Structura calculator.pdf

  • View
    228

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • Introducere n programarea calculatoarelor

    1. Utilizarea unui calculator2. Programarea unui calculator3. Structura i funcionarea unui calculator4. Etapele rezolvrii unei probleme cu calculatorul

    electronic5. Prile componente ale unui calculator 6. Reele de calculatoare7. Scurt istoric al calculatoarelor

  • Introducere n programarea calculatoarelor

    Circuitele electronice ale calculatoarelor sunt capabile s efectueze un numr limitat de operaii simple, de nivel sczut Exist o mare varietate de programe care fac posibil utilizarea calculatorului:

    - Programe cu un mare grad de generalitate(sisteme de operare, utilitare);- Programe care faciliteaz scrierea de programe noi(medii de programare, sisteme de gestiune a bazelor de date, compilatoare, interpretatoare, asambloare);- Programe destinate pentru a rezolva sau pentru a asista activiti informatizate dintr-un domeniu(editare de texte, procesare grafic i multimedia, proiectare asistat de calculator, eviden i gestiune economic, proiectare i cercetare tehnico-tiinific).- Programe pentru aplicaii.

  • Utilizarea unui calculator

    Ce trebuie s cunoasc un utilizator pentru a folosi eficient calculatorul ?

    1. Deprinderi practice, pentru a manipula echipamentele de calcul: tastatura, mouse-ul, imprimanta etc.

    2. Utilizarea Sistemului de programe de baz al calculatorului (sistemul de operare, unele programe utilitare, cel puin un editor de texte etc.).

    3. Utilizarea programelor i aplicaiilor special destinate activitii pe care o depune.

  • Programarea unui calculator

    Ce trebuie s tie un bun programator ?

    1. S fie un bun utilizator.2. Cel puin un limbaj de programare. Dac tie mai multe,

    are posibilitatea s aleag limbajul potrivit aplicaiei.3. Metode i tehnici de programare avansate, att generale

    ct i specifice limbajului utilizat.4. Structura i funcionarea calculatorului i a prilor sale

    componente (unele particulariti de funcionare a echipamentelor se reflect direct n programe, iar nelegerea funcionrii calculatorului d profunzime activitii de programare).

  • Structura i funcionarea unui calculator

    Calculatorul este un sistem fizic care, pe baza unei succesiuni de comenzi numit program, prelucreaz datele introduse ntr-o form prestabilit i furnizeaz rezultatele ntr-o form accesibil utilizatorului.

    Totalitatea componentelor electronice ale unui calculator formeaz hardware-ul calculatorului, iar totalitatea programelor utilizabile pe acel calculator formeaz software-ul su.

  • Structura i funcionarea unui calculatorStructura general a unui calculator electronic

  • Structura i funcionarea unui calculatorComponentele unui calculator

  • Structura i funcionarea unui calculatorStructura unui calculator personal

  • Funcionarea unui calculator

    Informaiile prelucrate de calculator (datele i programele) sunt codificate numeric n baza de numeraie 2. Calculatorul este capabil s efectueze patru categorii de prelucrri elementare numite instruciuni main:

    - Operaii aritmetice (inclusiv comparaii);- Operaii i funcii logice;- Transferuri de informaii;- Instruciuni pentru controlul fluxului programului.

    Totalitatea acestor prelucrri reprezint limbajul main al calculatorului respectiv. O succesiune de instruciuni main corespunztoare rezolvrii unei probleme este un program n cod main.

  • Funcionarea unui calculator

    Instruciunile main sunt iruri de cifre binare. Limbajul main este specific unui anumit tip de calculator. n cazul calculatoarelor personale el este specific microprocesorului. Programarea n limbaj main este foarte dificil. La mijlocul anilor 50, suportul programrii calculatoarelor au devenit limbajele de programare, numite i limbaje de nivel nalt. Pentru ca limbajele de nivel nalt s poat fi nelese de calculator, s-au realizat programe de traducere, numite compilatoare sau mai larg, translatoare.

  • Funcionarea unui calculatorFunciile unui program de traducere

    Translatorul este specific unui anumit limbaj. El accept la intrare un text scris ntr-un anumit limbaj i-l transform n cod main. Translatorul semnaleaz ca i erori toate abaterile de la regulile de scriere a programelor specifice limbajului respectiv.Program ntr-un limbaj de nivel nalt (de ex. C)

    Program de traducere (translator, compilator)

    Cod mainechivalent

    erori

  • Rezolvarea unei probleme

    Scopul principal al utilizrii calculatoarelor este acela de a rezolva problemele specifice diferitelor domenii ale activitii umane.

    Rezolvarea const n aplicarea algoritmului de rezolvare asupra datelor de intrare (iniiale) ale problemei n scopul obinerii rezultatelor.

