturi “batch processing”

3. Daţi definiţia tehnicii de multiprogramare.

4. Daţi definiţia tehnicii de “time sharing”.

5. Prezentaţi conceptele sistemului de operare.

6. Indicaţi criteriile de clasificare ale sistemelor de operare.

3.6. Teste

1. Indicaţi care funcţie a SO este incorectă din lista următoare:

a) funcţia de comandă şi control

b) funcţia de gestiune a memoriei

c) funcţia de prelucrare şi verificare

d) funcţia de gestiune a procesorului;

e) funcţia de gestiune a dispozitivelor periferice;

Raspuns: c. 2. Indicaţi în ce generaţie apare multiprogramarea.

a) generaţia 1;

b) generaţia 2;

c) generaţia 3;

Page 42: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

42

d) generaţia 3.5;

e) generaţia 4;

f) generaţia 5;

Raspuns: c.

3. Indicaţi în cadrul cărei generaţii interfeţele “user-friendly” apare ca o caracteristică principală. a) generaţia 1;

b) generaţia 2;

c) generaţia 3;

d) generaţia 3.5;

e) generaţia 4;

f) generaţia 5;

Raspuns:e.

4. Indicaţi în ce generaţie apare utilizarea tehnicii de “time sharing”

a) generaţia 1;

b) generaţia 2;

c) generaţia 3;

d) generaţia 3.5;

e) generaţia 4;

f) generaţia 5. Raspuns: c.

5. Indicaţi care descriere caracterizează prelucrarea pe loturi, dintre următoarele variante:

a) programele ce urmează să fie executate sunt trecute pe bandă magnetică într-

un fişier cu extensie .bat şi executate secvenţial;

b) intercalarea operaţiilor UC cu operaţiile I/O pentru mai multe programe;

c) împărţirea timpului de execuţie al UC între toate procesele active ale

sistemului de calcul.

Raspuns: a.

Page 43: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

43

4. LIMBAJE DE PROGRAMARE

4.1. Scurtă prezentare a limbajelor de programare

Calculatorul “ştie” să execute un set de operaţii simple, ca de exemplu operaţii

aritmetice elementare (adunare, scădere, înmulţire, împărţire). Prin combinarea acestor

operaţii simple se pot obţine prelucrări complexe. Combinarea operaţiilor se supune unor

reguli bine precizate. Studiul acestor reguli are la bază conceptul de algoritm. Conceptul

de algoritm este foarte vechi, înţelesul mai larg fiind acela de procedeu, metodă de

rezolvare a unei probleme. În programare, conceptul de algoritm are un rol fundamental

şi se poate defini ca un set de reguli ce defineşte secvenţa de operaţii ce trebuie executate

de calculator pentru soluţionarea unui tip specific de probleme.

Pornind de la această definiţie, rezultă următoarele două proprietăţi ale algoritmilor:

� generalitatea – algoritmul determină modul de rezolvare a unui tip de

problemă şi nu a unei probleme particulare;

� mărginirea în timp – execuţia algoritmului trebuie să se termine într-un număr

finit de “paşi” (operaţii).

Algoritmi mai au şi alte proprietăţi:

� rigurozitatea – impune ca fiecare pas al algoritmului să fie precis definit;

� executabilitatea - impune ca fiecare pas al algoritmului să poată fi executat de

calculator;

� eficienţa – se determină atât din punct de vedere al timpului de execuţie cât şi

al memoriei ocupate.

Rigurozitatea şi executabilitatea algoritmilor sunt asigurate prin reprezentarea

acestora în limbaje de programare. Limbajul de programare, ca şi limbajul matematic,

este un limbaj artificial, folosit pentru a comunica cu calculatorul. Putem acum defini

programul, ca fiind o reprezentare (codificare) a unui algoritm într-un limbaj de

programare.

Rezolvarea unei probleme cu calculatorul presupune parcurgerea următoarelor etape:

� specificarea problemei – ce constă în formularea problemei şi impune

specificarea datelor de intrare şi a datelor de ieşire (rezultatelor).

Exemplu: să se rezolve un sistem de n ecuaţii cu n necunoscute, dându-se ca date

de intrare matricea coeficienţilor şi vectorul termenilor liberi şi furnizând ca

rezultat soluţia sistemului, în cazul în care acesta este compatibil determinat, sau

un mesaj corespunzător în caz contar.

Page 44: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

44

� proiectarea algoritmului – utilizând diferite metode de reprezentare: pseudocodul,

organigrame.

Pseudocodul se foloseşte în general, pentru algoritmi ce vor fi implementaţi într-

un limbaj de programare de nivel înalt. Utilizarea organigramelor este mai

adecvată pentru implementarea unui algoritm în limbaj de asamblare.

� codificarea algoritmului într-un limbaj de programare sub forma unui program.

Alegerea limbajului de programare depinde de natura aplicaţiei şi de programator.

Marea majoritate a programelor sunt scrise în limbaje de nivel înalt. Anumiţi

algoritmi sunt implementaţi însă, în limbaj de asamblare. Principala diferenţă între cele

două tipuri de limbaje este aceea că limbajul de asamblare specifică operaţii detaliate

corespunzătoare arhitecturii calculatorului, în timp ce limbajul de nivel înalt specifică

acţiuni complexe, mai apropriate de raţionamentul uman şi nu de maşină.

Pentru rezolvarea unei probleme, utilizatorul trebuie să-i furnizeze sistemului de

calcul datele iniţiale şi etapele de parcurs, prin intermediul unui limbaj de programare, iar

rezultatele prelucrărilor vor fi furnizate în mediul extern într-o formă specificată tot prin

intermediul limbajului de programare.

În acest mod, limbajul de programare realizează conexiunea în ambele sensuri între

universul problemei de rezolvat şi universul sistemului de calcul.

Un limbaj de programare operează cu două categorii de date:

� date elementare sunt acele date ale căror structură internă nu este accesibilă

programatorului; acestea pot fi de mai multe tipuri:

o date numerice, având valori în mulţimi cunoscute din matematică

(N,Y.R,C);

o date alfanumerice, având valori de tip caracter sau şiruri de caractere,

pentru gestionarea textelor;

o date logice, având valori “adevărat” sau “fals”.

� date structurate sunt acele date alcătuite din mai multe componente toate

accesibile programatorului; există următoarele categorii de date structurate:

o tablouri: cuprind mai multe date elementare de acelaşi tip;

o înregistrări: cuprind date elementare de tipuri diferite.

Din punct de vedere al valorilor un program operează cu două categorii de valori:

� constante - valorile acestora nu se modifică în timpul execuţiei unui program;

� variabile - valorile acestora se modifică în timpul execuţiei programului. Sunt

utilizate locaţii de memorie care păstrează valorile acestor variabile.

Un limbaj de programare se defineşte prin:

Page 45: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

45

� vocabular – ce conţine mulţimea semnelor şi cuvintelor din care se pot forma

propoziţii;

� sintaxa – se referă la mulţimea regulilor ce descriu modul de alcătuire a

propoziţiilor;

� semantica – specifică regulile ce definesc înţelesul (semnificaţia)

propoziţiilor.

Operaţiile simple pe care sistemul de calcul ştie să le execute se reprezintă prin coduri

(valori) numerice. Acest set de operaţii sau instrucţiuni formează un limbaj prin

intermediul căruia se poate comunica direct cu calculatorul, numit limbaj maşină sau cod

maşină. Spre exemplu, instrucţiunea de înmulţire se reprezintă în limbaj maşină pentru

calculatoarele IBM-PC pe 7 biţi prin codul: 1111011.

Limbajul maşină este specific fiecărui calculator în parte. În etapa de proiectare a

fiecărui calculator se stabileşte setul de instrucţiuni maşină. Cu cât setul este mai simplu,

cu atât se reduce complexitatea şi costul circuitelor electronice necesare implementării

UCP-ului.

Un program în cod maşină este o secvenţă de coduri binare, ce poate fi executată de

către microprocesor şi acest program se numeşte program executabil.

Programarea primelor calculatoare s-a făcut direct în cod maşină, fiind extrem de

anevoioasă. Tocmai de aceea s-a renunţat repede la acest mod de programare şi au apărut

noi limbaje, care au simplificat operaţia de scriere a programelor şi comunicarea cu

calculatorul.

În prezent există peste 200 de limbaje de programare, limbajele care au apărut fiind

mai apropiate de utilizator şi de tipurile de aplicaţii noi, decât de codul maşină.

Limbajele de programare se clasifică în:

� limbaje de asamblare (limbaje de nivel coborât);

� limbaje de nivel înalt.

Un limbaj de asamblare este foarte apropiat de codul maşină al unui sistem de calcul.

Fiecare sistem de calcul dispune de propriul său limbaj de asamblare. Un limbaj de

asamblare se caracterizează prin aceea că unei instrucţiuni din set îi corespunde o

instrucţiune în cod maşină. Deosebirea este însă următoarea: o instrucţiune în limbaj de

asamblare se specifică printr-un nume simbolic (mnemonică) şi nu prin cod numeric.

Astfel, de exemplu, un limbaj de asamblare pentru calculatoarele IBM-PC, operaţiile

de adunare şi înmulţire se reprezintă prin instrucţiuni cu mnemonicele: ADD şi MUL.

Limbajele de programare permit, de regulă, definirea şi utilizarea de proceduri şi

macroinstrucţiuni, oferind astfel programatorului o serie de facilităţi în scrierea

programelor.

Page 46: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

46

Programarea în limbaj de asamblare implică însă cunoaşterea detaliată a arhitecturii

procesorului (resursele procesorului la care are acces programatorul), a resurselor

sistemului de calcul precum şi a structurii şi modului de lucru al sistemului de operare.

Limbajul de asamblare se utilizează în general, în aplicaţii ce necesită acces direct la

resursele hardware ale sistemului de calcul sau în aplicaţii ce necesită viteză mare de

execuţie (animaţie). Trebuie însă menţionat faptul că, limbajul de asamblare fiind specific

fiecărui microprocesor, aplicaţiile scrise în limbaj de asamblare nu sunt portabile (nu pot

fi executate decât pe calculatoare care au acelaşi limbaj de asamblare, deci acelaşi

microprocesor).

Un limbaj de nivel înalt conţine instrucţiuni care sunt mai apropiate de utilizator, de

raţionamentul uman, decât de maşină. Complexitatea operaţiilor puse la dispoziţia

programatorului este mult mai mare decât în cazul limbajelor de asamblare. Un limbaj de

nivel înalt se caracterizează prin aceea că unei instrucţiuni din set îi corespunde o

secvenţă de instrucţiuni în cod maşină. Spre deosebire de programele în limbaj de

asamblare, programele scrise în limbaj de nivel înalt sunt, în general, independente de

maşină, fiind portabile de pe un calculator pe altul.

Primele limbaje de nivel înalt au fost orientate spre calcule ştiinţifice (prelucrări

numerice), calculatorul fiind utilizat în acea etapă pentru aplicaţii de acest gen. Un astfel

de limbaj a fost limbajul FORTRAN, mult utilizat în scrierea de programe în perioada

anilor ’60. Dintre limbajele orientate pe aplicaţii contabile amintim limbajul COBOL. În

afara limbajelor specializate în rezolvarea anumitor clase de aplicaţii, au apărut şi

limbajele universale. Începând cu anii ’70 au apărut limbaje de programare noi, ca:

PASCAL, C, MODULA, ADA ce pot fi utilizate în orice tip de probleme, la fel de bine.

Limbajele de programare de nivel înalt suportă de regulă programarea structurată şi

permit definirea unor tipuri de date structurate specifice aplicaţiei.

Diversificarea tipurilor de aplicaţii a determinat apariţia de noi limbaje de

programare. O tehnică nouă de programare este programarea orientată pe obiecte. Un

obiect este o entitate de sine stătătoare care se compune din date şi proceduri asociate

pentru accesarea şi prelucrarea lor. Un obiect poate deriva din alt obiect, moştenind de la

acesta componentele sale. Un limbaj orientat pe obiecte dispune de mecanismele-suport

necesare acestui stil de programare. Astfel de limbaje sunt: SIMULA, SMALLTALK-80, C++,

PASCAL versiunile TURBO PASCAL 5.5 şi 6.0

Page 47: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

47

4.2. Calsificarea limbajelor de programare de nivel înalt

În funcţie de modul de specificare al problemei, limbajele de programare de nivel

înalt se pot clasifica în:

� limbaje de programare procedurale (limbaje imperative) – în care programatorul

descrie modul de rezolvare a problemei, secvenţa de operaţii ce trebuie executate

pentru rezolvarea problemei. Astfel de limbaje de programare sunt cele

convenţionale FORTRAN, COBOL, PASCAL, ADA, BASIC, C, C++.

� limbaje de programare neprocedurale (limbaje declarative) în care programatorul

precizează mai degrabă problema decât modul de rezolvare, care la rândul lor sunt

de mai multe tipuri:

� limbaje de programare funcţionale, de exemplu LISP;

� limbaje de programare logice cum este PROLOG;

� limbaje de programare orientate pe obiecte ca SMALTAUK;

� limbaje de programare bazate pe flux de date spre exemplu VAL.

Caracteristicile acestor limbaje sunt:

• referinţe asociate;

• programare nedeterminată;

• procese paralele.

4.3. Limbaje şi maşini virtuale

Limbajul şi maşina virtuală sunt interdependente, între ele existând o relaţie strânsă.

Maşina prin limbajul ei are un set de instrucţiuni de bază pe care le poate executa. Se

poate spune că o maşină defineşte un limbaj. Dar şi reciproc, un limbaj defineşte o

maşină care poate executa toate programele scrise în acel limbaj. Acest limbaj este definit

limbaj maşină.

Actual, programele sunt scrise în limbaje de nivel înalt. Aceste programe se numesc

programe sursă. Pentru a executa astfel de programe, pe un anumit calculator,

instrucţiunile acestora trebuie transformate în instrucţiuni în limbaj maşină. Această

operaţie de transformare sau translatare a unui program din limbaj de nivel înalt în limbaj

maşină se realizează cu ajutorul unui program special numit translator. Translatoarele se

împart în două categorii:

� compilatoarele translatează un program scris în limbaj de nivel înalt (program

sursă) într-un program în limbaj maşină; acesta poate fi apoi executat oricând

Page 48: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

48

este necesar; compilatorul înlocuieşte fiecare instrucţiune din programul sursă

cu secvenţa echivalentă de instrucţiuni ale limbajului maşină; compilatorul

primeşte, deci, ca date de intrare programul în limbaj de nivel înalt şi

furnizează ca rezultat un program în limbaj maşină;

� interpretoarele analizează fiecare instrucţiune din programul scris în limbaj de

nivel înalt şi execută secvenţa echivalentă de instrucţiuni în limbaj maşină,

după care trece la următoarea instrucţiune din programul sursă.

Translatarea unui program scris în limbaj de asamblare în limbaj maşină se realizează

cu ajutorul unui program numit asamblor.

Calculatorul împreună cu programul translator (compilator sau interpretor) pentru un

anumit limbaj de programare poate fi considerat ca un calculator virtual (maşină

virtuală), care “ştie” acel limbaj. Astfel spus, limbajul maşină al calculatorului virtual

este acel limbaj de programare.

