Download pdf - Structura calculator.pdf

Transcript
Page 1: Structura calculator.pdf

Introducere în programarea calculatoarelor

1. Utilizarea unui calculator

2. Programarea unui calculator

3. Structura şi funcţionarea unui calculator

4. Etapele rezolvării unei probleme cu calculatorul electronic

5. Părţile componente ale unui calculator

6. Reţele de calculatoare

7. Scurt istoric al calculatoarelor

Page 2: Structura calculator.pdf

Introducere în programarea calculatoarelor

� Circuitele electronice ale calculatoarelor sunt capabile să efectueze un număr limitat de operaţii simple, de nivel scăzut� Există o mare varietate de programe care fac posibilă utilizarea calculatorului:

- Programe cu un mare grad de generalitate(sisteme de operare, utilitare);- Programe care facilitează 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 activităţi informatizate dintr-un domeniu(editare de texte, procesare grafică şi multimedia, proiectare asistată de calculator, evidenţă şi gestiune economică, proiectare şi cercetare tehnico-ştiinţifică).- Programe pentru aplicaţii.

Page 3: Structura calculator.pdf

Utilizarea unui calculator

Ce trebuie să cunoască 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 bază al calculatorului (sistemul de operare, unele programe utilitare, cel puţin un editor de texte etc.).

3. Utilizarea programelor şi aplicaţiilor special destinate activităţii pe care o depune.

Page 4: Structura calculator.pdf

Programarea unui calculator

Ce trebuie să ştie un bun programator ?

1. Să fie un bun utilizator.2. Cel puţin un limbaj de programare. Dacă ştie mai multe,

are posibilitatea să aleagă limbajul potrivit aplicaţiei.3. Metode şi tehnici de programare avansate, atât generale

cât şi specifice limbajului utilizat.4. Structura şi funcţionarea calculatorului şi a părţilor sale

componente (unele particularităţi de funcţionare a echipamentelor se reflectă direct în programe, iar înţelegerea funcţionării calculatorului dă profunzime activităţii de programare).

Page 5: Structura calculator.pdf

Structura şi funcţionarea unui calculator

� Calculatorul este un sistem fizic care, pe baza unei succesiuni de comenzi numită program, prelucrează datele introduse într-o formă prestabilită şi furnizează rezultatele într-o formă accesibilă utilizatorului.

� Totalitatea componentelor electronice ale unui calculator formează hardware-ul calculatorului, iar totalitatea programelor utilizabile pe acel calculator formează software-ul său.

Page 6: Structura calculator.pdf

Structura şi funcţionarea unui calculatorStructura generală a unui calculator electronic

Page 7: Structura calculator.pdf

Structura şi funcţionarea unui calculatorComponentele unui calculator

Page 8: Structura calculator.pdf

Structura şi funcţionarea unui calculatorStructura unui calculator personal

Page 9: Structura calculator.pdf

Funcţionarea unui calculator

� Informaţiile prelucrate de calculator (datele şi programele) sunt codificate numeric în baza de numeraţie 2.

� Calculatorul este capabil să efectueze patru categorii de prelucrări elementarenumite instrucţiuni maşină:

- Operaţii aritmetice (inclusiv comparaţii);

- Operaţii şi funcţii logice;

- Transferuri de informaţii;

- Instrucţiuni pentru controlul fluxului programului.

� Totalitatea acestor prelucrări reprezintă limbajul ma şină al calculatorului respectiv.

� O succesiune de instrucţiuni maşină corespunzătoare rezolvării unei probleme este un program în cod maşină.

Page 10: Structura calculator.pdf

Funcţionarea unui calculator

� Instrucţiunile maşină sunt şiruri de cifre binare .

� Limbajul maşină este specific unui anumit tip de calculator. În cazul calculatoarelor personale el este specific microprocesorului.

� Programarea în limbaj maşină este foarte dificilă.

� La mijlocul anilor 50, suportul programării calculatoarelor au devenit limbajele de programare, numite şi limbaje de nivel înalt.

� Pentru ca limbajele de nivel înalt să poată fi “în ţelese” de calculator, s-au realizat programe de “traducere”, numite compilatoaresau mai larg, translatoare.

Page 11: Structura calculator.pdf

Funcţionarea unui calculatorFuncţiile unui program de traducere

� Translatorul este specific unui anumit limbaj. El acceptă la intrare un text scris într-un anumit limbaj şi-l transformă în cod maşină.

� Translatorul semnalează ca şi erori toate abaterile de la regulile de scriere a programelor specifice limbajului respectiv.

Program într-un limbaj de nivel înalt (de ex. C)

Program de traducere (translator, compilator)

Cod maşinăechivalent

erori

Page 12: Structura calculator.pdf

Rezolvarea unei probleme

� Scopul principal al utilizării calculatoarelor este acela de a rezolva problemele specifice diferitelor domenii ale activităţii umane.

� Rezolvarea constă în aplicarea algoritmului de rezolvare asupra datelor de intrare (iniţiale) ale problemei în scopul obţinerii rezultatelor.

Algoritmul de rezolvare

Date de intrare

Rezultate

Page 13: Structura calculator.pdf

Rezolvarea unei probleme cu calculatorul

� Rezolvarea unei probleme cu calculatorul constă în rulareasau execuţia pe calculator a programului corespunzător.� Un program scris într-un limbaj de nivel înalt reprezintă descrierea datelor corespunzătoare unei anumite probleme şi a algoritmului ei de rezolvare, exprimate în termenii limbajului respectiv.� În limbajele de programare s-au prevăzut două mari categorii de facilităţi:- instrumente pentru descrierea datelor: definiţii şi declaraţii de date; - modalităţi pentru specificarea algoritmilor: instrucţiuni.� Unei instrucţiuni de nivel înalt îi corespunde o secvenţă de instrucţiuni maşină.

Page 14: Structura calculator.pdf

Etapele rezolvării unei probleme cu calculatorul

� Procesul general de elaborare a programelor, pornind de la enunţul problemei şi până la obţinerea rezultatelor cu calculatorul, se numeşte ingineria programării .

� Durata de existenţă a unui program, incluzând atât elaborarea cât şi utilizarea lui, se numeşte ciclul de viaţă al programului. El poate fi împărţită în 3 mari etape:

A. Analiza problemei şi proiectarea soluţiei.

B. Scrierea şi testarea programului.

C. Utilizarea şi întreţinerea programului.

Fiecare etapă cuprinde câteva subetape.

Page 15: Structura calculator.pdf

Etapele rezolvării unei problemeA. Analiza problemei şi proiectarea soluţiei

� Definirea problemeiîn limbajul domeniului de care aparţine.� Alegerea modelelor matematicepentru reprezentarea elementelor problemei şi a metodelor de calcul necesare.� Specificarea principalelor dateşi structuri de date necesare.� Organizarea modulară şi ierarhică a soluţiei problemei.� Elaborarea algoritmuluiproblemei.

Algoritmul reprezintă partea esenţială a unui program scris într-un limbaj de nivel înalt.

În practica programării s-au impus două formalisme de ilustrare a algoritmilor:

a) Schema logică – o reprezentare grafică a algoritmuluib) Pseudocodul– un limbaj algoritmic derivat din

limbajul natural

Page 16: Structura calculator.pdf

Etapele rezolvării unei problemeB. Scrierea şi testarea programului

� Codificareaprogramului într-un limbaj de programare şi introducerea lui în calculator. Introducerea programului în calculator şi modificarea lui într-o fază ulterioară introducerii se numeşte editarea programului. �Translatarea(compilarea) programului.

Programul sursă se translatează într-un program scris în cod maşină, numit program obiect.

Se va semnala ca eroareorice abatere de la regulile sintacticeşi semantice ale limbajului.

� Validarearezultatelor programului.� Elaborarea documentaţiei programului.

a) Documentaţia de realizare.b) Documentaţia de utilizare.

Page 17: Structura calculator.pdf

Etapele rezolvării unei problemeC. Utilizarea şi întreţinerea programului

� Rulareaprogramului cu date reale.

� Întreţinerea programului.

