3

Cuprins

Introducere 4

Curs 1. Sisteme electronice de calcul 5 Curs 2. Structura şi principiul de funcţionare al unui

calculator electronic numeric 9

Curs 3. Organizarea datelor 15 Curs 4. Sisteme de fişiere. Încărcarea sistemului de operare 19 Curs 5. Limbaj de comandă. Operaţii DOS 23 Curs 6. Windows – Aspecte generale 27

6.1. Noţiuni generale 27 6.2. Elemente de utilizare Windows 28

Curs 7. Windows - versiuni 35 Curs 8. Calculatorul compatibil IBM-PC. Placa de bază 45 Curs 9. Calculatorul compatibil IBM-PC. Unitatea de

comandă 51

Curs 10. Calculatorul compatibil IBM-PC. Memoria internă 55 Curs 11. Calculatorul compatibil IBM-PC. Magistralele 63 Curs 12. Calculatorul compatibil IBM-PC. Echipamente

periferice 69

Curs 13. Calculatorul compatibil IBM-PC. Alte periferice 79 Curs 14. Sisteme de numeraţie. Elemente de logică

matematică. 87

Bibliografie 91 Anexa 1. Test de verificare a cunoştinţelor 93 Anexa 2. Explicarea simbolurilor din curs 97

4

INTRODUCERE

„Modul cum culegi, administrezi şi foloseşti informaţia fac din tine un câştigător sau un înfrânt în viaţă", în această manieră sintetizează Bill Gates rolul tehnologiei şi informaţiei. Cartea de faţă, încearcă să prezinte câteva aspecte teoretice şi practice ale utilizării sistemelor electronice de calcul astfel încât utilizatorul obişnuit să fie capabil de a rezolva singur măcar o parte din problemele ce pot apărea, fără a apela la ajutor de specialitate.

În capitolul 1 sunt prezentate câteva date referitoare la evoluţia sistemelor de calcul începând cu cel mai vechi calculator numeric (abacul) şi terminând cu sistemele cu care se lucrează la ora actuală.

Capitolul 2 încearcă să familiarizeze cititorul cu noţiunea de calculator şi sistem de calcul, precum şi modul de funcţionare al acestuia. Sunt descrise noţiunile de hardware şi software.

În al treilea capitol sunt prezentate modalităţile de organizare a datelor ăn fişiere, precum şi gruparea acestora în directoare. Finalul capitolului este rezervat operaţiei de formatare a discurilor, adică de pregătire a lui pentru a stoca date.

Capitolul 4 prezintă două din sistemele de fişiere utilizate la ora actuală, precum şi operaţia ce are loc la fiecare pornire a sistemului de calcul şi anume încărcarea acestuia. Este prezentată încărcarea MS DOS-ului, aceasta fiind cea mai simplă operaţie de acest gen, referindu-ne la sisteme de operare.

Capitolul 5 conţine elemente referitoare la modul de execuţie al unei comenzi, precum şi operaţiile de bază cu fişiere şi directoare.

Capitolele 6 şi 7 sunt rezervate interfeţei grafice utilizator Windows. S-a tratat mai pe larg interfaţa grafică Windows ’95, aceasta fiind prima care a oferit ceva cu adevărat deosebit pentru utilizatori. În concluzie, primul dintre ele prezintă noţiuni generale ale acestuia precum şi câteva elemente de utilizare, iar următorul versiunile de Windows apărute ulterior, de la 98 la Vista.

În capitolele 8-13 sunt prezentate elementele componente ale unui sistem de calcul, începând cu placa de bază, microprocesorul, memoria internă şi terminând cu echipamentele periferice, fără de care utilizatorul nu ar avea acces la calculator. Sunt detaliate funcţiile şi caracteristicile acestor componente hardware, elemente care pot duce la alegerea unei configuraţii adecvate şi la detectarea eventualelor probleme ce pot apărea.

Ultimul capitol conţine elemente referitoare la sisteme de numeraţie, începând cu caracteristicile acestora şi continuând cu câteva sisteme utilizate. În final, sunt prezentate câteva elemente de logică matematică.