Pentru ca operaţia de translatare a unui program scris în limbajul L1 într-un limbaj

maşină L0 să fie simplă, este necesar ca limbajele să nu fie mult diferite. În acest caz,

limbajul L1 poate fi un limbaj prea simplu pentru implementarea unor aplicaţii complexe.

De aceea este necesar un nou limbaj L2, care să fie mai apropiat de aplicaţie decât de

maşină. Programele scrise în limbajul L2 pot fi apoi translatate în limbajul L1 sau pot fi

interpretate de un interpretor scris în L1. Utilizatorul are acum la dispoziţie un calculator

virtual al unui limbaj maşină L2. Programul în L2 poate fi translatat direct şi în L0 sau

interpretat de un interpretor pe calculatorul real C0, dar operaţia de translatare este mai

complexă.

Prin implementarea de noi compilatoare şi translatoare se pot creea noi maşini

virtuale. Astfel se formează o ierarhie de limbaje, în care un limbaj este mai complex

decât limbajele predecesoare. Generalizând, structura ierarhică poate fi reprezentată

schematic ca în figura 4.1.

Limbajul din vârful ierarhiei (Ln) este cel mai complex, iar cel de la baza ierarhiei

(L0), cel mai simplu. Este posibil ca unele instrucţiuni de pe un nivel ierarhic să se

regăsească pe nivelul sau nivelurile ierarhice superioare.

Programele scrise în limbajul Li, 0 < i <= n, sunt translatate într-un limbaj Lj sau sunt

interpretate de un interpretor pe calculatorul Cj, cu 0 < j <= i.

Page 49: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

49

Figura 4.1. Structura ierarhică a limbajelor de programare

Relaţia dintre un calculator virtual şi un limbaj este următoarea: fiecare calculator

virtual defineşte un limbaj ce constă din instrucţiunile pe care acesta le poate executa. Un

limbaj de programare, la rândul său, defineşte un calculator virtual care poate executa

programele scrise în acel limbaj.

Programatorii folosesc de regulă calculatorul virtual de pe nivelul n, fără a fi

preocupaţi de nivelurile de la baza structurii şi de legătura între niveluri. Pentru a înţelege

însă cum lucrează un calculator sau pentru a proiecta noi niveluri este necesar să

cunaştem întreaga ierarhie.

4.4. Calculatoarele actuale – calculatoare multinivel

Pornind de la structura ierarhică de limbaje şi de maşini virtuale prezentată în

paragraful anterior, un sistem de calcul poate fi reprezentat din punct de vedere funcţional

ca o ierarhie de niveluri, fiecare nivel fiind construit pe baza nivelurilor predecesoare.

Un sistem de calcul este alcătuit dintr-un ansamblu de resurse fizice şi un pachet de

programe sistem ce realizează prelucrarea datelor pe baza unor algoritmi specificaţi de

utilizator prin programe de aplicaţie.

Resursele fizice ale calculatorului (cum ar fi de exemplu: circuite electronice, circuite

integrate, dispozitive, echipamente de intrare/ieşire, memorii, surse de alimentare,

cabluri) formează hardware-ul. Pachetul de programe sistem şi programele de aplicaţie

formează software-ul de bază, respectiv software-ul de aplicaţie. Compilatoarele şi

interpretoarele fac parte din software-ul de bază.

Calculator virtual Cn, limbaj maşină Ln. Nivel 3

Calculator virtual C2, limbaj maşină L2. Nivel 2

Calculator virtual C1, limbaj maşină L1. Nivel 1

Calculator virtual C1, limbaj maşină L1. Nivel 0

Page 50: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

50

Termenul de „firmware” se referă la software-ul inclus în dispozitivele electronice în

momentul fabricaţiei acestora.

Orice operaţie efectuată prin program (software) poate fi implementată în hardware şi

reciproc, orice operaţie executată de hardware poate fi simulată prin software. În acest

mod, se poate considera că, din punct de vedere logic, software-ul şi hardware-ul sunt

echivalente. Stabilirea implemntării unei operaţii în hardware sau în software se face în

etapa de proiectare a unui calculator şi are la bază criterii ca: viteza de execuţie, preţ de

cost, fiabilitate. Astfel, spre exemplu, operaţiile elementare (adunare, scădere, înmulţire,

împărţire) cu numere reale au fost implementate iniţial în software. Ulterior, s-au

proiectat circuite specializate care să efectueze aceste operaţi hardware, avantajul

principal fiind execuţia mult mai repede decât în cazul simulării prin software.

Fiecare calculator defineşte un număr de operaţii care pot fi executate de unitatea sa

centrală. Aceste operaţii sunt în principal destinate memorării sau recuperării

informaţiilor din memoria internă, calculelor aritmetice sau logice şi controlului

dispozitivelor periferice. În plus, există un număr de instrucţiuni pentru controlul ordinii

în care sunt executate operaţiile.

O instrucţiune este o operaţie elementară executabilă de către unitatea centrală a

unui calculator. O secvenţă de mai multe instrucţiuni executate una după cealaltă o vom

numi program.

Sarcina principală a unui calculator este execuţia programelor utilizator. Pentru a fi

executate programele trebuie să fie într-o anumită stare, numită executabilă , adică

instrucţiunile programului să fie în cod executabil (instrucţiunile sunt executate secvenţial

pas cu pas folosind memoria internă.

Un program pot fi în trei stări după cum se poate vedea în figura 4.2. Aceste stări

sunt:

� cod sursă – un program în acest cod poate fi format din mai multe

subprograme, fiecare fiind complet separat şi având propriul său cod sursă;

� codul obiect se obţine prin compilarea codului sursă al programului; prin

compilare codul sursă este analizat sintactic şi semantic după care este

transformat în cod obiect;

� codul executabil se obţine prin link-editarea codului obiect sau codurile

obiect ale tuturor subprogramelor constituiente ale programului sunt legate şi

transformate în cod executabil.

Page 51: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

51

Figura 4.2. Stările unui program

Caracterul secvenţial al calculatorului rezultă din modul de execuţie al programului.

Codul executabil este memorat în memoria internă în momentul în care se doreşte

lansarea în execuţie. Lansarea în execuţie a unui program se face prin intermediul SO şi

prin realizarea funcţiilor UC în modul următor:

1. forma executabilă a instrucţiunii este transferată în memoria internă de pe hard

disk;

2. datele de intrare sunt stocate în memoria internă prin intermediul dispozitivelor

de intrare

3. decodificarea instrucţiunilor (identificarea operaţiilor ce trebuie realizate) şi

aducerea din memoria internă a operanzilor;

4. prin comanda UCC instrucţiunile stocate în memorie sunt prelucrate şi se dă

comanda UAL pentru a prelua datele din memoria internă în vederea realizării

calculelor aritmetice şi logice;

5. prin operaţiile executate de UAL se obţin rezultatele intermediare ce sunt

temporar stocate în memorie pentru a fi ulterior utilizate în obţinerea

rezultatelor finale ce vor fi stocate tot în memorie;

6. prin comanda UCC rezultatele finale din memorie sunt transmise dispozitivelor

de ieşire.

În acest mod, programul este executat secvenţial, instrucţiune cu instrucţiune.

Datele şi programele sunt introduse în calculator prin intermediul unităţii de intrare

fiind apoi depuse în memorie. Unitatea de comandă trimite către memorie semnale de

control reprezentând adrese şi obţine de la aceasta instrucţiunile programului de execuţie.

Pe baza instrucţiunilor, unitatea de comandă furnizează semnalele de control necesare

pentru citirea din memorie a datelor de prelucrat şi executarea operaţiilor necesare în

cadrul unităţii aritmetice-logice. Rezultatele sunt depuse din nou în memorie sau sunt

trimise către mediul extern prin intermediul unităţii de ieşire.

Cod

sursă

Cod

obiect Cod

executabil

Analiză sintactică şi

semantică

Page 52: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

52

Instrucţiunile care compun un program trebuiesc şi ele reprezentate în memorie, la fel

ca orice altă informaţie, din cauza faptului că unitatea centrală nu are posibilitatea să-şi

păstreze programele în interior. Pentru memorarea acestor instrucţiuni este nevoie de o

nouă convenţie de reprezentare care să asocieze un număr sau o secvenţă de numere

naturale fiecărei instrucţiuni a unităţii centrale.

Execuţia unui program de către calculator presupune încărcarea instrucţiunilor în

memoria internă şi execuţia acestora una câte una în unitatea centrală. Unitatea centrală

citeşte din memorie câte o instrucţiune, o execută, după care trece la următoarea

instrucţiune. Pentru păstrarea secvenţei, unitatea centrală memorează în permanenţă o

referinţă către următoarea instrucţiune într-o locaţie internă numită contor de program

(indicator de instrucţiuni).

Modelul de execuţie secvenţială a instrucţiunilor, în ordinea în care acestea sunt

aşezate în memorie, este departe de a fi acceptabil. Pentru a fi util, un program trebuie să

poată să ia decizii de schimbare a instrucţiunii următoare în funcţie de informaţiile pe

care le prelucrează. Aceste decizii pot însemna uneori comutarea execuţiei de la o

secvenţă de instrucţiuni la alta. Alteori, este necesar să putem executa o secvenţă de

instrucţiuni în mod repetat până când este îndeplinită o anumită condiţie exprimabilă cu

ajutorul informaţiilor din memorie. Numărul de repetări ale secvenţei de instrucţiuni nu

poate fi hotărât decât în momentul execuţiei. Aceste ramificări ale execuţiei se pot simula

destul de uşor prin schimbarea valorii referinţei memorate în contorul de program.

De remarcat că unitatea de comandă poate testa direct rezultatele obţinute în unitatea

aritmetică-logică, iar pe baza unor instrucţiuni speciale ale programului poate lua decizii

de execuţie a unor secvenţe de instrucţiuni din două sau mai multe secvenţe (realizarea de

ramificaţii în program).

Structura de principiu a unui sistem de calcul, prezentată în fig. 2.1 a capitolului 2,

este structurată pe 7 niveluri ierarhice după cum se poate observa în figura 4.2.

Nivelul 0, nivelul fizic, este primul nivel care intră în alcătuirea unui sistem de

calcul, pe care se află logica cablată, adică circuitele şi dispozitivele din care se compun

unităţile funcţionale ale calculatorului: processor, memorie, subsitemul de intrare/ieşire.

Aceste circuite sunt circuite digitale numite porţi. Porţile pot fi privite ca nişte

componente logice interconectate. Acestea sunt realizate cu ajutorul tranzistoarelor.

Fiecare poartă dispune de una sau mai multe intrări logice şi întoarce ca rezultat o funcţie

simplă (SI, GU, SAU, SAU EXCLUSIV) obţinută conform semnificaţiei de la intrare. La

acest nivel se execută instrucţiunile limbajului microprogramat de la nivelul superior

care acţionează asupra acestui nivel ca nişte comenzi.

Page 53: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

53

Givelul 1, nivelul microprogramat, nivelul limbajului intern al maşini, este primul

nivel la care apare conceptul de program, ca o secvenţă de instrucţiuni. Această secvenţă,

numită microprogram, are rolul de a interpreta instrucţiunile de pe nivelul 2 şi este

realizat cu un set mic de instrucţiuni simple (sub 50), de transfer şi teste al unor condiţii.

Acest set de instrucţiuni corespund unor operaţii elementare care se referă la hardware

(ca de exemplu: încarcă o valoare într-un registru, transferă date între două resurse ale

calculatorului, testează un bit). Pe acest nivel există mai multe programe pe care maşina

de pe nivelul 1 le poate executa. Este scris într-o memorie ROM internă la care are acces

numai producătorul. În multe calculatoare, microprogramul este în „firmware”.

Figura 4.2. Modelul funcţional al unui sistem de calcul

Givelul 2, nivelul maşinii convenţionale, pe care se află calculatorul real, maşina

fizică. Acest nivel corespunde codului mşină. Fiecare instrucţiune din setul de

instrucţiuni de pe acest nivel este interpretată de un microprogram de pe nivelul 1. Aceste

instrucţiuni sunt prezentate în documentaţia calculatorului şi constau din valori (coduri)

numerice binare. Compilatoarele generează programe ce conţin instrucţiuni în acest

Aplicaţii Nivel 6

Sistem de operare

Nivel 2

Microprogramare Nivel 1

Circuite şi dispozitive Nivel 0

Limbaje de programare Nivel 5

Limbaj de asamblare Nivel 4

Nivel 3

Calculatorul fizic

Page 54: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

54

limbaj. Fiecare procesor defineşte în mod implicit un limbaj de nivel 2 şi o maşină

virtuală al cărui limbaj maşină este interpretat de un microprogram. Această structură

fizică poate corespunde la două sau mai multe maşini dacă microprogramul de pe nivelul

1 este scris în mod adecvat şi aceeaşi maşină convenţională se poate implementa prin

diverse structuri fizice. Sunt calculatoare care nu dispun de nivelul 1 microprogramat,

atunci instrucţiunile de pe nivelul 2 sunt tratate direct de nivelul 0.

Givelul 3, nivelul sistemului de operare este constituit dintr-un pachet de programe

care creează o interfaţă între utilizator şi calculator şi care realizează gestiunea resurselor

hardware şi software din sistemul de calcul. Sistemul de operare este la rândul său

structurat pe trei niveluri:

� nucleul sistemului de operare, acestui nivel îi corespund un set de instrucţiuni

noi, principalele operaţii realizate fiind operaţile de intrare/ieşire la nivel fizic,

alocarea resurselor fizice din sistem, tratarea unor situaţii de excepţie, s.a.;

nucleul sistemului de operare MS-DOS se numeşte BIOS ( Basic Input Output

System);

� executivul sistemului de operare, setul de instrucţiuni de pe acest nivel

realizează operaţiile de intrare/ieşire la nivel logic, gestionează fişierele pe

disc, planifică activitatea din sistem, s.a.; executivul sistemului de operare MS-

DOS se numeşte BDOS ( Basic Disk Operatinng System).

� supervizorul sau interpretorul liniei de comandă, acestui nivel îi corespunde

un limbaj de comenzi şi instrucţiuni care realizează interfaţa cu utilizatorul;

prin intermediul acestui limbaj de comandă utilizatorul comunică cu sistemul

şi are acces la resursele lui, de accea, din punctul de vedere al utilizatorului,

acesta este primul nivel pe care trebuie să-l ştie pentru a putea folosi

calculatorul.

Givelul 4, nivelul limbajului de asamblare, permite utilizatorului să scrie programe

pentru nivelurile 1, 2 şi 3, folosind nume simbolice pentru operaţii şi nu coduri numerice.

Caracteristica specifică acestui nivel este aceea că nivelurile inferioare sunt interpretate,

iar nivelurile superioare au nevoie de translatoare.

Programele scrise în limbaj de asamblare sunt translatate în cod maşină de către

asamblor. Programarea în limbaj da asamblare permite un control direct al calculatorului

real, dar presupune o cunoaştere mai detaliată atât a resurselor calculatorului şi

funcţionării acestoracât şi a sistemului de operare.