Pot apărea mai multe cauze care să determine modificarea programului:

- eliminarea unor erori rămase nedescoperite la faza de validare;

- apariţia de situaţii noi, necuprinse iniţial;

- perfecţionarea unor părţi ale programului;

- adaptarea programului la schimbarea sistemului de operare sau chiar la schimbarea calculatorului.

Page 18: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorDispozitivul de comandă (DC)

� Rolul principal al DC : extragerea din MI a instrucţiunilor consecutive ale unui program în cod maşină, decodificarea (interpretarea) acestora, elaborarea şi transmiterea semnalelor de comandă necesare pentru dirijarea funcţionării tuturor subansamblelor calculatorului în direcţia efectuării operaţiilor prevăzute în fiecare instrucţiune.

� Instrucţiunile maşină au următorul format:

� Efectuarea în calculator a operaţiilor corespunzătoare unei instrucţiuni se numeşte executarea instrucţiunii respective.

operaţie operanzi

Page 19: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorDispozitivul de comandă (DC)

� Executareasau rularea normală a întregului program constă în executarea unei părţi din instrucţiunile sale începând cu prima instrucţiune a programului (start) şi terminând cu o instrucţiune de oprire (stop).� Instrucţiunile maşină se execută în mod secvenţial, în ordinea în care sunt plasate în memoria calculatorului. Pentru a arăta că următoarea instrucţiune trebuie luată din alt loc din memorie,altul decât proxima locaţie, programele includ instrucţiuni maşină speciale numite instrucţiuni de salt(necondiţionatsau condiţionat).� În vederea deciziei privind efectuarea sau neefectuarea unui salt condiţionat, DC primeşte informaţiile necesare pe calea denumită rezultatele comparaţiilor.

Page 20: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorDispozitivul de comandă (DC)

�Parametrii care caracterizează DC şi, implicit, calculatoarele actuale sunt:

a) numărul de instrucţiuni maşină acceptate (de la câteva zeci la câteva sute);

b) lungimea unei instrucţiuni maşină (fixă de 8, 16, 32, 64 cifre binare sau chiar variabilă);

c) viteza de execuţie - numărul mediu de instrucţiuni maşină executat pe secundă (de la sute de mii până la miliarde)

Page 21: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorDispozitivul aritmetic şi logic (DAL)

�În DAL se efectuază operaţiile aritmetice şi logice care intră în componenţa programelor în cod maşină şi care sunt chiar cele permise de caracteristicile constructive ale DAL.

� Compararea a două valori (de obicei prin scădere) este urmată de transmiterea rezultatului spre DC prin poziţionarea unor semnale speciale numite indicatori de condiţii .

Page 22: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorDispozitivul aritmetic şi logic (DAL)

� Pentru efectuarea operaţiilor, DAL conţine unul sau mai multe elemente de memorare rapidă numite registre, în care se introduc operanzii. Registrele sunt prevăzute şi cu circuite electronice de transformare specifice operaţiilor pe care le pot efectua: adunare, scădere, înmulţire, împărţire, deplasarea şirului de cifre binare la dreapta sau la stânga, disjuncţie şi conjuncţie logică etc.

� Operaţiile între valori reale se pot efectua într-o componentă distinctă a calculatorului (unitatea de virgulă flotantă, coprocesorul matematic etc.)

Page 23: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorMemoria internă (MI)

� În timpul rulării pe calculator, programele împreună cu datele şi rezultatele corespunzătoare sunt înregistrate în memoria internă, sub formă de şiruri de cifre binare .� Din punct de vedere fizic, memoria este o succesiune de elemente caracterizate prin două stări stabile, corespunzătoare cifrelor binare 0 şi respectiv 1. � Din punct de vedere al organizării logice, cel mai mic element de memorie este bitul . El reprezintă o cifră binară. Circuitele memoriei şi ale calculatorului nu pot manipula biţii individuali ci numai secvenţe de câte 8 biţi consecutivi numite octeţi (bytes). Octeţii din memorie sunt numerotaţi crescător, începând cu 0.� Numărul care arată poziţia octetului în memorie se numeşte adresă. Toate referirile la locaţiile de memorie, cuprinse în programele în cod maşină, se fac pe baza adreselor corespunzătoare.

Page 24: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorMemoria internă (MI)

� Memoria unui calculator este privită ca o secvenţă de octeţi, identificaţi prin adresele lor.� Altă unitate de memorare specifică unui calculator este cuvântul calculator, format din 1, 2 , 4 sau 8 octeţi. Lungimea lui este corelată cu lungimea unei instrucţiuni maşină.� Numerele întregi se înregistrează şi ele, de obicei, pe cuvânt iar pentru numerele reale se utilizează multiplii de cuvânt.

1 octet

01234..

Structura secvenţială a locaţiilor de memorie

Page 25: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorMemoria internă (MI) - parametri

� Memoria internă este caracterizată de 2 parametri:

1. Dimensiunea saucapacitatea de memorare – se exprimă în multipli de octet:

1 Koct (1 KB) = 1024 octeţi (1024 = 210)

1 Moct (1 MB) = 1024 Koct 1Goct (1 GB) = 1024 Moct

1 Toct (1 TB) = 1024 Goct

2. Timpul de acces– este intervalul de timp necesar pentru a efectua o citire sau o scriere în memorie. Valoarea lui medie este de ordinul nanosecundelorşi influenţează foarte mult viteza calculatorului.

Page 26: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorMemoria internă (MI) - tipuri

1. Memoria RAM (Random Access Memory) -memoria internă propriu-zisă. Permite atât scrierea cât şi citirea, dar este volatilă. În ea se încarcă, temporar, programele şi datele care se prelucrează la un moment dat.

2. Memoria ROM (Read Only Memory) - o memorie nevolatilă, de dimensiuni reduse, care permite doar citirea. Conţine o colecţie de mici programe numită BIOS (Basic Input Output System)necesare pentru a efectua comunicarea cu perifericele calculatorului.

3. Memoria CMOS este o memorie de tip RAM, ce consumă puţin curent. Ea asigură păstrarea informaţiilor şi la întreruperea tensiunii de alimentare, fiind alimentată de un acumulator.

4. Memoria CACHE este o memorie specială ataşată microprocesorului care contribuie la creşterea vitezei calculatorului.

Page 27: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorUnităţi de introducere (intrare)

Tastatură Mouse Scanner Cameră video, cameră foto

MicrofonJoystick, touchpad, trackball

� Unităţile de introducere sunt dispozitivele periferice care asigură introducerea în calculator, din exterior, a programelor şi datelor. � În plus, prin intermediul acestor echipamente utilizatorul transmite calculatorului comenziprivind declanşarea şi derularea unor activităţi (programe) stocate pe calculatorul respectiv, în memoria internă sau externă, în scopul folosirii lor atunci când sunt necesare.

Page 28: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorUnităţi de introducere (intrare) - tastatura

�Lucrează sincron cu un dispozitiv de afişare (monitorul).

� La apăsarea unei anumite taste este sesizat contactul respectiv şi se transmite în calculator codul numeric asociat tastei apăsate.

� Este un dispozitiv relativ complex: funcţionarea sa este coordonată de un microprocesor propriucare efectuază teste de funcţionare corectă la pornirea calculatorului semnalând tastele blocate;memorează temporar un număr de coduri dacă sistemul de calcul nu le poate prelua la momentul şi în ritmul apăsării tastelor, urmând a fi transmise spre calculator atunci când acesta este pregătit să le recepţioneze.

Page 29: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorUnităţi de introducere (intrare) - tastatura

Există mai multe categorii de taste:1. Taste obişnuite de editare sunt plasate în zona centrală a

tastaturii, corespund tastelor standard ale unei maşini de scris şi cuprind taste pentru litere, cifre, alte semne care intră în componenţa textelor şi tasta SPACE.

2. Taste speciale de editare –Enter, Backspace, Delete, Insert, CapsLock, Shift, Escape, Ctrl (Control), PrtSc (Print Screen).

3. Taste pentru deplasarea cursorului –taste cu săgeţi, tastele PgDn (PageDown), PgUp (PageUp), Home, End.

4. Taste numerice –sunt în partea dreaptă a tastaturii. Au semnificaţie diferită, funcţie de poziţia tastei comutator NumLock (taste numerice propriu-zise sau taste de deplasare a cursorului).