    Algoritmul de rezolvare

    Date de intrare

    Rezultate

  • Rezolvarea unei probleme cu calculatorul

    Rezolvarea unei probleme cu calculatorul const n rulareasau execuia pe calculator a programului corespunztor. Un program scris ntr-un limbaj de nivel nalt reprezint descrierea datelor corespunztoare unei anumite probleme i a algoritmului ei de rezolvare, exprimate n termenii limbajului respectiv. n limbajele de programare s-au prevzut dou mari categorii de faciliti:- instrumente pentru descrierea datelor: definiii i declaraii de date; - modaliti pentru specificarea algoritmilor: instruciuni. Unei instruciuni de nivel nalt i corespunde o secven de instruciuni main.

  • Etapele rezolvrii unei probleme cu calculatorul

    Procesul general de elaborare a programelor, pornind de la enunul problemei i pn la obinerea rezultatelor cu calculatorul, se numete ingineria programrii.

    Durata de existen a unui program, incluznd att elaborarea ct i utilizarea lui, se numete ciclul de via al programului. El poate fi mprit n 3 mari etape:

    A. Analiza problemei i proiectarea soluiei.B. Scrierea i testarea programului.C. Utilizarea i ntreinerea programului.

    Fiecare etap cuprinde cteva subetape.

  • Etapele rezolvrii unei problemeA. Analiza problemei i proiectarea soluiei

    Definirea problemei n limbajul domeniului de care aparine. Alegerea modelelor matematice pentru reprezentarea elementelor problemei i a metodelor de calcul necesare. Specificarea principalelor date i structuri de date necesare. Organizarea modular i ierarhic a soluiei problemei. Elaborarea algoritmului problemei.

    Algoritmul reprezint partea esenial a unui program scris ntr-un limbaj de nivel nalt.

    n practica programrii s-au impus dou formalisme de ilustrare a algoritmilor:

    a) Schema logic o reprezentare grafic a algoritmuluib) Pseudocodul un limbaj algoritmic derivat din

    limbajul natural

  • Etapele rezolvrii unei problemeB. Scrierea i testarea programului

    Codificarea programului ntr-un limbaj de programare i introducerea lui n calculator. Introducerea programului n calculator i modificarea lui ntr-o faz ulterioar introducerii se numete editarea programului. Translatarea (compilarea) programului.

    Programul surs se translateaz ntr-un program scris n cod main, numit program obiect.

    Se va semnala ca eroare orice abatere de la regulile sintactice i semantice ale limbajului.

    Validarea rezultatelor programului. Elaborarea documentaiei programului.

    a) Documentaia de realizare.b) Documentaia de utilizare.

  • Etapele rezolvrii unei problemeC. Utilizarea i ntreinerea programului

    Rularea programului cu date reale. ntreinerea programului.

    Pot aprea mai multe cauze care s determine modificarea programului:- eliminarea unor erori rmase nedescoperite la faza de validare;

    - apariia de situaii noi, necuprinse iniial;- perfecionarea unor pri ale programului;- adaptarea programului la schimbarea sistemului de

    operare sau chiar la schimbarea calculatorului.

  • Prile componente ale unui calculatorDispozitivul de comand (DC)

    Rolul principal al DC: extragerea din MI a instruciunilor consecutive ale unui program n cod main, decodificarea (interpretarea) acestora, elaborarea i transmiterea semnalelor de comand necesare pentru dirijarea funcionrii tuturor subansamblelor calculatorului n direcia efecturii operaiilor prevzute n fiecare instruciune. Instruciunile main au urmtorul format:

    Efectuarea n calculator a operaiilor corespunztoare unei instruciuni se numete executarea instruciunii respective.

    operaie operanzi

  • Prile componente ale unui calculatorDispozitivul de comand (DC)

    Executarea sau rularea normal a ntregului program const n executarea unei pri din instruciunile sale ncepnd cu prima instruciune a programului (start) i terminnd cu o instruciune de oprire (stop). Instruciunile main se execut n mod secvenial, n ordinea n care sunt plasate n memoria calculatorului. Pentru a arta c urmtoarea instruciune trebuie luat din alt loc din memorie,altul dect proxima locaie, programele includ instruciuni main speciale numite instruciuni de salt(necondiionat sau condiionat). n vederea deciziei privind efectuarea sau neefectuarea unui salt condiionat, DC primete informaiile necesare pe calea denumit rezultatele comparaiilor.

  • Prile componente ale unui calculatorDispozitivul de comand (DC)

    Parametrii care caracterizeaz DC i, implicit, calculatoarele actuale sunt:

    a) numrul de instruciuni main acceptate (de la cteva zeci la cteva sute);

    b) lungimea unei instruciuni main (fix de 8, 16, 32, 64 cifre binare sau chiar variabil);

    c) viteza de execuie - numrul mediu de instruciuni main executat pe secund (de la sute de mii pn la miliarde)

  • Prile componente ale unui calculatorDispozitivul aritmetic i logic (DAL)

    n DAL se efectuaz operaiile aritmetice i logice care intr n componena programelor n cod main i care sunt chiar cele permise de caracteristicile constructive ale DA