Givelul 5, nivelul limbajului de aplicaţie adică, limbajele de programare de nivel înalt

sau limbaje orientate pe tipuri de probleme concepute pentru a fi utilizate de către

Page 55: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

55

programatorii de aplicaţii. Programele scrise pe acest nivel sunt translatate (de către

compilatoare) pe nivelurile 3 sau 4, sau sunt interpretate.

Givelul 6, nivelul ansamblului de programe care conţine numeroase date pentru

aplicaţii care ţin de diferite domenii de lucru.

� În concluzie se poate spune că un calculator poate fi văzut ca o suită de niveluri,

fiecare înglobându-le pe cele precedente. Un nivel reprezintă un grad oarecare de

abstractizare şi conţine diverse obiecte şi operaţii cu aceste obiecte. În sens ascendent

creşte complexitatea prelucrării, iar în sens descendent creşte volumul materialului

prelucrat.

4.5. Verificare

1. Definiţi conceptual de algoritm şi de program.

2. Indicaţi etapele care trebuie parcurse pentru rezolvarea unei probleme cu

ajutorul calculatorului.

3. Care este diferenţa între limbajele de asamblare şi cele de nivel înalt.

4. Indicaţii criteriile de clasificare a limbajelor de programare de nivel înalt.

5. Indicaţi stările unui program.

Teste

1. Indicaţi care este definiţia instrucţiunii

a) set de reguli ce defineşte secvenţa de operaţii ce trebuie executate de calculator

pentru soluţionarea unei problem

b) ansamblu de resurse fizice şi un pachet de programe sistem ce realizează

prelucrarea

c) operaţie elementară executabilă de către unitatea centrală a unui calculator

d) secvenţă de mai multe instrucţiuni executate una după cealaltă

Raspuns:c..

2. Un program pot fi în trei stări. Indicaţi starea incorectă

a) cod sursă

b) cod obiect

c) cod compilat

d) cod executabil

Raspuns: c.

Page 56: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

56

3. Care dintre codurile următoare este analizat sintactic şi semantic după care este

transformat îalt cod.

a) cod sursă

b) cod obiect

c) cod compilat

d) cod executabil

Raspuns:a

4. Indicaţi în cadrul cărui nivel există limbajele orientate pe tipuri de probleme.

a) Nivelul 0, nivelul fizic

b) Nivelul 1, nivelul microprogramat

c) Nivelul 2, nivelul maşinii convenţionale

d) Nivelul 3, nivelul sistemului de operare

e) Nivelul 4, nivelul limbajului de asamblare

f) Nivelul 5, nivelul limbajului de aplicaţie

g) Nivelul 6, nivelul ansamblului de programe

Raspuns:f

Page 57: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

57

5. WI�DOWS

5.1. Tipuri de fişiere

Fişierul este o colecţie de informaţii, omogenă din punctul de vedere al naturii

informaţiilor şi al cerinţelor de prelucrare a acestora, colecţie care poate fi memorată pe

un suport de informaţie.

Fişierele se diferenţiază între ele printr-un identificator format din două componente,

separate între ele prin punct, nume şi extensie: <nume>.<extensie>. Prin extensie se

indică tipul fişierului şi în acest fel apartenenţa la o categorie de fişiere.

La sistemele de operare:

� MS-DOS, numele este reprezentat printr-un şir de maxim 8 caractere alfanumerice

iar extensia printr-un şir de 3 caractere

� Windows se acceptă nume lungi de fişiere, care pot avea până la 255 de caractere

şi implicit se preiau primele caractere care-l fac unic definit în arborescentă.

Numele fişierelor nu pot conţine:

� caracterele: . “ \ / : | > < + = ; , );

� numele de dispozitiv (cuvinte rezervate de către sistem pentru dispozitivele

periferice), cum ar fi spre exemplu:

� CO� - consola sistem

� PR�, LPT1, LPT2, LPT3 - interfeţe paralele

� COM1, COM2, COM3, COM4 – interfeţe seriale

� unitaţile de discuri: A:, B:, C:, D:, E:, F: etc. (literele A: şi B: sunt rezervate

pentru discurile flexibile, C: pentru hard-disc, D: pentru CD-ROM/DVD-

ROM, iar , E:, F: în continuare pentru alte unităţi de hard disc).

Fişierele pot fi divizate în două categorii:

� Fişiere executabile care conţin programe în cod executabil.

� Fişiere neexecutabile conţin programe în cod sursă care la rândul lor pot fi de

două tipuri:

� programe ce trebuie prelucrate pentru a fi transpuse în programe în cod executabil

cum sunt:

� Fişierele de date, care conţin date ce vor fi prelucrate de un fişier executabil

sau care s-au obţinut în urma prelucrării fişierelor de baze de date omogene tip

.dbf.

Page 58: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

58

� Fişierele sursă, care conţin programe sursă, scrise într-un limbaj de

programare, cum este de exemplul Pascal de tip .pas sau C de tip .c;

� programe ce pot fi vizualizate fără alte prelucrări prealabile de tipul:

� Fişierelor text reprezentate prin coduri alfanumerice şi coduri de comenzi

pentru formatarea şi aranjarea în pagină a textului;

� Fişierelor de imagini reprezentate prin coduri care descriu vectorial sau prin

formule matematice imaginile, determinând pixelii şi codurile de culori care

vor fi afişate pe ecran sau tipărite.

� Fişiere de sunet sunt reprezentări digitale a sunetelor.

Câteva extensii standard recunoscute de sistemul de operarea MS-DOS sunt

prezentate în figura 5.1.

Extensie Tipul fişierului

.com fişier executabil, conţine un program care se

încărcă în memoria internă şi se lansează în

execuţie .exe

.bat (batch) fişier de comenzi, conţine secvenţe de

comenzi MS-DOS care se execută în bloc

.sys

(system)

fişier sistem

Figura 5.1. Extensii standard recunoscute de sistemul de operarea MS-DOS

Fişierele pot avea următoarele proprietăţi în funcţie de modul de tratare al sistemului

de operare:

� R ( Read Only) precizează că fişierul este protejat la scriere;

� A ( Archive) crează o copie de siguranţă pentru fişier;

� S ( System) precizează că este vorba de un fişier sistem ce aparţine sistemului de

operare şi nu poate fi folosit în operaţii curente;

� H (Hidden) precizează faptul că fişierul este ascuns pentru operaţiile cu fişiere şi

directoare.

O serie de extensii au fost create de firmele producătoare pentru anumite programe

utilitare cum sunt cele prezentate în figura 5.2.

Page 59: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

59

arhive

.arc fişier arhivat cu

programul pkpak

.zip fişier arhivat cu

programul pkzip

baze de

date

.dbf

fişiere baza de date de

tip dBase, FoxPro sau

Access;

.xls fişiere cu tabele tip

Excel

fişiere de

imagini

.pcx fişier creat cu Paintbrush

din Windows

.msp fişiere tip Microsoft

Windows

.gif fişiere cu format tip

Graphic Image Format

.bm

p

fişiere cu format tip

bitmap

.jpg

fişiere

sursă

(de tip text

ASCII)

.doc fişier de tip document

Word

.txt fişier de tip text creat cu

NotePad din Accessories din

Windows

.pas fişier sursă PASCAL

.bas fişier sursă BASIC

.c fişier sursă C

.for fişier sursă FORTRAN

Figura 5.2. Extensii create de firmele producătoare

Page 60: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

60

Directoare în sistemul de operare MS-DOS

Directorul (directory) este un catalog în care sunt memorate informaţii despre

fişierele care sunt înregistrate pe disc. La formatarea dispozitivului (discului sau

dischetei) se creează directorul rădăcină, denumit „Root Director”, în care sunt

memorate: numele cu extensia fiecărui fişier, spaţiul ocupat de aceste fişiere pe disc în

octeţi şi data şi ora la care a fost creat sau modificat.

Arborele de directoare denumită „tree” este o structură arborescentă de directoare

creată în zona de Boot a discului pornind de la directorul rădăcină.

In construirea arborelui de directoare, se respectă următoarele reguli:

Un director are un singur director de origine, numit director părinte (parent

directory), situat pe nivelul imediat ierarhic superior. Un director care are un director

părinte se mai numeşte subdirector. Astfel se poate obţine un arbore cu un director şi mai

mulţi subdirectori.

Un director poate avea mai multe directoare copii (child directories). Aceste

directoare sunt în directa lui subordonare şi se găsesc pe nivelul imediat inferior.

5.3. Dosare (folder) în Windows

Dosarul (folder) este folosit în sistemul Windows 95 şi respectiv 98 pentru a defini un

container în care se pot păstra fişiere, aplicaţii sau chiar alte dosare. Dacă directorul

reprezintă un mecanism prin care sunt organizate fizic fişierele pe disc, dosarul reprezintă

un mecanism de organizare logică, la nivelul interfeţei a diferitelor entităţi cu care

lucrează sistemul de operare, inclusiv a fişierelor.

5.4. Sistemul de operare MS-DOS

Sistemul MS-DOS (Microsoft Disk Operating System), este un sistem de operare

monouser şi monotasking, ceea ce înseamnă că permite folosirea calculatorului la un

moment dat de către un singur utilizator, rulându-se un singur program de aplicaţie. Acest

sistem de operare funcţionează pe microcalculatoarele dotate cu procesoare Intel 80x88

sau Pentium. Acest sistem de operare a fost inclus ulterior în sistemele de operare

Windows 95/98/Me/NT/2000/XP şi Novell NetWare.

Page 61: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

61

Structura sistemului de operare MS-DOS

Sistemul de operare MS-DOS este structurat pe trei niveluri:

� BIOS (Basic Input Output System);

� Nucleul;

� Shell-ul (COMMAND.COM).

Ultimele două componente reprezintă sistemul de operare propriu-zis şi sunt realizate

de firma Microsoft.

În principal, componenta BIOS (sau componenta fizică) conţine un set de programe

care asigură:

� autotestarea la punerea sub tensiune, operaţie denumită POST (Power-On Self

Test). În acest test procesorul se autoverifică şi apoi verifică timer-ul sistemului şi

memoria RAM. În acest moment, dacă găseşte vreo eroare, se trimite un mesaj

către monitor. Dacă se întâlnesc erori ce nu pot fi afişate pe monitor, ele sunt

semnalizate sub formă de sunete. După POST se transmite un sunet şi pe acran

apar mesaje de încărcare a sistemului de operare odată ce bootstrap a înregistrat

terminarea activităţilor POST;

� suportul software pentru dispozitivele periferice standard – în felul acesta izolează

sistemul de operare de ceea ce este specific hardware-ului (de exemplu,

componenta BIOS conţine codurile apelurilor de sistem pentru citirea şi scrierea

de la adresele absolute de pe disc, pentru citirea unui caracter de la tastatură sau

pentru afişarea unui caracter pe ecran);

� rutina pentru iniţializarea sistemului;

� programul de încărcare a primului sector logic de pe discul flexibil sau hard disc.

La pornirea calculatorului se porneşte încărcătorul bootstrap care este localizat în

cipul BIOS. Acesta asigură testarea componentelor hardware ale calculatorului şi

încărcarea sistemului de operare în memoria RAM.

Pornirea calculatorului poate fi realizată prin două modalităţi:

I. Pornirea la cald (warm-boot), care se realizează prin apăsarea tastelor

Ctrl+Alt+Delete.

II. Pornirea la rece (cold-boot) implică următorii paşi:

1. Sursa de curent – se iniţializează; chipset-ul plăcii de bază aşteaptă pentru

semnalul „Power Good” din partea sursei;

2. BIOS ROM – procesorul localizează programul de boot (iniţializare) al BIOS-

ului;

Page 62: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

62

3. POST – BIOS-ul rulează secvenţa POST. Dacă apare vreo eroare majoră,

procesul de boot se opreşte;

4. Video – BIOS-ul caută programul BIOS pentru placa video şi îl execută pentru

iniţializarea plăcii video;

5. Alte dispozitive BIOS – BIOS-ul caută programe BIOS pentru alte

echipamente BIOS (hard disk) şi le execută;

6. Ecranul de pornire – BIOS-ul afişează ecranul de pornire;

7. Memoria – BIOS-ul testează alte componente ale calculatorului şi efectuează

un test de memorie;

8. Hardware – BIOS-ul testează sistemul pentru a găsi componentele hardware

(de exemplu hard-discuri);

9. Plug and Play – Configurarea dispozitivelor Plug and Play;

10. Ecranul de configurare – BIOS-ul afişează un sumar al configuraţiei hardware

a sistemului;

11. Discul de boot – BIOS-ul caută un disc de boot pe baza secvenţei de

iniţializare;

12. Boot record – BIOS-ul caută primul dispozitiv de boot din secvenţă pentru

MBR (Master Boot Record) de pe un disc hard sau VBS (Volume Boot

Sector) de pe o dischetă floppy;

13. SO – BIOS-ul începe să iniţializeze sistemul de operare, moment în care

acesta preia controlul de la BIOS;

14. Eroare – dacă BIOS-ul nu găseşte un dispozitiv de iniţializare în cadrul

secvenţei de boot, va afişa un mesaj de eroare şi va bloca sistemul.

Componenta BIOS este furnizată de constructor şi nu de firma Microsoft, fiind

localizată în memoria ROM (Read Only Memory) în blocul de 64 KB, chiar sub limita de

1 MB a spaţiului de adresare. Cei mai cunoscuţi producători de cip-uri BIOS sunt:

� AMIBIOS (Americam Megatrends, Inc.)

� PhoenixBIOS (Phoenix Technologies Ltd.)

� AwardBIOS (Award Software, Inc.)

Capacitatea cipului BIOS este măsurată în Megabiţi. Majoritatea cipurilor BIOS de

astăzi au dimensiunea de 2Mb (256KB). Această capacitate mai mare oferă

producătorilor posibilitatea de a include mai multe facilităţi decât în cazul cipurilor mai

vechi de dimensiune mai redusă, de 1Mb. Totodată, trebuie ştiut că dimensiunea cipului

BIOS nu are legătură cu performanţele sale. Tipul şi dimensiunea cipului BIOS se

stabilesc în funcţie de funcţionalităţile oferite şi de costuri şi nu în funcţie de

performanţe. Procedurile BIOS sunt apelate prin intermediul vectorilor de întreruperi şi

Page 63: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

63

nu prin apeluri directe, ceea ce permite constructorilor schimbarea mărimii şi a amplasării

procedurilor BIOS.

Fişierul IO.SYS (IBMBIO.COM în versiunile IBM) este un fişier ascuns, care există în

toate sistemele MS-DOS. Se utilizează la iniţializarea calculatorului şi oferă o interfaţă cu

BIOS-ul pentru apelurile de proceduri.

Nucleul sistemului de operare poate accesa serviciile BIOS-ului prin intermediul

procedurilor din IO.SYS. Existenţa acestui fişier permite o izolare mai bună a nucleului de

componenta hardware. De exemplu, nucleul nu trebuie să cunoască ce vector de

întrerupere corespunde unui serviciu BIOS dat, această informaţie fiind regăsită prin

fişierul IO.SYS.

Gucleul conţine partea sistemului de operare independentă de calculator şi se găseşte

într-un alt fişier ascuns, MSDOS.SYS (IBMDOS.COM). Are rolul de a gestiona procesele,

memoria şi sistemul de fişiere, ca şi interpretarea tuturor apelurilor de sistem.