5. Taste funcţionale –tastele F1, F2, ..., F12, în partea superioară a tastaturii

Page 30: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorUnităţi de introducere (intrare) – mouse-ul

� Este un dispozitiv simplu şi ieftin, cu 2, 3 sau chiar mai multe butoane care pot fi acţionate prin apăsare; intră în configuraţia standard a oricărui calculator personal.

� Butoanele mouse-ului pot fi adaptate şi pentru stângaci.

Varianta clasică:

� Mouse cu bilă: O bilă sesizează deplasarea dispozitivului pe masa de lucru. Poziţiei curente a mouse-ului îi corespunde pe ecranul calculatorului un cursor propriu. Prin apăsarea butonului mouse-ului se declanşează activitatea indicată pe ecran de cursorul mouse-ului.

Page 31: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorUnităţi de introducere (intrare) – mouse-ul

Varianta modernă:

�Mouse optic: Senzorul unui mouse optic realizează continuu o serie de "poze" ale suprafeţei deasupra căreia se mişcă mouse-ul. Prin compararea acestor poze, mini-procesorul din mouse calculează coordonatele. Evident, pentru ca măsurătorile respective să fie precise, imaginile captate trebuie să fie foarte bune. Primul pas este iluminarea suprafeţei. Până de curând erau folosite LED-uri de culoare roşie. Suprafaţa reflectălumina, care este focalizată de o lentilă înainte de a ajunge la senzor. O inovaţie relativ recentă a fost introdusă de Logitech, care a înlocuit LED-ul cu un mic laser. Astfel se crează un fascicul mult mai concentrat. Lumina produsă de acest laser este mai stabilă, producând imagini mult mai detaliate.

Page 32: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorUnităţi de introducere (intrare) – scanner-ul

� Scannerul permite introducerea în calculator a fotografiilor, desenelor sau textelor prin reproducerea şi codificarea numerică a imaginilor respective.

� Operaţia de “citire” a imaginii se numeşte scanare. Odată preluată de calculator, imaginea poate fi afişată pe monitor, tipărită la imprimantă sau poate fi prelucrată împreună cu alte imagini sau texte.

� Principalele caracteristici ale unui scanner sunt: viteza de scanare, rezoluţia şi numărul de culori.

Page 33: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorUnităţi de extragere (ieşire) - monitorul

� Monitorul permite afişarea informaţiilor pe ecran. Dimensiunea uzuală a diagonalei sale este între 14-20 inches (1 inch = 2,54 cm).

� Are un ecran pe care se afişează imaginea informaţiilor (texte, desene) furnizate de calculator. Imaginea se obţine prin aprinderea pe ecran a unor puncte foarte apropiate numite pixeli.

� Dimensiunea unui pixel (fracţiune de mm) caracterizează definiţia monitorului, iar densitatea punctelor (numărul de linii şi de coloane, de ordinul sutelor) reprezintă rezoluţia sa.

� Calculatoarele IBM-PC au două moduri de afişare a informaţiilor

- modul text, pentru afişarea caracterelor;

- modul grafic, pentru afişarea de desene.

� Rezoluţia în modul text este redusă: de obicei 25 linii şi 80 coloane.

Page 34: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorUnităţi de extragere (ieşire) - imprimanta

�Este dispozitivul pentru tipărirea pe hârtie a rezultatelor unuiprogram sau, mai general, a informaţiilor înmagazinate în calculator: valori numerice, texte, grafice, desene, alte imagini. � Principalele caracteristici ale unei imprimante sunt: - tipul imprimantei, care include şi metoda de imprimare pe hârtie şi influenţează decisiv celelalte caracteristici;- viteza de tipărire, care, în funcţie de tipul imprimantei, se

măsoară în caractere/secundă sau pagini/minut;- rezoluţia imprimantei, exprimată în număr de puncte tipărite într-

un inch (dot/inch – d.p.i.).- lăţimea maximă a hârtiei de tipărit(de obicei formatele A4 şi A3);- memoria propriea imprimantei, în care se reţin, codificate

numeric, textele şi desenele transmise de calculator şi care urmează să fie tipărite.

Page 35: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorUnităţi de extragere (ieşire) - imprimanta

Cele mai importante tipuri de imprimante sunt:1. Imprimante matriciale . Tipărirea se face prin intermediul unor ace care percutează banda tuşată (cartuş). Rezoluţia depinde de numărul de ace (de obicei 9 sau 24).2. Imprimante laser. Funcţionează după principiul copiatoarelor. O rază laser polarizează electrostatic, cu intensităţi diferite, un cilindru. În funcţie de polarizare, pe cilindru se depune un praf de cărbune numit toner care va realiza imprimarea. Rezoluţia foarte bună determină tipăriri de calitate deosebită.3. Imprimante cu jet de cerneală. Se apropie de performanţele imprimantelor cu laser dar la un preţ mai scăzut. Procedeul de imprimare permite realizarea mai simplă a imprimantelor color.4. Imprimante cu imprimare termic ă: legitimaţii, carduri, etc.

Page 36: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorUnităţi de extragere (ieşire) – alte tipuri

� Maşini de tipărit pentru tipografii . Maşina, numită linotronic , este un dispozitiv asemănător imprimantei cu laser, cu unele caracteristici superioare (viteză, rezoluţie, formatul hârtiei).

� Plotter-ul este un dispozitiv de înregistrare a imaginilor grafice pe hârtie, utilizat cu precădere pentru realizarea de desene tehnice de mare precizie, hărţi etc. Faţă de o imprimantă obişnuită are avantajul că poate reveni în orice punct pe desen. Este posibilă atât desenarea cât şi scrierea de texte.

Page 37: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorMemorii externe

� Memoriile externe au apărut datorită celor două inconveniente importante ale memoriei interne: preţul de cost/unitatea de memorareeste ridicat şi faptul că este volatilă.� Memoriile externe sunt capabile să înregistreze programe şi date pentru calculatoare, necesare pentru utilizări repetate.� Faţă de memoria internă, ele sunt mai lente. De aceea orice operaţie cu memoria externă (transfer de date sau programe, rulare de programe) se face prin intermediul memoriei interne.� Suporturile pentru memoria externă au la bază, în special, materiale magnetice. Până în prezent s-au utilizat 3 tipuri de memorii externe pe suport magnetic: tamburul magnetic, banda sau caseta magnetică şi discul magnetic.

Page 38: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorMemorii externe – discul magnetic

� Discul magneticeste principalul suport pentru memoriile externe. Informaţiile sunt înregistrate pe disc sub formă de cercuri concentrice numite piste. Fiecare pistă este împărţită în sectoare (unitatea de memorare de bază pe discul magnetic). Fiecare pistă conţine aceeaşi cantitate de informaţii.� Principalele caracteristici de utilizare ale unui disc sunt:

- capacitatea de memorare; - timpul mediu de poziţionare pe o pistă;- viteza de transfer a informaţiilor.

� Principalele tipuri de discuri magnetice cu care sunt dotate calculatoarele personale sunt:

- dischete sau discuri flexibile (floppy);- discuri fixe sau rigide.

Page 39: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorMemorii externe – discul magnetic

� Discurile flexibile (dischetele) sunt de capacitate mică (1,44 Moct) şi detaşabile. Dimensiunea lor este de 3,5 inches. Pot fi protejate la scriere şi ştergere. Înainte de prima utilizare, ele trebuie formatate. Prin formatare se defineşte organizarea dischetei în sectoare şi se creează condiţiile iniţiale pentru înregistrarea informaţiilor pe dischetă în conformitate cu cerinţele şi convenţiile sistemului de operare.

� Discul fix este principalul dispozitiv de memorare externă. Este numit şi hard-disc. El lucrează în strânsă colaborare cu microprocesorul şi înregistrează programele utilizate curent în calculator: sistemul de operare, editoare de texte, utilitare pentru diferite activități, compilatoare pentru diverse limbaje.