5

CURS 1.

SISTEME ELECTRONICE DE CALCUL Cuvinte cheie: informaţie, sistem de calcul, John von Neumann Rezumat. În acest capitol sunt prezentate pe scurt câteva repere în evoluţia tehnologiei informaţiei şi comunicării. Pentru început sunt prezentate principiile definite de John von Neumann în construcţia sistemelor de calcul, precum şi o clasificare a acestora, începând de la cel mai simplu, PC-ul, până la supercalculatoare.

Cuvântul informaţie este preluat din limba latină (informatio) prin intermediul celei franceze (information). În afara înţelesurilor din limbajul comun, el are şi alte sensuri, atribuite fie prin definirea sa ca termen (ştiinţific sau tehnic) fie ca şi concept în cadrul unor ramuri ale filosofiei sau al unor ştiinţe şi tehnologii al căror obiect de studiu este.

Definiţie (conform dicţionarului de informatică): Informatica este o „activitate pluridisciplinară, având ca scop iniţial

elaborarea de noi metode, inclusiv sisteme automate pentru distribuirea informaţiei tehnico-ştiinţifice, studiind procesele de comunicaţie în colectivităţile ştiinţifice şi industriale şi urmărind dezvoltarea unor tehnice şi sisteme pentru organizarea, memorarea şi distribuirea mai eficientă a informaţiei.”

Dincolo de această definiţie, care pentru foarte multă lume poate părea extrem de complexă, informatica, constituie una din marile realizări ale ştiinţei şi tehnicii. Ea joacă un rol din ce în ce mai important în cunoaşterea şi implementarea celor mai noi descoperiri în domeniile ştiinţei şi tehnicii, în conducerea societăţilor, etc., având un impact din ce în ce mai profund în toate domeniile de activitate.

Informatica se conturează ca o ştiinţă de sine stătătoare, specificul ei gravitând în jurul noţiunii de informaţie, semnificaţia ei materializându-se printr-un instrument fizic şi anume calculatorul electronic.

Din timpurile cele mai vechi, oamenii au folosit unelte şi tehnici care să-i ajute în a realiza calcule cu mai multă acurateţe, să efectueze măsurători mai precise, să facă însemnări care să se poată păstra mai mult timp, să transmită cu mai multă precizie. Ei au folosit în acest scop diferite unelte, de exemplu, rigle, cântare, ceasuri, etc.

Calculatorul nu e decât cel mai nou din acest şir lung de maşini de calculat şi de înregistrat. Tot ceea ce fac de fapt calculatoarele este de a calcula mult mai rapid, de a înmagazina şi reda datele.

John von Neumann a lansat ideea programului înregistrat, pentru care o maşină de calcul trebuie să fie dotată cu un dispozitiv de memorare a datelor şi comenzilor şi care trebuie să lucreze cu o viteză mare şi să permită înregistrarea simplă şi rapidă a informaţiilor. Astfel, au apărut noţiunile de algoritm de rezolvare a unei probleme şi programul de prelucrare a algoritmului, a secvenţelor de comenzi şi memorare date.

John von Neumann a recomandat constructorilor de calculatoare 3 principii

6

care să fie utilizate la realizarea unor calculatoare complexe şi rapide: - programele şi datele trebuie să fie codificate sub formă binară; - programele şi datele trebuie păstrate în memoria calculatorului;

- trebuie să existe o unitate centrală de prelucrare care trebuie să poată extrage, decodifica şi executa instrucţiunile programului.

TTIIPPUURRII DDEE SSIISSTTEEMMEE DDEE CCAALLCCUULL

În evaluarea unui sistem de calcul sunt luate în discuţie următoarele

performanţe: • dimensiunea memoriei interne; • viteza de prelucrare; • numărul de procesoare; • dimensiunea memoriei externe; • numărul maxim de utilizatori; • costul.

Calculatoarele se clasifică după mai multe criterii: • domeniul de utilizare; • modul de reprezentare a datelor; • performanţe.