După nucleu, cea de-a treia parte a sistemului de operare este shell-ul reprezentat prin

fişierul COMMAGD.COM. Totuşi acesta poate fi înlocuit de către utilizator. Fişierul

COMMAGD.COM realizează interfaţa dintre utilizator şi nucleul sistemului de operare,

conţinând:

� o parte rezidentă care este totdeauna în memorie;

� o parte nerezidentă, ce se încarcă în partea superioară a memoriei, la limita celor

640 KB şi poate fi înlocuită.

5.5. Parteneriatul dintre MS-DOS şi Windows

Putem spune că dualitatea dintre sistemele MS-DOS şi Windows s-a născut în

momentul în care s-a simţit nevoia utiliăarii unei interfeţe grafice de exploatare tip GUI

pentru programele sistemului de operare MS-DOS. Motiveleî sistemului de operare MS-

DOS cu o interfaţă graficî de exploatare, iar apoi cu un sistem grafic de operare au fost:

� sistemul MS-DOS nu oferea multitasking aplicatiile scrise sub MS-DOS nu

puteau schimba liber informatii intre ele;

� exploatarea sistemului MS-DOS era greoaie, interfata cu utilizatorul fiind la nivel

de comanda (existând reguli precise de sintaxa, mulţi parametri, puctuaţie

adecvata);

� concurenta facuta de Apple - MacIntosh care si-a dotat echipamentele de calcul cu

sisteme de operare performante ce admiteau atit multitasking-ul, cit si exploatarea

interfetei la nivel grafic;

Page 64: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

64

Trecerea de la MS-DOS la Windows nu s-a facut brusc şi radical, ci a existat o

tranziţie de la un sistem către celălalt. Astfel utilizatorii de MS-DOS au putut exploata în

continuare prin Windows resursele calculatorului prin vechea interfata MS-DOS cu care

erau familiarizati.

Evolutiv, convergenţa sistemelor MS-DOS şi Windows a avut trei puncte de

incidenţă, facând ca sistemele să nu funcţioneze concurent ci prin parteneriat. Astfel se

pot delimita doua momente:

� parteneriatul dintre MS-DOS şi Windows, în care rolul sistemului MS-DOS era

determinant, iar Windows era o simpla interfata grafica de exploatare pentru

mediul MS-DOS;

� parteneriatul Windows - MS-DOS, în care Windows deţine toate atuurile unui

sistem de operare, iar MS-DOS este simulat pentru compatibilitatea aplicaţiilor

scrise sub el cu aplicaţiile scrise sub Windows.

5.6. Sistemul de operare WI�DOWS

Sistemul de operare Windows, este un sistem de operare monoutilizator şi

multitasking, ceea ce înseamnă că permite execuţia mai multor programe în acelaşi timp.

Sistemul de operare Windows a devenit cel mai folosit sistem de operare. Acest

sistem pune la dispoziţia utilizatorului o interfaţă grafică prietenoasă (GUI – Graphical

User Interface) bazată pe ferestre. Utilizând sistemul Windows se pot constata cu

uşurinţă caracteristicile de interfaţă comune tuturor programelor Windows:

� tot ceea ce afişează un program Windows pe ecran este cuprins în spaţiul ferestrei

sale (o zonă dreptunghiulară de pe ecran şi este identificată printr-o bară de titlu)

pe care o poate deplasa şi redimensiona;

� interacţiunea utilizatorului cu un program Windows se efectuează prin

intermediul unor obiecte grafice afişate pe suprafaţa ferestrei aplicaţiei: meniuri,

cursoare, butoane de comandă şi de opţiune, căsuţe de opţiune, bare de defilare,

etc.;

� majoritatea aplicaţiilor au o interfaţă atât cu tastatura, cât şi cu mouse-ul;

� pot fi în lucru simultan mai multe programe;

� se pot schimba date între programe.

Dosarul (folder) permite definirea unui container în care se pot păstra fişiere,

aplicaţii sau alte dosare. Dosarul este un mecanism de organizare logică, la nivelul

interfeţei a diferitelor entităţi cu care lucrează sistemul de operare, inclusiv a fişierelor.

Page 65: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

65

La pornirea calculatorului, se încarcă sistemul de operare Windows care afişează pe

ecranul calculatorului (desktop), interfaţa Explorer.

Interfaţa Explorer este formată din: icoane (pictograme) care sunt mici desene

reprezentative pentru diferite entităţi cu care lucrează Windows (containere cu posibilităţi

ale sistemului, aplicaţie, fişier, dosar, unitate de disc etc), afişate pe ecran.

Prezentarea unor containere:

� My computer conţine toate componentele sistemului oferind accesul către

acestea. Componentele sunt reprezentate sub forma unor pictograme: câte una

pentru fiecare unitate de disc din sistem (discurile conţin dosare iar dosarele

conţin fişiere si/sau alte dosare), o pictogramă pentru imprimantele instalate

(Printers), o pictogramă pentru celelalte componente ale sistemului: monitor,

mouse, tastatură, placa de sunet, placa multimedia etc (Control Panel);

� Recycle Bin (coşul de gunoi) conţine fişiere şterse pe care sistemul Windows le

salvează în acest container de unde se pot recupera. Golirea completă a

containerului se face efectuând clic cu butonul din dreapta mouse-ului pe

pictograma cores-punzătoare şi selectarea opţiunii Empty Recycle Bin.

Ştergerea unui anumit fişier se realizează prin selectarea fişierului respectiv, efectuarea

unui clic cu butonul din dreapta mouse-ului şi selectarea opţiunii Delete. Ştergerea

conţinutului containerului sau a unui fişier se poate realiza şi utilizând meniul corespunzător.

Se pot crea rapid pictograme pe ecranul calculatorului pentru: aplicaţie, fişier, dosar

etc. Pentru aceasta, într-o zona liberă de pe ecran, se executa clic cu butonul din dreapta

mouse-ului şi din meniul contextual se aleg opţiunile �ew apoi Shortcut., în caseta de

dialog Create Shortcut Command line se introduce numele unităţii de discuri sau se

executa clic pe butonul Browse, se parcurg dosarele pentru a alege aplicaţia/fişierul, se

execută clic pe butonul Next, se scrie numele pictogramei şi se execută clic pe butonul

Finish. Pentru a şterge o pictogramă, se trage peste pictogramă Recycle Bin.

Cu ajutorul mouse-ului se pot muta pictograme prin metoda de trage şi plasează

(drag and drop); se selectează o pictogramă prin efectuarea unui clic pe aceasta şi ţinând

butonul mouse-ului apăsat, se deplasează pictograma în locul dorit.

Butoanele mouse-ului au următoarele roluri;

1. un singur clic stânga se foloseşte pentru deschiderea meniurilor derulante (butonul

Start, orice fereastra de pe bara de aplicaţii, butoanele din dreapta sus ale oricărei

ferestre deschise sau butoanele din casetele de dialog: OK, Cancel, etc.)

2. efectuarea unui dublu clic pe pictograma corespunzătoare este folosită pentru

deschiderea unui fişier, program, unitate de disc etc.

Page 66: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

66

3. clic cu butonul din dreapta în doua situaţii:

� dacă cursorul mouse-ului se află pe suprafaţa de lucru, va apare un meniu

derulant, din care se pot selecta comenzi specifice meniului principal;

� dacă cursorul mouse-ului se află pe una din pictograme, va fi afişat un meniu

ce conţine comenzi specifice aplicaţiei corespunzătoare pictogramei.

Pentru obţinerea informaţiilor suplimentare despre un fişier sau folder, se selectează

elementul dorit şi se execută clic pe butonul din dreapta. Apare o listă de opţiuni. Se

selectează Properties.

Crearea folderelor:

1. se selectează unitatea de disc şi poziţia noului folder;

2. se alege File / �ew / Folder;

3. se introduce un nume pentru folder şi <Enter> .

Copierea, mutarea şi ştergerea folderelor şi fişierelor

Există două metode:

1. „decupează/copiază şi inserează” (cut/copy, paste);

2. „deplasează şi aşează (drag and drop”)..

Transferul se face prin intermediul unei zone de memorie internă, comună mai multor

aplicaţii, numită Clipboard.

Metoda „decupează/copiază şi inserează”:

1. se selectează fişierul care se doreşte sa fie mutat sau copiat

2. se alege Edit / Cut sau se efectuează clic pe butonul din dreapta mouse-ului şi se

selectează Cut din meniul care apare. Pentru copiere se alege: Edit / Copy;

3. se deschide folderul destinaţie

4. se alege Edit / Paste sau se efectuează clic pe butonul din dreapta mouse-ului şi

se selectează Paste din meniul care apare pentru înserarea fişierului la destinaţie;

5. daca fişierul există deja, va apare o casetă de dialog în care utilizatorul este

întrebat dacă doreşte înlocuirea fişierului existent cu fişierul sursă.

Metoda „ deplasează şi aşează”:

1. se selectează fişierul care se doreşte să fie mutat sau copiat;

2. pentru a muta fişierul se menţine apăsat butonul mouse-ului şi tasta <Shift> şi se

deplasează fişierul în noua poziţie. Pentru a copia fişierul, se menţine apăsat

butonul mouse-ului şi tasta <Ctrl> şi se deplasează fişierul în poziţia dorită;

Page 67: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

67

3. daca fişierul există deja, va apare o casetă de dialog în care utilizatorul este

întrebat dacă doreşte înlocuirea fişierului existent cu fişierul sursă.

Dacă se doreşte mutarea unui folder cu toate folderele şi fişierele pe care le conţine,

se selectează folderul respectiv şi se foloseşte metoda „deplasează şi aşează” pentru a-l

plasa în noua poziţie.

Ştergerea unui folder sau fişier:

1. se selectează fişierul sau folderul care se doreşte să fie şters;

2. se acţionează <Del>

3. se confirmă ştergerea prin selectarea butonului OK

Fereastra (Window).

Fereastra este o zonă dreptunghiulară de dimensiuni diferite de pe ecran. Pot exista

mai multe ferestre, fiecare corespunzând unei aplicaţii.

Dacă la un moment dat sunt deschise mai multe ferestre pe ecran, una singura este

fereastra activă. Aplicaţia activă corespunde aplicaţiei care primeste comenzile care se

dau de la un dispozitiv de intrare.

Fereastra se compune din următoarele elemente:

� Bara de titlu (Title bar) pe care se afişează numele aplicaţiei sau al

documentului deschis în fereastră. Bara de titlu la o fereastră activă este afişată

într-o culoare diferită de a celorlalte ferestre de pe ecran.

� Titlul ferestrei este afişat în bara de titlu. In funcţie de tipul ferestrei, poate fi

numele unei aplicaţii, al unui dosar, al unui fişier etc.

� Bara cu titluri de meniuri (Menu bar) afişează pe orizontală lista cu meniurile

disponibile. Meniurile la rândul lor sunt formate din liste de comenzi care

acţionează în aplicaţia sau documentul deschis în fereastră.

� Bara cu instrumente (Toolbar) este afişată sub bara de meniu, este o bară cu

butoane ce conţin pictograme ale unor comenzi care pot fi comandate şi din

meniu. Bara apare numai la anumite ferestre de aplicaţie (Word, Excel etc).

� Bara de stare (Status Bar) este afişată în partea inferioară a ferestrelor de

aplicaţii şi afişează diferite informaţii referitoare la acţiunile din aplicaţie de

exemplu: o scurtă descriere a comenzii care este curent selectată.

� Butonul meniului de control (Control Menu Box) situat în partea stângă a barei

de titlu a ferestrei; conţine opţiuni pentru manipularea ferestrei. Este util când

manipularea ferestrei se face folosind tastatura.. Pictograma afişată de acest buton

este pictograma aplicaţiei care lucrează în fereastră.

Page 68: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

68

Există patru butoane situate în partea dreaptă a barei de titlu a ferestrei, ele pot fi

acţionate numai cu mouse-ul:

1. Butonul de minimizare (Minimize button) este folosit pentru micşorarea

ferestrei la nivel de pictograma (butonul conţine simbolul ).

2. Butonul de maximizare (Maximize button) este folosit pentru redimensionarea

ferestrei până la ocuparea întregului spaţiu disponibil ce delimitează fereastra

(butonul conţine simbolul ).

3. Butonul de restaurare (Restore button) apare în locul butonului de maximizare

după operaţia de maximizare, are ca efect refacerea ferestrei la dimensiunea pe

care a avut-o înainte de operaţia de maximizare (butonul conţine simbolul ).

4. Butonul de închidere (Close button) este folosit pentru închiderea ferestrei.

până la nivel de pictogramă (butonul conţine simbolul ) .

Bara de derulare pe verticală şi bara de derulare pe orizontală (Scroll bar) sunt

folosite pentru deplasarea ferestrei peste obiectele afişate (text, pictograme etc); conţin

butoane săgeţi (scrool arow) şi cursoare mobile (scroll box) care pot fi acţionate

numai cu mouse-ul. Butoanele cu săgeţi permit defilarea conţinutului ferestrei în sensul

săgeţii. Cursorul mobil arată poziţia ferestrei relativ la conţinut.

Bordura ferestrei (Border) este o bara subţire care delimitează fereastra şi care

poate fi agăţată cu mouse-ul pentru redimensionarea ferestrei pe verticală sau pe

orizontală.

Colturile ferestrei (Corner) sunt zonele de bordura din cele patru colturi ale

ferestrei. Sunt folosite la redimensionarea ferestrei cu ajutorul mouse-ului pe orizontală şi

verticală în acelaşi timp.

Cursorul mouse-ului (Pointer) este un semn grafic care arată poziţia mouse-ului pe

ecran şi care urmăreşte deplasarea mouse-ului pe masa reală (pad). In funcţie de operaţia

care se execută, pointerul are diferite forme (de exemplu dacă are forma de clepsidra

înseamnă că se execută o operaţie şi utilizatorul trebuie să aştepte până se execută aceasta

pentru a putea să folosească din nou mouse-ul).

Punctul de înserare (Insertion Point) este un semn grafic care indică poziţia în care

poate fi scris un text sau înserat un desen într-un document.

Suprafaţa de lucru (Working area) este zona în care aplicaţia sau documentul

afişează obiecte sau informaţii.

Page 69: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

69

Clasificarea ferestrelor

Ferestrele pot fi de aplicaţie sau de document:

1. Ferestrele de aplicaţie conţin aplicaţiile în curs de execuţie. Sub bara de titlu a

ferestrei se află pe orizontală bara cu titluri de meniuri.

2. Ferestrele de document sunt situate în interiorul ferestrelor de aplicaţie: au o

bară cu numele documentului, dar nu au o bară cu titluri de meniuri (sunt

acţionate meniurile ferestrei de aplicaţie).

Meniurile

Meniurile conţin o lista cu opţiuni pe care calculatorul le poate executa. Opţiunile pot

fi: titlu de submeniu, o comanda de operaţie sau o valoare a unui parametru. Utilizând

mouse-ul sau tastatura se alege opţiunea necesară.

Meniul poate fi dezactivat ceea ce înseamnă că nu permite accesul la opţiuni sau

activat, în care caz permite accesul la opţiuni.