Page 40: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorMemorii externe – discul magnetic

� Cea mai răspândită tehnologie de fabricaţie a discului fix este tehnologia Winchestercare presupune gruparea mai multor discuri într-un pachet, prin montarea lor pe un ax comun. Capetele de citire se deplasează simultan, iar pachetul se roteşte continuu în jurul axului comun. Pistele de aceeaşi rază de pe toate discurile formează împreună un cilindru .� Performanţelediscurilor fixe sunt mult mai ridicate decît cele ale discurilor flexibile.- capacitatea de memorare:de ordinul sutelor de Goct (GB) sau chiar de ordinul Toct (TB).- timpul mediu de poziţionare pe o pistă: de ordinul ms.- viteza de transfer a informaţiilor (variază de la un tip la altul şi creşte odată cu capacitatea pachetului).

Page 41: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorMemorii externe – alte tipuri

� Benzile sau casetele magneticeau forma benzilor sau casetelor audio dar, de obicei, de dimensiune mai mare. Viteaza de lucru faţă de discuri este mică. Avantajul este preţul de cost mai scăzut. Sunt folosite pentru arhivare de informații.� Memory stick (Flash memory card) este un periferic portabil cu conectare la USB. Capacitate: n*Goct (GB).� Discurile compacte: CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory), CD-R sau CD-RW sunt discuri optice de capacitate mult mai mare (700 MB) şi mult mai rapide decât discurile flexibile. Preţul de cost este chiar mai scăzut decât al unei benzi magnetice de aceeaşi capacitate. � DVD(Digital Versatile Disc) sunt discuri optice de capacitate foarte mare (4,7 GB) şi viteza discurilor compacte şi elimină principalul dezavantaj al acestora: pot fi atât citite cât şi (re)scrise.

Page 42: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorDiscuri optice – alte tipuri

� Blu-ray , numit și BD, din engleză Blu-ray Disc, este un tip de disc optic de mare densitate folosit pentru stocarea de date,în special înregistrări video de înaltă rezoluție.� Numele Blu-rayprovine de la culoarea albastru-violet a razei laser cu care se fac citirea și scrierea acestui tip de disc, spre deosebire de un DVD obișnuit care folosește un laser de culoare roșie.� Un disc Blu-ray poate să conțină 25 GB pe fiecare strat, de peste 5 ori mai mult decât DVD-urile cu un strat (care au 4,7 GB); discurile Blu-ray cu două straturi (50 GB) pot stoca de aproape 6 ori mai multe date decât un DVD cu dublu strat (8,5 GB). � Pe un Blu-ray de 50 GB pot fi stocate aproximativ 9 ore de video în format HD (înaltă definiție) sau aprox. 23 ore de video SD (calitate standard).

Page 43: Structura calculator.pdf

Părţile componente ale unui calculatorDiscuri optice – ultimile noutăţi

� În anul 2007 firma Mempile, lider în tehnologia de stocare opticăde nouă generaţie, a anunţat tehnologia TeraDisc cu capacităţi -după cum spuneşi numele - de 1 TB (250 de ore de calitate HD DVD). Acest concept se bazează pe înregistrareaşi citirea a maimult de 100 de straturi pe un singur disc optic care are mărimeaunui DVD. Spre comparaţie, discurile DVD, Blu-ray sau HD DVD au momentan doar două straturi.� Corporaţia Pioneera reuşit să realizeze primul disc optic cu o capacitate de 400 GB, adică de 8 ori capacitatea unui disc Blu-raycu două straturi. Spre deosebire de cei de la Mempile şi discul lorde 500GB în care aveau 100 de straturi a câte 5 GB, discul celor de la Pioneer are doar 16 straturi, fiecare având o capacitate de 25GB. � Cercetătorii japonezi au descoperit o metodă prin care un disc optic obişnuit poate fi mărit ca spaţiu de stocare până la 1000 de ori mai mult decât un Blu-ray. Această dimensiune ar putea firealizată prin aplicarea pe un disc optic obişnuit a unui strat metalicde oxid de titaniu, un material sintetic care ar conduce electricitateaatunci când este expus la lumină, fiind un fel de semi-conductor.

Page 44: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareIntroducere

� Prelucrarea pe loturi – un prim moment important în utilizarea pe scară largă a calculatorului în prelucrarea datelor.- Programele se înregistrau pe un suport de intrare (pe cartele), apoi se predau la un centru de calculcare avea în proprietate şi în admininstrare unul sau mai multe calculatoare. - Personalul specializat în deservirea şi exploatarea calculatorului forma un fişier de lucrări (lot) înregistrat pe disc sau pe bandă magnetică care ulterior era furnizat calculatorului pentru rulare.- Timpul de răspuns pentru o rulare (timpul scurs de la predarea programului până la primirea listingului cu rezultatele) era de la câteva ore până la 1-2 zile.

Era un sistem de prelucrare supercentralizat, favorizat de dimensiunile considerabile ale calculatorului şi de preţul său ridicat.

Page 45: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareIntroducere

� Teleprelucrare – etapa următoare, determinată de progresele tehnologice generale, de apariţia şi perfecţionarea sistemelor de operare cu multiprogramare, precum şi de utilizarea terminalelor interactive ca dispozitive de intrare/ieşire.

- Resursele unui calculator puteau fi folosite în paralel de mai mulţi utilizatori pentru una sau mai multe aplicaţii.

- S-a uşurat mult exploatarea curentă a lucrărilor realizate pe calculator, prin prezenţa terminalelor chiar în locul de culegere a datelor şi de utilizare a rezultatelor rulării.

- Progresul tehnologic, apariţia şi dezvoltarea microprocesoarelor,au condus la perfecţionarea continuă a terminalelor, care au devenit echipamente inteligente, capabile să execute şi o parte din prelucrările necesare asupra datelor.

Page 46: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoarePrezentare generală

� Utilizarea unor calculatoare în locul terminalelor, eventual de capacitate şi putere mai mică decât cel central a dus la apariţia reţelelor de calculatoare.

� O reţea de calculatoareeste un sistem de calcul complex, format din mai multe calculatoare interconectate prin intermediul unei reţele de comunicaţie. Reţelele de calculatoare realizează adevărata descentralizare a utilizării calculatoarelor, prin distribuirea lor geografică la locurile de muncă sau la domiciliul utilizatorilor. Se realizează astfel o prelucrare distribuit ă care este şi foarte naturală întrucât chiar structura organizatorică a unităţilor social-economice, de învăţământ sau de cercetare se bazează pe distribuirea în întreaga unitate a punctelor de colectare şi difuzare de informaţii, precum şi de luare de decizii.

Page 47: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoarePrezentare generală

� Avantajele practice ale utilizării reţelelor de calculatoare:- folosirea în comuna resurselor hardware şi software aparţinând calculatoarelor componente;- o mare flexibilitate a întregului sistem care poate fi modificat prin adăugarea sau scoaterea din reţea a unor calculatoare;- fiabilitate sporit ă în funcţionare: defectarea parţială permite funcţionarea restului reţelei;- accesulunui utilizator la resurse şi informaţii situate la distanță, în puncte distribuite geografic;- realizarea prin calculatoare a unui mediu complex şi extins de comunicaţii .� Prin reţelele de calculatoare se poate asigura o integrareinformatic ă a unui număr foarte mare de utilizatori la nivel local, regionalsau chiarmondial.

Page 48: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoarePrezentare generală

� Vechiul model al unui singur calculator care rezolvăproblemele (cererile) unui număr de utilizatori, este înlocuit cumodelul nou al unuisistem de calculatoare interconectate. Unul sau mai multe calculatoare dintr-o reţea reprezintăcalculatoare centrale(File Server - FS) care controlează si gestionează prin intermediul unui sistem de operare, întreagaactivitate de calcul din reţea. Aceste calculatoare centrale formează nucleul reţelei. Accesul direct la FS nu este permis utilizatorilor obişnuiţi ci doar admininstratorilor reţelei.� Calculatorul central poate fi un calculator obişnuit pe care este însă instalat un sistem de operare pentru reţea: NETWARE, UNIX, LINUX, OS/2, WINDOWS NT.Calculatorul central controlează toate resursele comune (unităţi de discuri, imprimante, plottere, modemuri, fişiere etc.), asigurăsecuritatea datelorşi a sistemuluişi realizează comunicaţiileîntre staţiile de lucru.