În funcţie de domeniul de utilizare, există două tipuri de calculatoare: • calculatoare specializate care pot fi folosite numai pentru rezolvarea unui domeniu restrâns de probleme; • calculatoare universale care asigură rezolvarea unei game foarte variate de probleme cu ajutorul unor programe aplicative diverse.

După modul de reprezentare a datelor, calculatoarele sunt de două tipuri: • calculatoare analogice, care creează modelul matematic al unui sistem fizic real caracterizat de anumite mărimi fizice care sunt reprezentate şi manipulate cu ajutorul circuitelor electronice. Operaţiile matematice sunt reproduse cu ajutorul caracteristicilor electrice ale diferitelor elemente de circuit: rezistenţe, capacităţi, tensiuni, etc. Calculatorul este format din blocuri funcţionale care se conectează între ele pentru a rezolva problemele reale ale sistemului fizic. Datele de intrare sunt furnizate continuu cu ajutorul unor echipamente, care le preiau din sistemul fizic real. Calculatoarele analogice sunt folosite pentru conducerea unor procese sau instalaţii. • calculatoare numerice, care efectuează calculele cu informaţii reprezentate în cod binar. Prelucrarea se face pe baza unui program memorat care descrie algoritmul de lucru. Aceste sisteme sunt utilizate în diferite domenii, pentru soluţionarea unor probleme care necesită calcule laborioase cu multe date şi analiza unui mare număr de variante, într-un timp scurt.

În funcţie de performanţe, calculatoarele numerice se clasifică în:

• supercalculatoare (calculatoare mari); • mainframes (calculatoare medii); • minicalculatoare (calculatoare mici); • microcalculatoare (calculatoare micro).

O să facem o scurtă tratare a lor în ordinea inversă clasificării de mai sus, microcalculatoarele fiind cele cu care lucrează un utilizator obişnuit.

1. Microcalculatorul este cel mai simplu sistem de calcul, dotat cu un singur

7

procesor, care poate fi utilizat de un singur utilizator. În această categorie se încadrează aşa numitul calculatorul personal (Personal

Computer, PC), ce reprezintă un ansamblu de dimensiuni mici, destinat aşa cum s-a prezentat unui singur utilizator. Funcţionarea sa se bazează pe un microprocesor şi cuprinde (din punct de vedere al utilizatorului) cel puţin următoarele componente: unitatea centrală de prelucrare a datelor, tastatura pentru introducerea datelor, monitorul pentru vizualizare lor şi un dispozitiv de stocare a acestora. Este utilizat pentru activităţi curente, care nu vehiculează cantităţi mari de date şi nu pretind o rapiditate deosebită.

Primele calculatoare personale (PC-uri) au fost lansate pe piaţă în 1979, având o viteză de aproximativ 5 MHz.

2. Minicalculatorul poate fi folosit simultan de mai mulţi utilizatori (20-50 de terminale formate din tastatură şi display) şi are tot un singur procesor. Minicalculatoarele au evoluat spre superminicalculatoare (VAX, SUN), care sunt folosite ca servere de reţea.

3. Mainframe-ul este un sistem cu putere mare de calcul. Acesta poate fi utilizat simultan de foarte mulţi utilizatori şi permite conectarea mai multor sute de terminale. Este dotat cu unul sau două procesoare puternice pentru executarea calculelor şi mai multe procesoare de putere mică, pentru administrarea transferurilor de date cu memoria externă. Este folosit în aplicaţiile de gestiune economică, în întreprinderi foarte mari, în universităţi şi în agenţii guvernamentale mari. Ceea ce deosebeşte un mainframe de un superminicalculator, este capacitatea memoriei externe şi domeniul de aplicabilitate.

4. Supercalculatorul este un sistem cu o putere foarte mare de calcul. Lucrează în regim multiuser, permiţând conectarea mai multor sute de terminale. Poate avea mai multe procesoare foarte rapide pentru efectuarea calculelor şi un număr şi mai mare de procesoare mai lente, pentru administrarea transferurilor de date.