Meniul de control

Meniul de control este identificat prin butonul aflat în coltul din stânga sus al

ferestrei; apare la ferestre şi la butoanele ferestrelor minimizate şi conţine comenzi pentru

manipularea ferestrelor şi butoanelor.

Se deschide cu clic pe meniul de control al ferestrei, clic pe butonul ferestrei dacă este

meniul de control al butonului unei ferestre document minimizate sau clic cu butonul din

dreapta pe butonul ferestrei minimizate dacă este meniul de control al butonului unei

ferestre de aplicaţie minimizate.

Dacă se utilizează tastatura, se acţionează combinaţiile de taste Alt+Spaţiu pentru

ferestre de aplicaţie sau butonul ferestrei minimizate şi Alt+- pentru o fereastră.

Opţiuni ale meniului:

� Restore reface fereastra la dimensiunea pe care a avut-o înainte de operaţia de

maximizare sau minimizare;

� Move permite deplasarea ferestrei cu ajutorul tastaturii;

� Size permite redimensionarea ferestrei cu ajutorul tastaturii;

� Minimize reduce fereastra la un buton;

� Maximize redimensionează fereastra la dimensiunea maxi

� Close (Alt+F4), închide fereastra.

Page 70: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

70

Meniul de comenzi rapide (shortcut menus)

Acest meniu se deschide executând clic cu butonul din dreapta pe un obiect, ca

urmare se afişează o listă cu comenzi specifice obiectului (fişier, bară de aplicaţie,

ecranul), după cum urmează:

� obiectul este un fişier, meniul conţine comenzi printre care: copiere, mutare,

ştergere;

� obiectul este bara de aplicaţii, meniul conţine opţiuni pentru manipularea

ferestrelor de aplicaţii;

� obiectul este ecranul (un punct liber pe acesta), meniul conţine comenzi pentru

manipularea obiectelor de pe ecran (pictograme, dosare) etc.

5.7. Versiuni Windows

La inceput sistemul Windows a fost privit numai ca o extensie a sistemul de operare

MS-DOS.

Prima versiune Windows 1.0 a apărut în 1985. Această versiune nu a reprezentat un

succes dorită aspectul grafic nesatisfăcător, a mecanismelor de gestionare a memoriei

puţin performante, dar şi a capacitatilor mici de memorare ale microcalculatoarelor de la

acea vreme.

A doua versiune Windows 2.0 lansată în 1987, conţinea un sistem de meniuri care

oferea o lista de aplicaţii disponibile. Un pas important în evolutia sistemelor Windows

(incepind chiar cu Windows 2.0) a fost realizat de multitasking (execuţia mai multor

aplicatii, "aparent" în acelaşi timp). Datorită restricţiilor impuse de capacitatea memoriei

RAM, la Windows 2.0 nu se poate vorbi de un adevărat multitasking, ci de o comutare

între task-uri.

Pentru primele doua versiuni Windows se poate vorbi de un mod de operare "real" ce

utilizeaza 1 MB de memorie RAM.

Următoarea versiune cunoscută sub numele de Windows 286 a fost numit "standard",

pentru că s-a bazat pe capacitatea procesului 80286 de a gestuiona memoria extinsă, chiar

daca aceasta s-a limitat fizic la adresarea a maxim 16 MB.

Începând din 1988, odata cu lansarea versiunii Windows/386 îmbunătăţit, se permite

existenta multitasking-ul cooperativ şi a memoriei virtuale.

Versiunea Windows 3.0 aparuta în 1990 a fost considerata ca fiind al doilea mare

succes al interfetei grafice de exploatare, dupa W/386, este cea care a introdus conceptul

de program manager. Versiunea 3.0. a utilizat pe scara larga pictogramele pentru a

Page 71: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

71

reprezenta aplicaţiile. Windows 3.0. putea rula in regim de multitasking cooperativ

aplicatii scrise pe 16 biti.

In 1991 versiunea Windows 3.1 permitea execuţia aplicaţiilor pe 16 biţi, dar le putea

exploata şi pe 32 biţi.

Window for Workgroups sau Windows 3.11 este o versiune desprinsă din

Windows 3.1, pentru ca sistemul să permită lucrul în reţea. Printre avantajele versiunii

Windows 3.11. se numară facilitatea de poştă electronică (e-mail şi multe îmbunătăţiri

aduse interfeţei).

Windows 95, lansat în iunie 1995 a fost produsul care a înlocuit vechea platforma

Windows 3.x cu un real sistem de operare performant.

Windows 95 are o interfaţă grafică orientată pe ferestre, care permite utilizatorului

lansarea concomitent a mai multor aplicaţii, fiecare în fereastra ei, precum şi schimbul de

informaţii între acestea.

Windows 95 poate fi caracterizat succint prin:

� multitasking controlat în care Windows 95 deţine tot timpul controlul asupra

timpului de calcul şi asupra aplicaţiilor;

� ruleaza aplicatii pe 32 biţi ;

� este un sistem de operare care nu mai are nevoie de MS-DOS decât pentru a rula

aplicaţiile scrise pentru acesta;

� include standardul Plug & Play ca parte integranta a sistemului de operare;

� are o interfaţă de programare a aplicaţiilor API (Aplications Programs Interface)

pe 32 de biţi.

Windows 98 este sistemul de operare ce îmbunătăţeşte fiabilitatea şi stabilitatea lui

Windows 95.

Windows 98 este un mediu complet integrat cu Internetul, constituindu-se ca un

suport pentru noile tehnologii hardware şi păstrând compatibilitatea cu Windows 95, faţă

de care apare ca o extindere (upgrade).

Windows �T (New Technology) este o versiune de 32 de biţi a interfeţei Microsoft

cu utilizatorul care ofera cu adevărat modul de lucru multitasking . Principalul său

avantaj îl constituie posibilitatea implementării lui atât pe PC-uri cu microprocesoare

Intel, cât şi pe PC-uri bazate pe microprocesoare RISC (Reduced Instruction Set

Computing), ceea ce îi conferă caracterul unui sistem deschis, condiţie esenţială în lucrul

la nivelul reţelelor de calculatoare.

Windows NT rulează exclusiv protejat, permiţând proiectanţilor de aplicaţii să

folosească până la 4 GB de memorie RAM. Windows NT are facilităţi avansate de

Page 72: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

72

gestionare a fişierelor, oferă posibilitatea gestionării reţelei, a realizării şi gestionării

aplicaţiilor distribuite (model client/server).

Windows 2000 lansat de Microsoft în 1999, care oferă o compatibilizare a

platformelor Windows şi performante superioare.

Windows XP Profesional 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Remote desktop. Acest serviciu al sistemului de operare permite accesul, în timp

real, la un calculator cu Windows XP Professional, rulând în sesiune deschisă, de pe o

altă platformă, putând realiza o conexiune ce permite lucrul pe sistemul iniţial. De

asemenea, serviciul permite conectarea la acelaşi calculator a mai multor utilizatori,

fiecare putandu-şi folosi contul de user pe aceeaşi sesiune cu ceilalti.

Multiple monitors. O setare utilă, în special într-un cadru de lucru multimedia, o

reprezinta posibilitatea de vizualizare a semnalului video de ieşire până la zece

monitoare. Aceasta setare permite aducerea iconitelor de pe un monitor pe celalalt sau

aranjarea acestora, în funcţie de preferinţe, pe mai multe monitoare.

Encrypting File System (EFS). Serviciul Encrypting File System sau EFS permite

criptarea directoarelor sau fişierelor, pentru a le proteja împotriva atacurilor exte- la o

capacitate de lucru care să le permită administrarea propriilor directoare, programe

(procese) sau resurse fizice sunt create partajări administrative. Acestea permit accesarea

resurselor administrative ăn funcţie de drepturile fiecarui utilizator, respectând setările de

acces, care îl limitează la nivelul unui utilizator sau unui grup.

Group Policy. Termenul defineşte un mod de configurare al mediului de lucru al

utilizatorilor de către administratorii domeniului şi un mijloc de a administra politicile de

securitate înglobate în sistemul de operare. Se pot astfel seta diverse configuraţii ale

desktop-ului sau meniului de start diverşilor utilzatori sau grupuri de utilizatori, accesul

la programe sau la fişiere

Window Vista

Windows Vista este ultimul din seria Microsoft Windows, o linie de sisteme de

operare ce vine în sase versiuni, fiecare cu plusurile şi cu minusurile sale şi care are

pretenţia de a revoluţiona piaţa mondială de IT.

Utilizatorul care doreşte să treacă la Vista trebuie să ştie de ce are nevoie, pentru a nu

cheltui bani pentru facilităţi pe care nu le va folosi niciodată.

Page 73: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

73

Cerinte hardware

Conform Microsoft, calculatoarele capabile să ruleze Windows Vista se împart în

„Vista Capable“ şi „Vista Premium Ready“.

� Un calculator Vista Capable trebuie să aibă minimum un procesor de 800 MHz,

512 MB RAM şi o placa video din clasa DirectX 9. Un computer care are aceasta

configuraşie va putea să ruleze toate versiunile Windows Vista, deşi anumite

caracteristici speciale sau optiuni video avansate solicită o configuratie mai

puternică.

� Un calculator Vista Premium Ready va profita din plin de facilitatile avansate ale

Vista, insa are nevoie de minimum un procesor de 1.0 GHz, 1 GB memorie şi o

placa video compatibila Aero cu minimum 128 MB şi care să suporte noul driver

WDDM.

Microsoft ofera, pe site-ul sau, Windows Vista Upgrade Advisor, un program care

poate determina abilitatea unui PC de a rula diversele variante de Vista. Programul

ruleaza doar pe Windows XP si Windows Vista. Cei de la Microsoft nu au facut nici o

declaratie prin care sa specifice exact daca o placa video AGP sau PCI Express (PCIe)

reprezinta o cerinta pentru Windows Aero, însa au recomandat PCIe.

Windows Vista este un sistem de operare cu o arhitectură software mai complexă, cu

mai multe servicii/procese pornite plus artificii grafice suplimentare, faţă Windows XP.

De aceea Windows Vista se mişcă mult mai greu decât Windows XP, consumă de două

ori mai multe resurse

Memoria RAM: În Windows Vista este necesar de 2 GB de RAM sau mai mult,

întrucât sunt mai multe procese pornite, micro-aplicaţii care încarcă memoria sistemului

de operare faţă de Windows XP. Windows XP rulează excelent pe un sistem cu doar 1

GB sau chiar 512MB RAM, Vista nu!

Hardisk-ul: Windows Vista consumă mult mai mult spaţiu decât Windows XP.

Procesorul: Actual acest aspect este controversat. Windows Vista foloseşte

procesoare multi-core. Din punct de vedere hardware, Vista instalat pe un sistem cu

suficientă memorie RAM, spaţiu pe HDD şi un procesor dual core, va rula ireproşabil.

Vremea procesoarelor single core a trecut. Tendinţa este de a utiliza procesoarele multi

core, mai nou au apărut procesoare quad core.

Alte probleme legate de acomodarea cu Windows Vista:

Copierea de fişiere este lentă în Windows Vista, comparativ cu Windows XP, dar

şi-a găsit rezolvarea odată cu lansarea lui Windows Vista Service Pack 1.

Page 74: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

74

Organizarea fişierelor: Windows Vista impune anumite reguli în ceea ce priveşte

libertatea de a copia fişiere pe hardisk în partiţia sistemului sau în folderul Program Files.

Acest fapt nu mai este permis tuturor aplicaţiilor/utilizatorilor. Această raţiune ţine de

securitatea şi integritatea sistemului. Aplicaţia trebuie rulată cu drepturi de Administrator.

Windows Explorer: problemele ce ţin de această aplicaţie se referă la dispariţia

toolbarului ce conţinea butonul "Up folder" şi la funcţionalitatea tastei Backspace. Dacă

în XP respectivul buton şi tasta Backspace te duceau în folderul părinte (ierarhic) în Vista

toolbarul cu butonul magic nu mai există, iar tasta Backspace are funcţionalitate de

browser: te duce în folderul anterior.

Vechea funcţionalitate a tastei Backspace a fost înlocuită de combinaţia de taste

(shortcut) "Alt+Up".

Concluzia: Windows Vista este o soluţie bună când este vorba de un calculator

performant cu cel puţin 2 GB de RAM, cu un procesor dual core şi un HDD de minim

100 GB.

Cele şase versiuni Windows Vista

1. Windows Vista Starter

Foarte asemanatoare cu Windows XP Starter Edition, aceasta editie va fi limitată la

pieţele în curs de dezvoltare precum Columbia, India, Thailanda, Indonezia sau Filipine,

în principal pentru a oferi o alternativă legala copiilor piratate. Are foarte multe limitari,

printre care faptul că nu permite unui utilizator să lanseze mai mult de trei aplicatii

concomitent, nu acceptă conexiuni în reţea, are o limitare a memoriei fizice la 256 MB şi

ruleaza doar pe 32 de biţi. Suportă doar procesoarele Duron, Sempron şi Geode de la

AMD şi de la Intel procesoarele Celeron şi Pentium III.

2. Windows Vista Home Basic

Asemanator cu Windows XP Home Edition, Home Basic este destinat utilizatorilor

cu bugete reduse, care nu au nevoie de suport media avansat pentru acasa. Interfata

Windows Aero cu ferestre translucide nu este inclusa in aceasta editie. Versiunea Home

Basic pe 64 de biti suporta pina la 8 GB de memorie fizica, si va avea suport tehnic pâna

în 2012.

Page 75: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

75

3. Windows Vista Home Premium

Conţine toate caracteristicile Home Basic, însă cu mai multe opţiuni destinate

segmentului de utilizatori casnici, precum suport HDTV (High-Definition Television).

Are jocuri in plus, suport pentru laptop sau tablet PC, proiector, touchscreen. Home

Premium suporta 10 conectări în reţea, comparativ cu cinci la Home Basic. Această

versiune este comparabilă cu Windows XP Media Center Edition, este pe 64 de biţi

suportă până la 16 GB de memorie fizică şi are, de asemenea, suport tehnic pâna în 2012.

4. Windows Vista Business

Comparabil cu Windows XP Professional si Windows XP Tablet PC Edition,

Windows Vista Business Edition este destinat segmentului de afaceri. Versiunea pe 64 de

biţi suporta 128 GB de memorie. Suportul tehnic dureaza pina in 2012, cel extins pâna în

2017.

5. Windows Vista Enterprise

Această versiune este destinată afacerilor mari, fiind gândită ca o supervarianta a

editiei Business. Este o variantă pe 64 de biţi suportă 128 GB RAM, iar suportul tehnic

este identic cu cel Business Edition.

6. Windows Vista Ultimate

Această versiune combină toate caracteristicile Home Premium şi Enterprise, plus un

program care îmbunătăţeşte performanţa jocurilor (WinSAT) şi „Ultimate Extras“ (o

serie de optiuni suplimentare). Aceasta versiune are ca destinaţie utilizatori şi entuziaşti

ai calculatoarelor. Versiunea pe 64 de biţi suportă 128 GB de RAM, iar suportul tehnic

are aceeaşi durată de viaţă ca la Business sau Enterprise.