Page 49: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoarePrezentare generală

� Staţia de lucru (Workstation - WS) este, de obicei, un calculatorPC obişnuit care lucrează sub un sistem de operare obişnuit (Windows, Unix, Linux) şi care este folosit de utilizatori obişnuiti. Staţiile de lucru (terminale) reprezintă componentele de bază ale unei reţele de calculatoare. O staţie de lucru are în configurare o placă de reţea(Network Interface Card) ce realizează interfa ţa cureţeauaşi conectarea cu restul componentelor din reţea.� În concluzie, din punct de vederehardware, o reţea este formatădin următoarele elemente:

- calculatoare centrale ( Server);- calculatoare obişnuite (terminale; staţii de lucru - WS);- echipamente periferice;- elemente de conectare.

Page 50: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoarePrezentare generală

� Pe langă sistemul de operare destinat activităţilor la nivelulstaţiei de lucru, există programe speciale de comunicaţii în reţeace permit comunicarea staţiei de lucru cu calculatorulcentral si cu toate celelalte staţii de lucru conectate la reţea.

� Aceste programe speciale sunt părţi ale sistemului de operare de reţea şi permit ca toate staţiile de lucru din reţea săutilizeze programeleşi fi şierele de date de pe calculatorulcentral în funcţie de priorităţile recunoscute utilizatoruluirespectiv.

Page 51: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareTipuri de reţele

� În funcţie de întinderea lor geografică, există în prezent următoarele tipuri de reţele:

1. Reţele personale (PAN - Personal Area Network) -reţele de foarte mică întindere, de cel mult câţiva metri, constând din aparatele interconectabile din apropiereauneipersoane, cum ar fi o imprimantă sau un scanner, sau chiaraparatele pe care o persoană le poartă cu sine, ca de exempluun telefon mobil, un player MP3 sau un aparat de navigaţieportabil.

2. Reţele locale (LAN – Local Area Network) – la nivelul clădirilor sau grupurilor de clădiri (distanţa între noduri de la câţiva metri până la 1 km);

3. Reţele metropolitane (MAN – Metropolitan Area Network) – la nivelul cartierelor sau oraşelor; folosesc pentrulegături tehnologii fără fir (wireless) sau fibră optică.

Page 52: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareTipuri de reţele

4. Reţele academice (CAN - Campus Area Network)reţele de LAN-uri interconectate, asemănatoare cu cele de tip MAN, dar ele se extind pe o zonă geografică limitată, de exemplu a unei universităţi; face legătura între diferite clădiriale campusului universitar: departamentele academice, biblioteca universitară, căminul studenţesc.

5. Reţele mari (WAN – Wide Area Network) – lanivelul regiunilor sauţărilor (distanţa dintre noduri de sute dekm);

6. Interconectări de reţele mari – la nivelulcontinentelor sau chiar intercontinentale (distanţa între noduripână la zeci de mii de km).

Page 53: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareReţele publice

Reţele publice( PDN - Public Data Networks ) -lucrează la nivelul unei regiuni sau la nivel mondial si au accesla diverse reţele locale; permit accesul liber la resursele şi informaţiile din reţea.Exemple:

- INTERNET (E-mail -poşta electronică, WWW-World Wide Web)

- USENET si EUNET (poşta electronică şi circulaţiaştirilor)

- CSNET si ARPANET (cercetareştiinţifică)- BITNET (informaţii în diverse domenii).- RoEduNet (TheRomanianEducationNetwork) –

reţeaua educaţională a României.

Page 54: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareReţele de socializare

� O reţea de socializareeste o reţea de persoane cu scopuricomune, cum ar fi o reţea de studenţi, de iubitori de muzică sau de sport. În ultimii ani printr-o reţea de socializare (socială) se înţelegedeseorişi o reţea (informaţională) de utilizatori Internet, bazată peanumite site-uri WEB la care utilizatorii se pot înscrie şi pot interacţiona cu alţi utilizatori, deja înscrişi. Astfel, membrii uneireţele sociale sunt legaţi între ei în mod informal, fără obligaţii.� Pe lângă avantajele acestor reţele (întrajutorarea membrilor, formarea de noi cunoştinţe şi prieteni, răspândirea rapidă a ştirilor)aceste reţele ascundşi potenţiale pericole deoarece, de obicei, nu se declară explicit care este sursa informaţiilor, cine este furnizorul de servicii, şi nici dacă acesta intenţionează să utilizeze informaţiile şi în alte scopuri. De multe ori chiar, ştergerea informaţiilor introdusebenevol purşi simplu nu este prevăzută, ele rămânând înregistratepermanent chiar dacă sunt greşite sau devin cu timpul depăşite. Aici lipsa de reglementări clare deschide poarta pentru abuzurigrave asupradatelorprivate sauchiarsecrete ale utilizatorilor.

Page 55: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareReţele de socializare

� Cele mai cunoscute reţele web sociale:FACEBOOK - circa 750 mil. membri (septembrie 2011) în toată

lumea: un serviciu de social networking lansat în februarie 2004. Un utilizator poate introduce mai multe date cu caracter personal, poate să adauge alţi utilizatori ca prieteni. Se pot schimba mesaje, inclusiv notificări automate. Utilizatorii Facebook trebuie să se înregistreze înainte de utilizarea site-ului. În plus, utilizatorii se pot alătura în grupuri de utilizatori cu acelaşi interes, de exemplu locul de muncă, şcoală sau colegiu, sau alte caracteristici. Facebook a fost fondat de Mark Zuckerberg, cu colegi de cameră de la colegiu şi a fost iniţial limitat de fondatori pentru studenţi de la Harvard, dar s-a extins rapid şi la alte colegii din zona Boston: Ivy League, şi Universitatea Stanford pentru a deveni, în prezent, reţea mondială. LinkedIn - pentru managementul cariereişi relaţii profesionale.TWITTER - circa 20 - 25 mil. membri (iulie 2009) - pentru

răspândirea rapidă, în mase, a unorştiri textuale scurte.YouTube - pentru informaţii de tip clip video.

Page 56: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareTopologii de reţele locale

� Modelul matematic al unei reţele de calculatoare este un graf ale cărui noduri reprezintă calculatoarele iar arcele arată liniile de comunicaţie. Legăturile efective se realizează prin cabluri electrice, prin fibre optice sau prin unde radio (wireless). Între ţări şi continente se utilizează, ca intermediari în sistemul de emisie-recepţie, sateliţii artificiali.

� Structura unei reţele de calculatoare este dată de modul de conectare a staţiilor de lucru faţă de Server. Modul de conectare va determinatraseulpe care va circula informaţiaîn reţea, prin urmare o structură a comunicaţiilor în reţea.

� In general, pentru reţelele LAN, există trei tipuri de topologii (structuri):

Page 57: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareTopologii de reţele locale

� TopologiaBus (magistrală) - are o fiabilitate sporită, viteză mare de transmisie;

Page 58: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareTopologii de reţele locale

� TopologiaRing (inel) - permite ca staţiile de lucru să fie “egale” între ele;

Page 59: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareTopologii de reţele locale

� Topologia Star (stea) - oferă o vitezămare de comunicaţie, fiind destinată aplicaţiilor în timp real.

Page 60: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareMediul Internet

� Mediul Internet este un ansamblu de reţele la nivel mondial ce realizează conectarea a milioane de calculatoare:

- calculatoare guvernamentaleşi ale instituţiilor naţiunilor dinîntreaga lume;

- calculatoare ale miilor de universităţi şi şcoli;

- calculatoare ale marilor firme (Microsoft, IBM, Digital);

- sisteme de calcul ale unororganizaţii și fundaţii ştiinţifice, culturale, sociale;

- calculatoare ale marilor agenţii de presă şi de televiziune;

- calculatoare ale marilor edituri din lume;

- calculatoare ale milioanelor de utilizatoridin întreaga lume.

Page 61: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareMediul Internet

� Din punct de vedere arhitectural, mediul Internet este de fapt o reţea gigantică de reţele de calculatoarerăspândităla nivel mondial şi care înglobează diverse produsehardwareşi software ce gestionează o mare colecţie de baze de datecare conţin informa ţii şi servicii de toatetipurile , acestea fiind accesibile de la orice calculator(terminal) conectat la reţea în orice locşi la orice moment.