O varianta de upgrade la Vista Ultimate este Windows Vista Ultimate Upgrade

Limited Numbered Signature Edition, caz in care cumparatorii se vor bucura de semnatura

lui Bill Gates pe fata cutiei, impreuna cu numarul lor unic al copiei respective.

Page 76: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

76

Stiluri vizuale în Vista

Windows Vista vine cu patru stiluri vizuale diferite, in functie de versiunea

cumparata si de aptitudinile calculatorului personal pe care ruleaza. Acestea sint:

Windows Aero: Stilul vizual principal al Vista, construit pe un nou motor de

compozitie desktop numit Desktop Window Manager. Windows Aero introduce suport

pentru grafica 3D (Windows Flip 3D), efecte translucide (Glass), animaţie a ferestrelor şi

alte efă fie permise, continutul fiecarei ferestre deschise este incarcat in memoria video.

Din acest motiv, Windows Aero are pretenţii hardware semnificatîin funcţie de rezoluţia

preferata. Windows Aero nu este inclus in editiile Starter şi Home Basic.

Windows Vista Standard: Acest stil vizual este o variantă a Windows Aero, fără

efectele translucide, animaţii ale ferestrelor şi alte efecte grafice avansate precum

Windows Flip 3D. Asemenea lui Windows Aero, foloseste Desktop Window Manager, şi

are, în linii mari, aceleasi cerinţe hardware. Este stilul presetat pentru Windows Vista

Home Basic Edition.

Windows Vista Basic: Acest mod are aspecte similare celor ale stilului vizual din

Windows XP, plus animaţii subtile precum cele întilnite la barele de progres. Nu

foloseste Desktop Windows Manager, astfel încit nu deţine transparenta sau

transluciditate, animaţii ale ferestrelor, Windows Flip 3D sau orice alte functii incluse in

motor. Are cerintele video similare Windows XP. Pentru computerele care nu au placi

video destul de puternice pentru Aero, acesta este modul clasic in care vor rula.

Windows Classic: O opţiune destinată în special sistemelor corporatiste si upgrade-

urilor, Windows Classic arata ca Windows 2000 şi Windows Server 2003, nu foloseste

Desktop Window Manager şi nu cere un driver WDDM.

Page 77: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

77

6. WORD Vizulizarea barelor de instrumente WORD

Calea: View / Toolsbar / Standard sau Formatting sau Drawing

Selectarea butoanelor din bara de instrumente de lucru standard nevizualizate

Calea: selectarea butoanelor / /

Page 78: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

78

Butoanele din bara de instrumente pentru desenare Calea: View / Toolsbar / Drawing

Page 79: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

79

Paginarea documentelor Calea: View / Toolsbar / Header and Footer

Este deschisă fereastra corespunzătoare meniului Header and Footer, iar cursorul este poziţionat pe Header.

După completarea Header-ului se comută pe Footer.

Page 80: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

80

7. BIBLIOGRAFIE

1. Sinteza existentă pe site-ul Spiru Haret

2. Mareş M. D. , G. Mihai, V. Mareş, Informatică generală, Editura Fundaţia

România de Mâine, 2008

3. Mareş M. D. , D. Fusaru, G. Mihai, Office XP Instrumente birotice, Editura

Fundaţia România de Mâine, 2004

Page 81: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

81

CURS 1 1. Evoluţia sistemelor de calcul

Arhitectura defineşte din punct de vedere funcţional unităţile

componente ale sistemului precum şi modul de organizare, de

interconectare al acestor unităţi (blocuri).

Schema bloc reprezintă un mod particular de realizare

hardware.

Un sistem de calcul (SC) este un sistem fizic care prelucrează

automat informaţia (codificată sub formă de valori discrete),

conform unui program ce indică o succesiune determinată de

operaţii aritmetice şi logice.

SC alcătuit din două componente principale:

� componenta hardware (echipamentele fizice

componente);

� componenta software (programele şi structurile de

date).

2. Structura von �eumann a sistemelor de calcul

secvenţiale

Structura de bază a calculatorului secvenţial, cu program

memorat, stabilită de John von �eumann în 1945, este până în

prezent singurul model funcţional şi cuprinde :

� unitatea de intrare ( UI ) – permite introducerea

informaţiilor în calculator ;

� unitatea de memorare ( M ) – reprezintă unitatea

funcţională a unui calculatorîn în care se stochează

informaţia ( date şi programe ) ;

Page 82: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

82

� unitatea aritmetico-logică ( UAL ) – prelucrează

informaţia existentă în memorie; � unitatea de comandă ( UCom ) - administrarea

informaţiilor prelucrate.

� unitatea de ieşire ( UE ) – transmite în exterior

rezultatele prelucrărilor efectuate;

UI UE

M

UAL

UCom

Flux de date şi instrucţiuni Fluxul de comenzi şi stări

Page 83: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

83

3. Generaţii de sisteme de calcul

Generaţia I - tuburile cu vid (1945-1955): • calculatoare cu relee electromagnetice şi tuburi

electronice interconectate cu fişe ;

• prelucrarea datelor pe biţi (bit cu bit), utilizarea

limbajelor binare de programe programele fiind scrise

direct în cod maşină.

Generaţia II - tranzistoarele (1955-1965: � calculatoare cu diode şi tranzistoare cu Si şi Ge

interconectate prin cablaj imprimat;

� construirea memoriilor cu ferite (în anul 1959);

� prelucrarea datelor pe loturi (“batch”) şi utilizarea

limbajelor de programare mai evaluate cum ar fi

FORTRA� şi COBOL,

Generaţia III - circuitele integrate (1965-1980) : � utilizarea circuitelor integrate pe scară simplă SSI

conectate prin circuite imprimate pe mai multe straturi

� utilizarea memoriilor semiconductoare;

� spre sfârşitul acestei perioadfe se remarcă aşa numita

generaţie 3.5 care utiliza circuite integrate pe scară largă

MSI) , me

� morii cu circuite integrate, microprocesoare pe 8-16 biţi,

microprogramare ; apar minicalculatoarele

� utilizarea limbajelor de programare evaluate, utilizarea

multiprocesării (separarea programelor în task-uri şi

operaţii de I/O), apariţia sistemelor de operare şi a

memoriilor virtuale.

Page 84: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

84

Generaţia IV - circuite VLSI (1980-1990): � utilizarea circuitelor integrate pe scară largă LSI (“Large

Scale Integration”) şi a circuitelor integrate pe scară

foarte largă VLSI (“Very Large Scale Integration;

� noi tipuri de memorii MOS, bule magnetice,

holografice;

� apariţia microcalculatoarelor cu posibilitatea

interconectări în reţea pe zone geografice întinse;

� are loc o întrepătrundere între industria de

calculatoare şi cea de telecomunicaţii;

� apariţia sistemelor multiprocessor,;

� apariţia conceptelor de multimedia şi de programare

orientată pe obiecte.

Generaţia V - prelucrare masivă paralelă (după 1990): � grad mare de modularizare; utilizarea circuitelor

realizate în tehnologie ULSI şi 3D;

� prelucrare masivă paralelă;

� dezvoltarea sisteme multiprocessor, apariţia

microprocesoarelor specializate;

� apariţia şi dezvoltarea serviciului www (Wold Wide Web)

� interactivitatea serviciului www este asigurată prin

introducerea tehnologiei Java.

� dezvoltarea arhitecturilor inteligente.

Page 85: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

85

CURS 2 ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL 2.1. Structura calculatoarelor personale

Memoria secundară(externă)

Dispozitive de

intrare

Dispozitive de

ieşire

Memoria internă

UC

Unitate aritmetico

logică

Unitate de comandă şi

control

µP

Page 86: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

86

2.2. Unitatea centrală de prelucrare (UC)

Funcţii : - operaţii de de prelucrare a informaţiilor şi

controlul comunicaţiilor;

- operaţii de citire/scriere de informaţii din/în memoria principală;

- operaţii de coordonare şi control pentru dispozitivele I/O.

Componente: � componenta de memorare (memoria internă-

M); realizează memorarea datelor (D), instrucţiunilor ( programelor- P), rezultatelor

intermediare (L) şi a rezultatelor finale (R); � componenta de execuţie (unitatea aritmetico-

logică - Ual); realizează calcule aritmetice şi logice cunoscute din matematică;

� componenta de comandă - control (Ucc) ; realizează prelucrarea ordonată a

instrucţiunilor programelor şi coordonează funcţionarea celorlalte componente, inclusiv a dispozitivelor I/O.

Performanţă: Orice sistem de calcul are puterea de procesare funcţie de memoria internă şi de

microprocesorul (µµµµP) cu care este înzestrat, acesta fiind

constituit din unitatea de comandă-control (Ucc) şi

unitatea de execuţie(Ual).

Page 87: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

87

2.2.1. Microprocesorul (µP) Microprocesorul este văzut ca”un calculator în

miniatură” format din:

4. UCC - unitate de comandă şi control ce urmăreşte ordinea de execuţie a instrucţiunilor unui program şi

controlează întreaga activitate a unităţii centrale

5. UAL - unitate de execuţie a operaţiilor aritmetico-

logice.

6. MµP - memorie proprie formată din 14 registre interne utilizate de primele două componente (UCC şi

UAL ) cu următoarea structură:

� 2 pentru comandă şi control;

� 4 pentru date;

� 8 pentru adrese.

Registrul element esenţial în procesul de prelucrare a

informaţiilor reprezintă o unitate de adresare a memoriei interne ce se numeşte cuvânt de memorie.

Registrele interne pot fi : � de uz general pentru a stoca valorile

intermediare ale calculelor ; � cu destinaţie specifică – contorul de program ce

indică adresa noii instrucţiuni care urmează a fi executată precum şi adresa instrucţiunii curente

care se execută.

Page 88: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

88

Rolul µP este de a executa programele stocate în memoria principală (internă), execuţie realizată în trei etape:

4. extragerea instrucţiunilor; 5. decidificarea instrucţiunilor;

6. executarea propriu-zisă. Ciclul instrucţiune este timpul necesar executării unei

instrucţiuni. Execuţia unei instrucţiuni se realizează pe parcursul

a opt etape : 9. încărcarea instrucţiunilor din memorie în registrul de

instrucţiuni ; 10. actualizarea contorului de program pentru a indica

următoarea instrucţiune care urmează a fi executată ;

11. decodificarea instrucţiunii din registru de instrucţiuni ;

12. localizarea în memorie a eventualelor date utilizate de instrucţiune ;

13. încărcarea datelor, în cazul în care este necesar, în registrele interne ale µP;

14. execuţia efectivă a instrucţiunilor ; 15. stocarea rezultatelor la destinaţia corespunzătoare

din memorie ; 16. întoarcerea la etapa 1 pentru executarea altei

instrucţiuni.

Page 89: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

89

Din punct de vedere al comunicaţiilor informaţiilor în funcţionarea unui sistem de calcul se disting 3 tipuri de informaţii:

� informaţii ce reprezintă valori (date; pe 16 biţi); � informaţii ce reprezintă adrese (coduri; pe 20

biţi); � informaţii ce reprezintă control (comenzi).

UCC

UAL

Registre Memorie internă

Hard disk

Imprimantă

µP

Magistrala de date

Magistrala de adrese

Magistrala de control

Magistrala sistemului de calcul

Page 90: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

90

Microprocesorul îşi exercită funcţiile, şi anume prelucrează programele aflate în memoria internă, prin

utilizarea, coordonarea şi controlul:

� memoriei interne; � dispozitivelor rapide (HD, FD, CD);

� dispozitivelor auxiliare ( diverse dispozitive I/O). Performanţele microprocesorului sunt funcţie de:

� organizarea şi reprezentarea informaţiilor; � organizarea şi capacitatea memoriei interne;

� tehnica de adresare a memoriei interne; � metodele de execuţie a operaţiilor în procesarea

informaţiilor; � viteza de lucru (frecvenţa de lucru) în execuţia

operaţiilor. Formal, memoria internă este considerată o structură

liniară (mi)i.>0, mi fiind 0 sau 1 cu semnificaţia “stins”, respectiv “aprins” şi reprezintă o poziţie binară, numită

bit (binary digit). Prin urmare, o succesiune de biţi poate fi utilizată pentru stocarea de informaţii

convertite în poziţii binare. Unitatea de masură pentru memorie este byte-ul (octet-ul) şi reprezintă o

succesiune de 8 poziţii binare, de exemplu 0 1 0 1 0 1 1 1

1b = 8 biţi sau 1o = 8 biţi. Multiplii byte-ului sunt:

1 Kb = 1024 b = 210 b ; 1 Mb = 1024 Kb =220 b ; 1

Gb = 1024 Mb = 230 b.

Page 91: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

91

DATE, I�FORMAŢII, CU�OŞTI�ŢE Datele reprezintă numere (în diferite formate) sau simboluri (alfanumerice) considerate necorelate între ele şi care nu au o semnificaţie sau structură precizată. Informaţia reprezintă o colecţie de date corelate între ele printr-o relaţie sau structură sintactică. Cunoştinţele constituie corelaţii de informaţie la care se adaugă un înţeles semantic. Inteligenţa reprezintă corelaţii de cunoştinţe obţinute prin raţionare.

Page 92: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

92

CURS 3 SISTEME DE �UMERAŢIE

În prelucrarea automată a datelor se folosesc următoarele sisteme

de numeraţie :

Baza Sistemul de numeraţie Simboluri utilizate

10 Zecimal 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

2 Binar 0,1

8 Octal 0,1,2,3,4,5,6,7

16 Hexazecimal 0, 1, 2,3,4,5,6,7,8,9, A,B,C,D,E,F

� în funcţie de poziţia cifrei din cadrul în numărului, cifrele se

înmulţesc cu puteri crescătoare ale bazei r, obţinându-se

dezvoltarea numărului după puterile bazei:

�r = an an-1…a2a1 = an .rn-1 +an-1 .r

n-2 + …+ a3 .r2 + a2 .r

1 +a1 . r0 (1)

� transformarea unui număr din sistemul de numeraţie binar,

octal sau hexazecimal în sistemul de numeraţie zecimal se poate

realiza pe baza următoarelor formule :

∑=

⋅=n

p

BCG0

10ρ

(2)

în care :

�10 - numărul în baza 10

p - poziţia cifrei în cadrul numărului în baza 2

C - valoarea individuală a unei cifre

B - valoarea bazei (2,8,16)

Page 93: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

93

De exemplu:

� un număr în sistem zecimal conform relaţiei (1) poate fi scris ca o

sumă de puteri ale bazei, adică ale lui 10:

217943 = 2 x 105 +1 x 104 + 7 x 103 + 9 x 102 +4 x 101 + 3 x 100

� un număr în sistem binar conform relaţiei (1) poate fi scris ca o

sumă de puteri ale lui 2:

11010011 = 1 x 27 +1 x 26 +0 x 25 +1 x 24 + 0 x 23 + 0 x 22 +1 x 21 + 1 x 20

iar efectuarea adunării:

27 + 26 + 24 + 24 + 21 + 1 = 128 + 64 + 16 + 2 + 1 = 211

reprezintă corespondentul numărului în sistem zecimal.

� un număr în sistem octal conform relaţiei (1) poate fi scris ca o

sumă de puteri ale lui 8:

217843 = 2 x 85 +1 x 84 + 7 x 83 + 8 x 82 +4 x 81 + 3 x 80

iar efectuarea calculelor:

2 x 85 +1 x 84 + 7 x 83 + 8 x 82 +4 x 81 + 3 = 2 x 32768 +1 x 4096 + 7 x 512

+ 8 x 64 +4 x 8 + 3 = 65536 + 4096 + 262144 + 512 +32 + 3 = 332323

reprezintă corespondentul numărului în sistem zecimal.

Page 94: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

94

� un număr în sistem hexazecimal conform relaţiei (1) poate fi scris

ca o sumă de puteri ale lui 16:

D9A3 = D x 163 +9 x 162 +A x 161 + 3 x 160

iar efectuarea calculelor:

D x 163 + 9 x 162 +A x 161 + 3 = 13 x 4096 + 9 x 256 + 10 x 16 + 3 = 53248

+ 2304 + 160 + 3 = 55715

reprezintă corespondentul numărului în sistem zecimal.

Conversia numerelor din sistemul de numeraţie zecimal într-un alt

sistem de numeraţie se realizeaza prin efectuarea unui şir de împărţiri

succesive la valoarea bazei sistemului în care se doreşte transformarea.

1. 3456(10) =206(16) =432(8) =1728(2) =3456(10)

2. 5125(10) =325(16) =5781(8) =25621(2)

3. 1723(10) =1079(16) =2153(8) =8611(2)

4. 7257(10) =4539(16) =9071(8) =36281(2)

Conform acestui algoritm de împărţirii succesive se poate

transforma un număr din sistem zecimal în celelalte sisteme de

numeraţie utilizate în sistemele de calcul şi invers. Corespondenţa

dintre aceste sisteme de numeraţie, pentru câteva numere, este dată în

tabelul următor.

Page 95: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

95

Sistem

ul zecimal

Sistem

ul

binar

Sistem

ul

Octal

Sistemul

Hexazecim

al

0 0 0 0

1 1 1 1

2 10 2 2

3 11 3 3

4 100 4 4

5 101 5 5

6 110 6 6

7 111 7 7

8 1000 10 8

9 1001 11 9

10 1010 12 A

11 1011 13 B

12 1100 14 C

13 1101 15 D

14 1110 16 E

15 1111 17 F

16 10000 20 10

20 10100 24 14

30 11110 36 1E

40 101000 50 2B

Page 96: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

96

50 101001

0

62 32

De exemplu:

5910=111011(2)

� conversia din sistem zecimal în sistem binar

59:2 = 29:2 = 14:2 = 7 : 2 = 3: 2 = 1

rest (1) rest (1) rest (O) rest (1) rest (1)

� verificare

1110112 = �10

1.25+ 1.24+ 1.23+ 0.22+ 1.21 + 1.2°= 32 + 16 + 8 + 2 + l = 5910

Modalitatea de combinare a simbolurilor de O şi l pentru

reprezentarea tuturor caracterelor din scrierea curentă poartă numele

de codificare.

După natura caracterelor pe care le pot reprezenta codurile se pot

grupa astfel :

� coduri numerice;

� coduri alfanumerice.

Codurile numerice specifice primelor generaţii de calculatoare care

erau concepute numai pentru prelucrări de date numerice erau utilizate

Page 97: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

97

pentru a reprezenta cele zece simboluri ale sistemului de numeraţie zecimal.

Dintre aceste coduri cel mai utilizat este codul BCD (Binary Coded

Decimal). Acesta este un cod de patru biţi folosit pentru a reprezenta orice

caracter din zecimal în binar.

Codurile alfanumerice permit reprezentarea oricărui caracter din

scrierea curentă pe memoriile externe sau în memoria internă a

calculatoarelor prin biţi de O şi 1. Dintre acestea cele mai utilizate sunt

codul EBCDIC şi codul ASCII.

Codul EBCDIC

Codul EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)

este un cod de 8 biti şi ca atare foloseşte octetul pentru a reprezenta un

caracter.

Pentru a reprezenta orice tip de caracter, octetul este structurat astfel :

• partea de bază (4biţi) - utilizaţi pentru a arăta poziţia ocupată de

un caracter în cadrul grupei din care face parte;

• partea suplimentară (următorii 4 biţi) - arată grupa din care face

parte caracterul reprezentat.

partea suplimentara

partea de baza

octet

Page 98: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

98

La baza reprezentării datelor în acest cod stă sistemul de numeratie

hexazecimal (care permite reprezentarea oricărui caracter pe lungimea de

4 biti). Rezultă deci, că pentru a reprezenta un caracter din scrierea

curentă codul EBCDIC foloseşte două simboluri ale sistemului de

numeratie hexazecimal, aşa cum rezultă din următorul tabel :

Partea

suplimentară Partea de bază

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

C - A B C D E F G H I

D - J K L M N O P Q R

E - - S T U V W X Y Z

Spre exemplu cuvântul imprimanta are reprezentarea în hexazecimal:

I M P R I M A � T A

C9 D4 D7 D9 C9 D4 C1 D5 E3 C1

23 22 21 20

C 1 1 0 0

9 1 0 0 1

iar în binar:

Page 99: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

99

11001001 11010100 11010111 11011001 11001001 11010100 11000001

11010101 11100011 11000001.

Cuvântul facultate are următoarea reprezentare:

F A C U L T A T E A

C6 C1 C3 E4 D3 E3 C1 E3 C5 C1

În memorie se reprezintă echivalentul acestor caractere hexazecimale în

binar, ocupând astfel un byte (octet).

11000110

Tabela codifîcării în EBCDIC a caracterelor alfanumerice şi speciale

Caracter Hex Cod în binar Hex Cod în binar A CI 11000001 B C2 11000010 0 FO 11110000 C C3 11000011 1 F1 11110001 D C4 11000100 2 F2 11110010 E C5 11000101 3 F3 11110011 F C6 11000110 4 F4 11110100 G C7 11000111 5 F5 11110101 H C8 11001000 6 F6 11110110 I C9 11001001 7 F7 11110111 8 F8 11111000 J Dl 11010001 9 F9 11111001 K D2 11010010 L D3 11010011 4B 01001011 M D4 11010100 < 4C 01001100 N D5 11010101 ( 4D 01001101 O D6 11010110 + 4E 01001110 P D7 11010111 $ 5B 01011011 Q D8 11011000 # 5C 01011100 R D9 11011001 / 61 01100001

Page 100: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

100

S E2 11100010 , 6B 01101011 T E3 11100011 % 6C 01101100 U E4 11100100 6E 01101110

v E5 11100101

# 7B 01111011

w E6 11100110 > 7C 01111100

x E7 11100111 1 7D 01111101

Y E8 11111000 = 7E 01111110

Z E9 11101001 7F 01111111

Codul ASCII :

Un alt cod alfanumeric utilizat, cu preponderenţă pentru reprezentarea

datelor în memoria internă a mini şi microcalculatoarelor este codul ASCII

(American Standard Code for Information Interchange). Acesta este un cod

de 7 biţi, prin intermediul cărora se pot reprezenta 128 de caractere (27),

dintre care unele sunt rezervate pentru scopuri tehnice speciale. Pentru

reprezentarea unui caracter din scrierea curentă se foloseşte şi în acest caz

tot octetul, la care bitul cel mai din stânga rămâne întotdeauna liber.

Caracterele reprezentate în cadrul ASCII au la bază sistemele de numeraţie

octal sau hexazecimal aşa cum rezultă şi din următorul tabel .

Tabela codificării caracterelor în codul ASCII

Caracter de

reprezentat

Sisteme de numeraţie

hexazecimal octal binar

A 41 101 1000001

Page 101: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

101

B 42 102 1000010

C 43 103 1000011

D 44 104 1000100

E 45 105 1000101

F 46 106 1000110

G 47 107 1000111

H 48 110 1001000

I 49 111 1001001

J 4A 112 1001010

K 4B 113 1001011

4C 114 1001100

M 4D 115 1001101

N 4E 116 1001110

O 4F 117 1001111

P 50 120 1010000

0 51 121 1010001

R 52 122 1010010

S 53 123 1010011

T 54 124 1010100

U 55 125 1010101

V 56 126 1010110

W 57 127 1010111

X 58 130 1011000

Y 59 131 1011001

Z 5A 132 1011010

0 30 060 0110000

1 31 061 0110001

2 32 062 0110010

3 33 063 0110011

Page 102: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

102

4 34 064 0110100

5 35 065 0110101

6 36 066 0110110

7 37 067 0110111

8 38 070 0111000

9 39 071 0111001

În activitatea practică se utilizează tabele complete având codurile

EBCDIC şi ASCII, pa baza cărora se poate efectua descifrarea modului de

reprezentare a datelor de prelucrat şi a programelor aplicative în memoria

calculatorului, mai ales în situaţiile de incidenţe ca urmare a erorilor de

programare sau de sistem.

Page 103: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

103

CURS 4 Caracteristicile microprocesoarelor

Gen Tipul µµµµP Coprocesor

matematic

Anul

apari

ţiei

Lungimea

cuvântului

Frecvenţa

de lucru

7r. tran-

zistoare

1 4004, 8008 1971 4 biţi

XT 8080 1976 8 biţi

AT 8088,

8086

1978-

81

16 biţi 4 MHz 29 000

2 AT 80186 1982

16 biţi

8 MHz

AT 80286 80287 1984 16 MHz 134 000

3 AT 80386 80387 1987-

88

32 biţi 30 MHz 275 000

4 AT 80486 SX fără 1990-

92

32 biţi 50-66

MHz

1 200 000

DX inclus

5 Pentium inclus 1995 32 biţi 66-100

MHz

3 100 000

AMD K5 75-133

MHz

6 Pentium Pro

inclus

1996

32 biţi

150-200

MHz

5 500 000

Pentium II 1997 233,266,30

0MHz

7 500 000

Pentium II

Pro

1998 500 MHz 9 300 000

AMD K6-3 1998 266-

300,400

MHz

8 800 000

7 Merced

inclus

1999

64 biţi

1 GHz 20 000 000

AMD K7 2000 1 GHz 22 000 000

Pentium IV 2000 2,53 3,06 25 000 000

Page 104: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

104

3,4 GHz

Athlon 2400 +

Athlon 2600+

2002 2,13GHz 27 000 000

�Concluzie. Performanţa microprocesoarelor este determinată de:

� viteza de lucru (frecvenţa de lucru) care este

determinată la rândul ei de:

� lungimea cuvântului de memorie - reprezintă

numarul de biţi ce poate fi prelucrat la un

moment dat;

� viteza ceasului - reprezintă numarul de

impulsuri elecronice produse de ceasul intern

într-o secundă şi se masoară în MHz.

� spaţiul de memorie internă adresabil determinat de

lungimea cuvântului de memorie.

2.2.2. Microprocesorul Pentium

Unitatea de virguleă mobilă, organizată sub forma unei conducte („pipe

line”), execută hardware operaţiile de adunare, înmulţire şi împărţire.

Pentium execută operaţiile cu numere reale de două ori mai rapid decât

procesorul I80486 cu toate că nu are viteza unui coprocesor matematic.

Coprocesorul matematic este tot un sistem „pipe line”, deosebit de

puternic, legat cu procesorul printr-o magistrală de 64 de biţi.

Memoria cache (nivelul 1) este de 16KB, adică de două ori mai mare

decât a procesorului I80486 şi este divizată în două module:

Page 105: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

105

� 8 KB pentru instrucţiuni (“Write Back”) folosită pentru memorarea

codului programului (instrucţiunilor) şi a comenzilor; această

memorie se mai numeşte şi cache de cod (“code cache”);

� 8 KB pentru date (“Write Through”) utilizată pentru memorarea

datelor, numită şi cache de date (“data code”).

Memoria cache secundară (nivelul 2) este instalată opţional, este tot de

16KB dar formată din cip-uri SRAM („Static Random Access Memory”).

Circuitele de interfaţă sunt integrate în procesor şi au rolul să

descompună programul care urmează să se execute în cuvinte de cod pe care

le depune în memoria cache pentru instrucţiuni şi cuvinte de date puse în

memoria cache pentru date. Prin existenţa celor două module de memorie

este posibil ca introducerea datelor prin intermediul interfeţei magistralei să

se facă simultan cu citirile efectuate de unitatea de execuţie.

Aceste două module de memorii cache diferă doar prin modul de

rescriere a informaţiilor. Instrucţiunile din memoria cache pentru cod nu pot

fi modificate (resrise) direct ci doar printr-un acces suplimentar la memoria

DRAM („Dinamic Random Access Memory”). În schimb datele din

memoria cache pentru date pot fi modificate direct.

Magistrala de adrese are 32 de biţi ceea ce înseamnă că oferă un spaţiu

de memorie adresabilă de 322 octeţi, adică 4GB.

Magistrala de date (externă) este de 64 de biţi şi este posibil un transfer

dublu de date faţă de magistrala de adrese.

Bufferul de decodificare anticipată a instrucţiunilor are rolul de a testa

codul pentru a sesiza din timp eventualele instrucţiuni de salt înainte ca

acestea să fie transferate pe magistrală. Decodificarea instrucţiunilor se

Page 106: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

106

realizează anticipat urmând ca după aceea să fie transmise unităţii de

execuţie.

Transmiterea are loc pe o magistrală de 256 de biţi. Dimensiunea mare a

magistralei face posibil aducerea secvenţelor de instrucţiuni cu o viteză mai

mare chiar decât a capacităţii de procesare.

Unitatea de anticipare a salturilor este o unitate logică de predicţie BTB

(“Branch Target Buffer”) care accelerează operaţiile de citire a

instrucţiunilor. Aceasta încearcă să încarce anticipat într-un buffer

instrucţiunea de la adresa la care se face saltul până la execuţia efectivă.

Etapele de execuţie simultană a două instrucţiuni se desfăşoară pe

parcursul a cinci etape:

6. încărcarea instrucţiuni din memoria cache pentru cod în buffer-ul

de decodificare anticipată;

7. decodificarea unei instrucţiuni şi calculul adresei;

8. decodificarea următoareai instrucţiuni şi calculul adresei;

9. executarea instrucţiunilor;

10. depunerea rezultatelor execuţiei instrucţiunilor în memoria pentru

date.

Pe parcursul execuţiei acestor faze pot apare stări conflictuale pe “pipe

line” ca:

� blocarea pe magistrală a unei instrucţiuni până la terminarea

execuţiei instrucţiunii anterioare; aceasta înseamnă că execuţia unei

instrucţiuni depinde de terminarea execuţiei a celei precedente;

� execuţia unei instrucţiuni de salt la o instrucţiune care nu se găseşte

încărcată pe magistrală ceea ce provoacă blocarea magistralei până

la încărcarea acesteia.

Page 107: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

107

���� Caracteristica principala prin care se diferenţiază microprocesorul

Pentium de cele I80486 anterioare este dată de modificarea structurii

acestuia prin apariţia a două unităţi aritmetico-logice UAL1 şi UAL2.