� Mediul Internet este cel mai mare sistem informatic dinlume, perfect legalşi în multe cazuri gratuit.

Page 62: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareIntranet şi Extranet

� Intranet – reţele particulare ale unor companii, protejate de accesul din exterior. Intranetul nu implică neapărat şi conectarea la reţeaua publică globală Internet.

Într-un Intranet toate calculatoarele cooperează în reţea, indiferent dacă sunt staţii de lucru, servere, aplicaţii sau baze de date, obţinându-se astfel un sistem robust de care beneficiază întreaga întreprindere.

� Extranet – reţele externe companiei, create pentru a fi utilizate de furnizori sau clienţi. Folosesc tehnologia Internet.

Page 63: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareMediul Internet în universităţi

� În România, dupa 1990, reţeauaInternet a cunoscut o expansiune deosebită prin apariţia diverselor legături interne si internaţionale, constituite în diverse reţele. La început au apărut reţeaua din mediul universitar (nodul central fiindUPB - Universitatea Politehnică Bucuresti) si reţeaua dinmediul cercetării (nodul central fiindICI - Institutul de Cercetări în Informatică).� Reteaua localaUPB este nodul central al reţeleiRoEduNet(TheRomanianEducationNetwork) la care sunt conectatereţele din peste 50 instituţii de învăţământşi de cultură dinBucureşti şi din ţară. În Timişoara, nodul RoEduNet este la UPT.� În prezent, toate universităţile din ţară au reţele locale conectate la reţeauaInternet .

Page 64: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareWWW – World Wide Web

� Termenul World Wide Web (abreviat WWW , sau pur şi simplu Web) defineşte un spaţiu informa ţional, desfăşurat cu ajutorul Internetului. Informaţiile prezente în diferite locaţii pot fi regăsite cu ajutorul unui sistem numit hipertext fiind identificate prin intermediul unei adrese standard numită URL(Uniform Resource Locator). � Hipertextul este prelucrat (parcurs) cu ajutorul unui program numit browser, care descarcă paginile web de pe un server webşi le afişează pe un terminal.� Web-ul a apărut în 1989 la CERN, Centrul European de Cercetări Nucleare (Elveţia). Propunerea iniţială, de creare a unei colecţii de documente având legături între ele a fost făcută de Tim Berners-Lee în martie 1989.

Page 65: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareWWW – World Wide Web

� WWW este un serviciude informare şi documentare. Până la apariţia acestor servicii, singura modalitate de a obţine informaţii din reţeaua Internet era serviciul FTP care permite transferarea fişierelor de pe un calculator din reţea pe propriul calculator. Această metodă presupune însă să se cunoască adresa serverului FTP pe care se găseşte fişierul. Serviciul FTP permite unui utilizator să listeze numele fişierelor de pe calculatorul de la distanţă şi să obţină o copie a acestor fişiere, dar nu îi furnizează informaţii despre formatul sau conţinutul lor.

Page 66: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareWWW – World Wide Web

� Serviciul WWW este, din 1995, principalul instrument de informare şi documentare pe Internet fiind astăzi motorul dezvoltării reţelei Internet.� În prezent, WWW foloseşte conceptul de hipermedia (extensie a hipertextului cu sunete şi imagini) pentru a lega o colecţie de sute de milioane de documente cu informaţii ce sunt păstrate pe calculatoare răspândite în toată lumea. � Hipertextul este o metodă de regăsire nesecvenţială a unui text de document, urmărind nişte căi de asociere prin document cu ajutorul unor legături predefinite sau create de utilizator. În cadrul acestor legături, se evidenţiază cuvinte din document care permit trecerea imediată la alte documente ce conţin texte corelate.

Page 67: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareWWW – World Wide Web

La baza funcţionării Web-ului, stau 3 standarde, respectiv:� Uniform Resource Identifier (URI ), sistemul universal de identificare a resurselor, folosit pentru a identifica o pagină web;� HyperText Transfer Protocol (HTTP), stiva de protocoale OSI, prin care comunică între ele serverul şi browserul;� HyperText Markup Language (HTML), standardul de definire şi prezentare a unei pagini web. Este, de fapt, limbajul de descriere a paginilor disponibile pe serverele Web.

Page 68: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareWWW – World Wide Web

� Programul de navigare (browser-ul), aduce pagina folosindu-se de URL (Uniform Resource Locator) şi HTTP, o interpretează conform formatării paginii (hipertext) şi o prezintă utilizatorului pe un calculator terminal.

URL – Adresă uniformă pentru localizarea resursei - reprezintă o referinţă (adresă) de identificare a resursei.

� Dintr-un punct de vedere, Web-ul funcţionează pe principiul client-server, browser-ul fiind aplicaţia client iar serverul HTTP (serverul web) fiind aplicaţia server.

� Pentru a putea interpreta şi reda informaţiile sub forma hipertextului, browserul apelează la standardul de limbaj HTML, definit încă de la începutul dezvoltării web-ului.

Page 69: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareWWW – World Wide Web

� Browser-ul este un program cu ajutorul căruia se poate “naviga” prin Web – adică se pot vizualiza documente plasate pe diferite calculatoare conectate prin Internet la reţeaua WWW.� Browser-ul este alcătuit dintr-un set de programe care permit manevrarea informaţiilor bazate pe text şi elemente de grafică şi rularea unor programe incluse în documentele accesate.� Cele mai cunoscute programe de navigareWeb sunt:

INTERNET EXPLORERMOZILLA FIREFOXOPERANETSCAPE NAVIGATOR

Page 70: Structura calculator.pdf

Reţele de calculatoareWWW – World Wide Web

� Un browser are o casetă de text unde utilizatorul introduce adresa documentuluidorit. În cazul în care utilizatorul nu cunoaşte adresa exactă de identificare a documentului (URL-ul), acesta poate introduce un text semnificativ pe care documentul ar trebui să îl conţină.

� Browser-ul transmite acest text unor aplicaţii speciale existente în Web, programe numite motoare de căutare(GOOGLE, YAHOO) .

� Motoarele de căutare caută respectivul text în multitudinea de documente existente, oferind ca rezultat o listă de adrese ale unor documente care conţin respectiva “cheie” de căutare.

� Utilizatorul va alege, eventual prin încercări, locaţia dorită.

Page 71: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelorDispozitive de calcul simple

� John Napier (1550-1617) a inventat un dispozitiv cu bastonaşe prismaticepe care erau înscrise produsele cu 1,2,...,9 ale cifrelor de la 1 la 9 pentru simplificarea înmulţirii.� E. Gunter (1581-1626) a construit scara logaritmică, reducând înmulţirea a două numere la operaţia de adunare a două segmente prin folosirea formulei

log(a x b)=log(a)+log(b).� E. Wingate (1593-1656) a perfectionat scara logaritmică cu două rigle gradatecare pot aluneca una de-a lungul celeilalte, creând rigla logaritmică ce se mai foloseste şi astăzi.De remarcat că dispozitivele amintite mai sus nu efectuează adunări şi necesită operare exclusiv manuală.

Page 72: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelorDispozitive de calcul simple

� În 1642, la 19 ani, Blaise Pascal(1623-1662) a inventat o maşină de adunat mecanică pentru a-şi ajuta tatăl, care era administrator financiar. Maşina consta din şase cilindri ce aveau reprezentate cifrele 0,1,...,9 pe câte o bandă. Ea înlocuia munca a 6 contabili. Lucra în sistemul zecimal folosind roţi dinţate cu câte 10 dinţi fiecare, angrenate în diferite moduri. Maşina, denumită „Pascalina”, realiza operaţiile de adunare, de scădere, de înmulţire si împărţire; interesant este faptul că,în afară de adunare, celelalte operaţii se realizau utilizându-se tehnici complementare, (transformarea scăderilor în adunări, operaţiile de înmulţire si împărţire erau implementate prin serii de adunări, respectiv scăderi repetate) foarte asemănătoare cu cele utilizate în primele calculatoarele moderne. Maşina a fost utilizată pâna la mijlocul secolului al XIX-lea.

Page 73: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelorDispozitive de calcul simple

�Maşina lui Pascal a fost simplificată de Lepine (1725), iar în 1851, V. Schilt a prezentat la Londra o masină de adunat în care cifrele se înscriau pe clape.�Gottfried von Leibniz (1646-1716) a construit maşini de adunat si înmulţit (1694, 1704) inventând un cilindru suplimentar care permitea repetarea adunărilor în vederea efectuării unei înmulţiri (antrenorul). Leibniz, fiind nemultumit de mecanica fină din vremea sa, a preferat sa caute un sistem de numeraţie mult simplificat care să înlăture handicapul tehnicii. Astfel el înlocuieştesistemul zecimal de numeraţie cu sistemul binar, care este şi astăzi baza prelucrării electronice a datelor. Dispozitivele de calcul descrise de el pentru efectuarea celor patru operaţii aritmetice au aplicaţii şi în prezent.�Thomas de Colmara creat, în 1820, prima masină de adunat si înmultit care a intrat în viata economică.

Page 74: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelorDispozitive de calcul simple

� În anul 1823 matematicianul englez Charles Babbage (1791-1871) a elaborat proiectul unei maşini analitice de calcul. Aceastămaşină, realizată cu mijloace mecanice,constă dintr-o “magazie” pentru depozitarea datelor (memorie), o “moară” pentru efectuarea calculelor (unitate de prelucrare), dispozitive de intrare a datelor (unitate de intrare) şi respectiv dispozitive pentru extragerea rezultatelor (dispozitive de ieşire). Aceastămaşină poate fi considerată ca fiind primul computer în sensul modern al cuvântului, adicăo maşină a cărei funcţionare este controlată de instrucţiuniintroduse de către utilizator. �În anul 1854 matematicianul George Boole, publicărezultatele cercetărilor sale asupra logicii simbolice (inventânt Algebra booleană prin introducerea noţiunilor de TRUE si FALSE), care stau şi la baza ştiinţei calculatoarelor.

Page 75: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelorDispozitive de calcul simple

� P. L. Cebîsev (1821-1894) a construit o masină de adunat şi înmulţit cu mişcare continuă, care semnala sonor momentul de stopare a manivelei.� Viteza de lucru a acestor maşini va creşte până la câteva zeci de operaţii pe secundă prin înlocuirea învârtirii manuale a manivelei cu operatii electrice.� În 1890 este realizată prima maşină de perforat cartele, pe baza cărora se realizează, în SUA, maşini electromecanice de calcul cu cartele perforate, care pot efectua calcule asupra datelor conţinute pe cartele, pe baza unui program dinainte specificat (program cablat). Aceasta maşină a fost folosităpentru prelucrarea datelor unui recensământ din SUA, reducând timpul de calcul de la 10 ani la 2,5 ani. Constructorul acestor maşini a pus, ulterior, bazele companiei IBM (International Business Machines).

Page 76: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor� La expozitia de la Paris din anul 1920, Torres y Quevedoa prezentat o maşină care efectua înmulţiri si împărţiri, numerele fiind introduse prin apăsarea pe clape.

�În prima jumătate a secolului al XX-lea au fost inventate maşinile analogice care transformau o problemă matematică (teoretică sau practică) într-una bazată pe mărimi fizice (segmente, unghiuri, intensitatea curentului electric, variaţii de potential) pe baza unei analogii. În final se obţinea un rezultat aproximativ dar convenabil din punct de vedere practic. Un exemplu de transpunere a unei probleme numerice în termeni analogici este reducerea înmulţirii a două numere la adunarea a două segmente folosind scara logaritmică.

Page 77: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor

� În 1938, Konrad Zuse (Germania) a inventat un calculator realizat cu relee electromecanice: Z3. Acest calculator a fost primul care a folosit sistemul binar în loc de cel zecimal.

� Tot în această perioadă (1937), Howard Aiken, de la Universitatea Harvard a propus Calculatorul cu secvenţă de Comandă Automată, bazat pe o combinaţie între ideile lui Babbage si calculatoarele electromecanice, produse de firma IBM. Construcţia acestuia a început în anul 1939 şi s-a terminat în anul 1944, fiind denumit Mark I . El a fost realizatdin comutatoare şi relee.

� În 1947, a apărut Mark II , realizat cu componente electronice.

Page 78: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor� 1942-1945s-a realizat primul calculator electronic numeric, ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) la Universitatea din Pennsylvania.

- conţinea 20000 de tuburi electronice;- ocupa o suprafaţă de 160 m2 şi avea o greutate de 30 de

tone;- viteza de prelucrare a datelor era de 5000 operaţii/secundă;- introducerea programelorşi a datelor se făcea de la 40 de

panouri cu fişe (programe cablate) şi dura câteva zile.Tuburile arse se depistau prin programe de test care, rulate pentru anumite date, trebuiau să furnizeze nişte rezultate cunoscute.

Page 79: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor� 1946– John von Neumann publică în SUA, proiectul unui calculator numit EDVAC (Electronic Discrete Variabile Automatic Computer), bazat pe utilizarea sistemului binar pentru reprezentarea informaţiilor.

- Programele şi datele erau memorate împreună, în memoria internă a calculatorului.

- Instrucţiunile se prelucrau secvenţial, în ordinea înregistrării lor în memorie, sub controlul unui dispozitiv de comandă.

Ideile cuprinse în acest proiect au reprezentat principiile pe baza cărora s-au realizat marea majoritate a calculatoarelor produse până astăzi şi care se şi numesc calculatoare de tip “von Neumann”.John von Neumann este considerat părintele calculatorului modern.

Page 80: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelorCalculator de tip “von Neumann”

1) Un mediu de intrare, prin intermediul căruia să se poatăintroduce un număr nelimitat de operanzi şi instrucţiuni .

2) O memorie, din care să se citească instrucţiunile şi operanzii şi în care să se poatămemora rezultatele.

3) O secţiune de calcul, capabilă sa efectueze operaţii aritmetice şi logice, asupra operanzilor din memorie.

4) Un mediu de ieşire, prin intermediul căruia sa poată fiobţinute de către utilizator un număr nelimitat de rezultate .

5) O unitate de comandă , capabilă sa interpreteze instrucţiunile obţinute din memorie si capabilă sa selecteze diferite moduri de desfăşurare a activităţii calculatorului pe baza rezultatelor calculelor .

Page 81: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor

� 1949– s-a construit primul calculator de tip “von Neumann”,la Universitatea Cambridge (Anglia).

� 1951– a fost livrat primul calculator destinat comercializării de către firma Sperry Rand, numit UNIVAC-1 (Universal Automatic Computer).

� 1953 - 1957în România, la Institutul de Fizică Atomică din Bucureşti s-a elaborat şi s-a construit primul calculator românesc, numit CIFA-1 .

� 1959– la Timişoara, s-a finalizat un prim calculator cu tuburi electronice, numit MECIPT-1 (Maşină Electronică de Calcul a Institutului Politehnic Timişoara). Peste câţiva ani s-a pus în funcţiune varianta cu tranzitoare, MECIPT-2 .

Page 82: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor Generaţii de calculatoare

� Generaţia 1 (1946-1956)

- tuburi electronice pentru circuitele logice;

- tambur magnetic rotativ pentru memorie(10 Koct.);

- viteza de lucru mică: câteva mii de operaţii/secundă;

- programare în cod maşină şi apoi în limbaje de asamblare;

- nu exista sistem de operare ci numai câteva programe simple care permiteau operarea calculatorului;

- aplicaţii: calcule ştiinţifice, evidenţă contabilă;

- calculatoare româneşti: CIFA, MECIPT, DACCIC-1.