Diferenţa fundamentală este deci dată de cele două canale de procesare “pipe

line” notate U şi V care sunt specializate astfel:

� canalul U este folosit pentru procesarea instrucţiunilor care

folosesc numere întregi şi în virgulă mobilă;

� canalul V este folosit pentru procesarea instrucţiunilor care

folosesc numere întregi şi a unui număr foarte mic de instrucţiuni

speciale care folosesc numere în virgulă mobilă.

Datorită acestui paralelism oferit de cele două UAL existente pe cip pot fi

executate şi două instrucţiuni într-un singur ciclu de ceas ceea ce face ca

structura microprocesorului Pentium să fie denumită structură superscalară.

Memoria cache este şi ea mai rapidă şi mai eficientă datorită divizării ei

în două module care lucrează simultan, când unul este scris, celălalt este

citit.

Microprocesorul Merced (P7)

Acest microprocessor apărut în 1999 are la rândul lui o structură diferită

faţă de microprocesoarele anterioare (de la 8086 la Pentium II). Dintre

caracteristicile acestuia amintim:

� aduce un spor de viteză considerabil prin mărirea vitezei de tact

care ajunge la 1GHz;

� extinderea arhitecturii de 32 de biţi la 64 de biţi;

� organizarea fluxului de informaţi, mult mai performant, se face

diferit procesorul fiind “frânat” când alege calea greşită;

Page 108: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

108

� un element esenţial al arhitecturii este utilizarea tehnologiei EPIC

(Explicitly Parallel Instruction Computing”); numărul unităţilor

pentru numere întregi şi virgulă mobilă a fost mărit fiind disponibil

în acest sens 128 de registre; codul sursă nu mai este procesat pas

cu pas, compilatorul citeşte iniţial întreg codul, după care îl

divizează în mai multe ramuri de execuţie care pot fi executate

simultan în unităţile sale funcţionale

� sarcina optimizării şirului de instrucţiuni revine de data aceasta

compilatorului şi nu mai este făcută în timpul execuţiei ca la

microprocesoarele din generaţia a şasea, P6.

Microprocesorul Pentium IV

Acest procesor se bazează pe tehnologia numită “Hyper-Threading”, care

permite rularea mai multor aplicaţii în acelaşi timp şi mult mai eficient ca

înainte.

Page 109: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

109

CURS 5

Memoria sistemelor de calcul

Memoria reprezintă componenta sistemului de calcul în care se stochează

programele (instrucţiunile) şi datele. Microprocesorul are capacitatea de a

memora instrucţiunile şi datele care urmează a fi prelucrate şi rezultatele

intermediare. Rolul său este de a prelucra şi de a transmite informaţiile. El ia

instrucţiunile şi datele din memorie şi tot aici pune rezultatele prelucrărilor

sale întrucât capacitatea sa de memorare este mică şi nu poate stoca

programele.

Memoria unui sistem de calcul poate fi împărţită în două categorii:

� memoria principală sau internă formată din cip-uri de memorie

RAM (Random Access Memory) şi ROM (Read Only Memory);

� memoriile secundare sau externe formate din discuri magnetice

sau optice, benzi magnetice, floppz disk, hard disck şi stick..

Memoria internă

Memoria principală sau internă a unui calculator este organizată ca în

figura 2.4.

Page 110: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

110

Din punct de vedere funcţional memoria ROM diferă de cea RAM prin

faptul că este mai lentă iar conţinutul ei rămâne neschimbat spre deosebire

cea RAM îşi poate schimba conţinutul.

Memorii extinse

ROM-BIOS

Rezervat

Memorie expandată

Memorie video

Memorie convenţională

Figura 2.4. Organizarea memoriei interne

� Memoria convenţională conţine o parte de memorie RAM şi una de

ROM .

Întrucât vitezele la care lucrează microprocesorul sunt extrem de mari în

comparaţie cu vitezele de stocare a informaţiilor cerute de microprocesor, în

sistem s-a introdus o componentă foarte rapidă în livrarea informaţiilor,

numită memorie de lucru RAM.

Memoria ROM fiind o memorie permanentă ea conţine următorele

componente software:

� sistemul de program starter sau ROM-ul de start prin care se asistă

şi se controlează pornirea calculatorului;

� ROM-BIOS (Basic Input Output System) este o parte a memoriei

ROM care va asigura toate procesele şi serviciile necesare activităţii

Până la 16MB pt. 286 şi 4GB pt. 386, 486 1024KB 960KB 832KB 786KB 640KB 0KB

Page 111: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

111

calculatorului, precum şi gestiunea perifericelor. BIOS-ul este

elemental de legătură sau interfaţa directă dintre partea hardware şi

cea software prin care se realizează hardware cererile software ale

programelor. (figura 2.5).

Programe de aplicaţie

Sistemul de operare

ROM - BIOS

hardware

Figura 2.5. Memoria BIOS de pe placa de bază

Memoria secundară

Sistemele de calcul au principalul rol de a prelucra date şi informaţii, de a

asista şi controla diferite procese şi de a furniza rezultate. Pentru a putea

lucra cu software-ul acesta trebuie stocat la fel şi rezultatele calculelor

pentru a putea fi folosite ulterior. Aceste medii de stocare trebuie să fie de

mare capacitate, permanente (adică să păstreze informaţia şi după

decluplarea calculatorului). Principalele medii de stocare masivă sunt:

� discul flexibil: floppy disk

� discul rigid: hard disk

� discul optic: CD-RW, DVD-RW

Discul flexibil: floppy disk este un echipament periferic care foloseşte ca

suport de memorare discheta.

Floppy disk-ul poate fi înregistrat:

� pe o faţă SS („Single Sided”),

Page 112: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

112

� pe două feţe DS („Double Sided”)

şi în diferite formate de densitate:

� densitate simplă SD (“Simple Density”),

� densitate dublă DD (“Double Density”),

� densitate mare HD (“High Density”).

Pentru a putea fi folosită discheta trebuie supusă unei operaţii de

formatare prin care discul se structurează în piste şi sectoare.

Discul rigid: hard disk este cel mai folosit mediu de stocare a unor

volume mari de date. Pentru a putea fi folosit trebuie supus unor

transformări:

� formatarea primară sau de nivel scăzut (“low level”) în care se

stabileşte şi trasează structura de piste precum şi structura şi poziţia

sectoarelor pe disc;

� partiţionarea discului, process în care discul este împărţit în mai

multe unităţi logice care se numesc partiţii;

� formatarea logică sau de nivel înalt (“high level”), process în care

sunt generate zonele de încărcare (boot), tabela de alocare a

fişierelor FAT (File Alocation Table) şi directorul rădăcină sau

principal – root; tot în cadrul acestui process sunt marcate pe disc

şi sectoarele defecte care nu vor mai fi folosite în operaţiile de

scriere.

Parametri principali ai unui hard disk sunt:

� capacitatea (sute de GB);

� timpul de acces reprezintă timpul necesar unei unităţi de disc

pentru a citi/scrie un octet (byte) pe disc;

� rata de transfer este cantitatea de informaţie vehiculată spre şi de la

memoria de lucru RAM.

Page 113: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

113

Discul optic: CD-RW . Denumirea de disc optic vine de la procedeele

de scriere/citire, procedee în care se folosesc tehnici laser combinate cu

diferite efecte optice. Pista discului este împărţită în sectoare de 2048 octeţi.

CURS 6

Dispozitive periferice de intrare / ieşire

Unitatea centrală de prelucrare a unui calculator comunică cu exteriorul

prin intermediul unor dispozitive periferice. Dispozitivele periferice pot fi de

intrare sau de ieşire în funcţie de direcţia în care se mişcă datele. Există şi

dispozitive mixte de intrare/ieşire cum sunt unitatea de hard disk, unitatea de

floppy disk şi monitorul utilizate pentru memorarea externă a informaţiilor.

1. Dispozitive periferice de intrare

Dispozitivele periferice de intrare, pe care le vom prezenta în continuare,

sunt tastatura, mouse-ul , scanner-ul şi creion optic.

Tastatura (“keyboard”) este elemental de legătură directă între om şi

calculator şi este principalul periferic de introducere a datelor şi a

comenzilor prelucrate ulterior de sistemul de operare şi programele

specializate. Ea este un dispozitiv cu taste numerice şi alfanumerice în

număr de 101 sau 104 taste.

Configuraţia tastaturii cu 101 taste conţine patru secţiuni:

� zona de tastare care cuprinde caracterele ASCII şi cifrele de la 0 la 9,

tastele speciale Shift, Control (Ctrl), Alt, Backspace, Tab, Space, Caps

Lock şi Enter;

� mintastatura numerică utilizate pentru introducerea datelor numerice;

aceasta poate fi activată în modul “editare cifre” prin apăsarea tastei

Num Lock

Page 114: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

114

� tastele pentru controlul cursorului şi al ecranului cuprinde tastele

săgeţi , tastele de deplasare pagină cu pagină, înserare şi ştergere în

cadrul unui text;

� tastele funcţionale (F1-F12) care pot fi redefinite software de

utilizator.

Microsoft a elaborate specificaţia pentru tastatura Windows care are un

set nou de taste şi de combinaţii de taste în număr de 104. Cele trei taste

adăugate sunt tasta Aplication şi cele două taste Windows din partea stângă

şi din cea dreaptă a tastaturii.

Mouse-ul este un dispozitiv simplu, mobil, care ne permite indicarea

unor regiuni ale ecranului cu ajutorul unui cursor. Apariţia sa s-a datorat

mediului Microsoft Windows şi el devine un dispozitiv periferic

indispensabil în special în mediile şi aplicaţiile ce utilizează interfeţe grafice.

Cu mouse-ul se poate selecta un text, activa un meniu, se pot muta sau copia

informaţii.

Mouse-ul poate fi de mai multe tipuri: mecanic, mecano-optic, optic,

acusto-mecanic şi analogic. Cel mai utilizat a fost însă cel mecano-optic iar

rec

Scanner-ul este un echipament periferic prin care se transformă

imaginile în reprezentări binare.

În funcţie de modul de citire al documentului, există trei tipuri de

scanner:

� scanner cu tambur realizează deplasarea documentului, prin

intermediul unei rotiţe de transport, spre zona cu senzori care vor

prelua imaginea;

� scanner cu acţionare manuală în care utilizatorul deplasează

dispozitivul de citire cât mai uniform deasupra documentului;

� scanare pe pagină în care utilizatorul aşează documentul în aparat

(similar unui copiator.

Page 115: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

115

Calitatea unui scanner se defineşte prin capacitatea acestuia de a distinge

mai multe nuanţe de gri sau de culoare prin intermediul caracteristicii

„adâncime de culoare”(AC) măsurată în număr de biţi în modul următor:

� AC = 1 bit se disting 2 nuanţe alb şi negru;

� AC = 4 biţi se disting 16 nuanţe de gri;

� AC = 16 biţi se disting 256 nuanţe de gri.

Creionul optic asemănător unui creion, având la unul din capete o celulă

fotoelectrică. Se poate selecta şi activa o comandă prin atingerea cu varful

creionului a ecranului.

2. Dispozitive periferice de ieşire

Imprimanta este un dispozitiv care permite tipărirea rezultatelor

prelucrărilor efectuate de calculator. Cuplarea acesteia la calculator se face

printr-un cablu conectat la portul serial sau paralel. Imprimantele dispun de

o memorie proprie:

� de tip RAM cu rol de buffer, în care se stochează datele cu privire

la textul sau imaginea de imprimat;

� de tip ROM divizată în :

• ROM de bază (BIOS), funcţionează similar cu BIOS-ul

calculatorului; acesta conţine rutinele BIOS necesare

gestionării hardware a imprimantei, asigurarea protocolului

de comunicaţie între calculator şi imprimantă şi conţine o

serie de fonturi standard utilizate la tipărirea în mod text;

• ROM sub forma cartuşelor de fonturi interne („internal font

cartridge”), colecţii standard de fonturi care vin în

completarea seturilor din BIOS-ul de bază.

Imprimantele, în funcţie de modul de tipărire, pot fi de mai multe tipuri:

� matriceale (cu ace);

� ink-jet (cu jet de cerneală);

� laser

� termice.

Parametri unei imprimante sunt:

Page 116: bazele informaticii

Prof. Univ. dr. ing. Ofelia Popescu Bazele informaticii

116

� viteza de imprimare, reprezinta numarul de pagini tipărite într-un

minut; ea este masurată în centimetri pe secundă la imprimantele

matriceale în mod text şi pagini pe minut pentru imprimantele ink-

jet şi laser;

� rezoluţia de imprimare, reprezintă numarul de puncte tipărite,

măsurată în puncte pe inch este definitorie doar pentru

imprimantele din acelaşi tip.

� dimensiunea maxima a hartie, poate fi pe format A4 sau A3.

� numarul de culori- tipărirea se poate face cu o singură culoare

(negru) sau color.

Ploter-ele sunt dispozitive periferice tip masă de desen care, cu ajutorul

unor creioane speciale, pot desena imagini de complexităţi diferite pe o

suprafaţă.

3. Dispozitive periferice mixte (de afişare)

Console(terminale) pot fi :

� alfanumerice unde ecranul este controlat la nivel de caracter;

pentru fiecare caracter este nevoie de doi octeţi, unul pentru tipul

caracterului şi altul pentru atributul acestuia care poate fi inversat,

subliniat, etc.

� grafice unde ecranul este controlat la nivel de pixel (element de

imagine); standardul actual este cel SVGA de 640 x 480, 800 x

600, 1024 x 768, 1600 x 1200 puncte (pixeli) fiecare cu câte 4 biţi

(16 culori), 8 biţi (256 culori), 16biţi (high Color) sau 32 biţi (True

Color).

Monitorul este principalul dispozitiv de afişare ce permite vizualizarea

informatiilor prelucrate de calculator. Monitorul funcţionează în principiu ca

un televizor în sensul că modul de „umplere” a ecranului cu o imagine nu se

produce instantaneu, prin proiectarea întregii imagini pe ecran, ci progresiv,

Page 117: bazele informaticii

Conf. de.ing. Ofelia Vasilescu Bazele informaticii

117

prin baleerea ecranului linie cu linie (caracteristică numită factor de

întreţesere -FI). Acest factor poate fi:

� FI = 1, mod de afişare neîntreţesut care presupune parcurgerea

succesivă a liniilor care formează imaginea;

� FI = 2, mod de afişare întreţesut, în care imaginea este afişată prin

baleiaj alternativ, din două în două linii ( la prima trecere se

afişează liniile impare, iar la a doua cele pare).

.

Monitoarele au două moduri distincte de afişare a datelor pe ecran:

� în modul text;

� în modul grafic.

Caracteristicile unui monitor:

� marimea diagonalei, de obicei, este: 14,15, 17, 21 inch;

� rezolutia reprezinta numarul de puncte de pe ecran;

� definiţia se intelege distanta dintre două puncte ale ecanului;

� numarul de culori pe care îl poate suporta variază de la 2, 16,

256...;

� rata de improspatare;

� tipul monitorului poate fi EGA, VGA, SVGA.

Monitorul nu poate lucra singur, el are nevoie de o placă video. De placa

video depinde claritatea, numarul de culori, mărimea şi viteza ecanului.

Semnalul pentru monitor vine de la placa video. Placa video se mai numeşte

adaptor video sau placă grafică. Importantă pentru o placă video este

memoria.