Page 83: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor Generaţii de calculatoare

� Generaţia 2 (1957-1963)

- tehnologie cu tranzistoare şi diode semiconductoare;

- memorie internă realizată din inele de ferite, de max 32 Koct., mult mai rapidă;

- viteza de lucru de 200.000 operaţii/secundă;

- echipamente periferice (cu cartele perforate, imprimante) care lucrează simultan cu unitatea centrală;

- primele sisteme de operare;

- primele limbaje de nivel înalt (Fortran, Cobol, Algol) ;

Page 84: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor Generaţii de calculatoare

� Generaţia 3 (1964-1981)

- tehnologie cu circuite integrate (circuite miniaturizate cu funcţii complexe);

- memorii interne cu semiconductoare, rapide şi de mare capacitate (până la 2 Moct.);

- discuri magnetice ca suporturi pentru memoria externă, de capacitate medie şi mare (zeci sau sute de Moct.);

- sisteme de operare evoluate;

- se dezvoltă limbajele vechi şi apar noi limbaje (PL/I, Lisp, Basic, Pascal, C);

- apar microcalculatoarele;

Page 85: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor Generaţii de calculatoare

� Generaţia 4 (1982-1989)- se folosesc circuite integrate pe scară largă (LSI) şi foarte

largă (VLSI), ajungând la 1 milion de tranzistoare pe un circuit integrat;

- memorie internă cu circuite integrate rapide şi de mare capacitate de zeci de Moct.;

- se perfecţionează echipamentele periferice;- apar echipamente noi (mouse, scanner, discuri optice);- apar noi tipuri de limbaje (concurente, orientate pe obiecte),

sisteme software pentru baze de date, medii de programare integrate, aplicaţii de proiectare asistată de calculator;

Page 86: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor Generaţii de calculatoare

� Generaţia 5 (1990 -)

- este generaţia inteligenţei artificiale, fiind în principal pusă în evidenţă printr-un proiect japonez de cercetare pentru o nouă generaţie de calculatoare.

- se folosesc circuite VLSI (echivalentul a 1 milion tranzistoare pe chip), atingându-se o viteză de lucru foarte mare;

- apare programarea logică, bazată pe implementarea unor mecanisme de deducţie pornind de la anumite “axiome” cunoscute, al cărui reprezentant este limbajul Prolog.

Page 87: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelorGeneraţii de calculatoare

�Obiectivele proiectului japonez :

�viteze foarte mari de calcul

�interfeţe om-calculator naturale (voce, imagine)

�mai multe aplicaţii de inteligenţă artificială

�arhitecturi paralele de calcul

Ce nu s-a prevăzut:

�dezvoltarea sistemelor bazate pe microprocesoare

�dezvoltarea reţelelor de calculatoare

�dezvoltarea sistemelor si a aplicaţiilor distribuite(aplicaţii pe Internet)şi a Internetului în general.

Page 88: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor Supercalculatoare

� Cel mai rapid calculator este considerat astăzi supercomputerul K computer, SPARC64, Fujitsu, Japonia.� Calculatorul care a fost anul trecut pe primul loc,Jaguar Cray XT5-HErealizat în 2009 de firma Cray inc., este acum pelocul 3.

� Firma IBM care a dominat topurile mondiale de supercalculatoare în ultimii ani, are primul reprezentant abia pe locul 10;- totuşi, în TOP 100 sunt 18 supercomputere IBM;- iar în TOP 500 sunt 212 de sisteme IBM care însumează 42

% din puterea de calcul combinată a întregii liste.

Page 89: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor

Grigore Moisil spunea: "Calculatorul nu rezolvă probleme, cum se spune. Problemele le rezolvă omul, dar în rezolvarea lor omul se serveşte nu numai de toc şi hârtie, ci şi de calculator", subliniind faptul că un calculator este un instrument de lucruşi nu o "inteligenţă" de sine stătătoare. De altfel, acest principiu nu s-a schimbat nici chiar în noul domeniu al inteligentei artificiale, unde calculatorul poate fi făcut să "înveţe" lucruri noi pe baza anumitor informaţii furnizate, împreună cu nişte reguli de deducţie, dar în ultimă instanţă omul este cel care a implementat aceste mecanisme. Asadar, un calculator este (deocamdată) atât de "inteligent" cât îl facem noi să fie.

Page 90: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor Microcalculatoare-microprocesoare

� 1971– firma Intel realizează primul microprocesor, numit Intel 4004, pe 4 biţi. Ideea încapsulării într-un singur circuit LSI (Large Scale Integration) a dispozitivului de comandă şi a dispozitivului aritmetic şi logic a aparţinut lui M.E. Hoff de la firma Intel.� 1973– societatea franceză R2E construieşte primul microcalculator numit MICRA L, ce utilizează microprocesorul Intel 8008 (pe 8 biţi).� 1975– S. Wozniak, angajat al firmei Hewlett-Packard, împreună cu S. Jobs, construieşte microcalculatorul Apple I şi introduce noţiunea de calculator personal. Apare şi Apple II , care are mare succes în rândul utilizatorilor. �1974– microprocesorul Intel 8080 inaugurează a doua generaţie de microprocesoare, mult mai rapide şi de uz mai general. Sunt produse şi de firma Zilog (familia Z80).

Page 91: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor Microcalculatoarele compatibile IBM PC

� 1978– apare microprocesorul pe 16 biţi Intel 8086, primul reprezentant al familiei notate I 80x86.

� 1981 – firma IBM realizează calculatorul personal IBM PC (Personal Computer) cu microprocesorul I 8088. Întrucât firma IBM a făcut publice specificaţiile tehnice ale microcalculatorului IBM PC, marea majoritate a firmelor producătoare au început să fabrice calculatoare compatibile IBM PC.

Fiecare nouă generaţie de calculatoare IBM PC realizată cu o altă variantă de microprocesor din familia I80x86 a păstrat compatibilitatea cu varianta anterioară.

Page 92: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor Microcalculatoarele compatibile IBM PC

Principalele modelesunt:� IBM PC/XT (eXtended Technology)- microprocesor de bază I8088, I 8086, pe 8 biţi, la frecvenţa de

4,77 MHz;

- viteza: 330.000 operaţii/secundă;

- memorie internă (RAM): 640 Koct., expandată la 1 Moct.;

� IBM PC/AT (Advansed Technology) – 286

- microprocesor de bază: I 80286 (1982) pe 16 biţi, la frecvenţe de 6-25 MHz;

- viteza: peste 1 milion de operaţii/secundă;

- memoria internă (RAM): 1 Moct. extinsă până la 10 Moct;

Page 93: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor Microcalculatoarele compatibile IBM PC

� IBM PC/AT – 386- microprocesor pe 32 de biţi, I 80386 DX (1985) şi I 80386 SX

(1988), la frecvenţe de 16-33 MHz;- viteza: 6 milioane operaţii/secundă (la DX)

2,5 milioane operaţii/secundă (la SX); - memorie internă (RAM): minim 2 Moct. cu posibilităţi de

extensie; - memorie rapidă de tip cache;� IBM PC/AT – 486- microprocesor pe 32 de biţi, I 80486 DX (1989) şi I 80486 SX

(1991), la frecvenţe de 20-40 MHz;- viteza: 20-80 milioane operaţii/secundă;

- unitate de CD-ROM sau disc optic, plăci multimedia.

Page 94: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor Microcalculatoarele compatibile IBM PC

� IBM PC/PENTIUM

- microprocesor pe 64 de biţi: I 80586 (1993), la frecvenţa de ordinul GHz;

- memorie internă de ordinul Goct.;

- hard disc: zeci sau sute de Goct.;

- viteza: peste 100 milioane operaţii/secundă;

- poate să decodifice şi să execute două instrucţiuni în acelaşi timp;

- încorporează, în variante îmbunătăţite şi mai performante toate facilităţile şi echipamentele din variantele anterioare.

Page 95: Structura calculator.pdf

Scurt istoric al calculatoarelor Microcalculatoarele compatibile IBM PC

�Creşterea vitezei calculatoarelor este determinată de:

- creşterea frecvenţei de lucru: 4,77MHz – 3,8GHz;

- dimensiunea registrelor interne şi dimensiunea magistralei de date(8, 16, 32 sau 64 de biţi);

- prezenţa în configuraţie a coprocesorului matematic (I 80x87). Începând cu varianta I 80486, funcţiile coprocesorului sunt incluse în microprocesorul de bază.

�Principalul concurent al lui Intel privind microprocesoarele este AMD (Advanced M icro Devices Inc.): Opteron, Athlon 64.

� Firma Apple contină să fabrice şi ea calculatoare personale destul de apreciate, de tip Mac Intoch, bazate, la început, pe microprocesoarele din familia Motorola 68xxx iar în prezent, tot pe microprocesoare Intel.