Figura 1.2. Supercalculatorul Cray 2 (1985)

Întrebări

1. Care sunt principiile recomandate de J. von Neumann pentru construcţia sistemelor de calcul ? 2. Care sunt performanţele luate în discuţie în evaluarea unui sistem de calcul ? 3. Clasificaţi sistemele de calcul după domeniul de utilizare şi modul de reprezentare a datelor. 4. Clasificaţi sistemele de calcul numerice după performanţă. 5. Prezentaţi principalele caracteristici ale microcalculatoarelor şi mainframes-urilor.

8

9

CURS 2.

STRUCTURA ŞI PRINCIPIUL DE FUNCŢIONARE

AL UNUI CALCULATOR ELECTRONIC NUMERIC

Cuvinte cheie: sistem de calcul, hardware, software, sistem de operare, aplicaţii Rezumat. Este prezentată structura fizică a calculatorului şi a sistemului de calcula, precum şi principiul de funcţionare dedus din schema anterioară. De asemenea, sunt tratate câteva elemente legate de termenii de Hardware şi Software, cu accent pe noţiuni generale legate de sistemele de operare. STRUCTURA FIZICĂ

Calculatorul este un dispozitiv electronic capabil să efectueze operaţii de prelucrare a datelor pe baza unui program.

Calculatorul propriu-zis este alcătuit din 2 componente principale: - MEMORIA INTERNĂ; - UNITATEA DE COMANDĂ.

Împreună cu echipamentele periferice (de intrare, ieşire şi intrare/ieşire), el formează un sistem electronic de calcul (figura 2.1.).

Fabricantul de calculatoare îşi vinde produsul ca având două componente: - o componentă fizică - calculatorul aşa cum a ieşit de pe banda de montaj; - o componentă logică - programe speciale livrate pe un suport de memorie externă.

Memoria Internă

Unitatea de Comandă

Echipamente periferice de

intrare

Echipamente periferice de

ieşire

Echipamente periferice de intrare/ieşire

Sistem electronic de calcul

Calculator

Figura 2.1. Sistem electronic de calcul În acest sens cele două componente formează cele două părţi fundamentale

ale oricărui sistem de calcul: - componenta fizică → HARDWARE (HARD); - partea logică → SOFTWARE (SOFT).

10

Configuraţia unui sistem de calcul este dată întotdeauna de calculatorul cu componentele sale şi echipamentele periferice conectate la acesta, la un moment dat.

PRINCIPIUL DE FUNCŢIONARE Pentru a rezolva o problemă cu ajutorul calculatorului este necesară

elaborarea unui program pentru rezolvarea problemei respective. Programul este o mulţime finită de coduri numite instrucţiuni, ce codifică

diversele operaţii prevăzute în algoritmul pentru rezolvarea problemei respective. Limbajul în care se realizează programul, deci de unde vor fi luate aceste

instrucţiuni se numeşte limbaj de programare şi reprezentare, fiind limbajul comun de conversaţie utilizator - calculator.

Algoritmul pentru rezolvarea unei probleme reprezintă metoda pentru rezolvarea problemei respective, adică etapele, paşii, în ultimă instanţă operaţiile care trebuie efectuate într-o ordine logică astfel încât pornind de la datele iniţiale să ajungem la rezultate.

Programul astfel elaborat, este introdus în memoria internă prin intermediul echipamentelor periferice de intrare.

Datorită faptului că, calculatorul lucrează intern în cod maşină apare necesitatea transformării programului utilizatorului în program cod maşină.

Unitatea de comandă este componenta care va efectua efectiv operaţiile prevăzute în programul utilizat urmând să transmită către exterior rezultatul prelucrărilor prin intermediul echipamentelor periferice de ieşire. De asemenea, există posibilitatea stocării informaţiei pe o memorie externă prin intermediul echipamentelor periferice de intrare/ieşire.

HARDWARE Sub denumirea generică de hardware se regăsesc toate componentele fizice

ale calculatorului. În linii foarte mari, elementele calculatorului sunt cele care se văd: • carcasa în care sunt conţinute componentele electronice: sursa de alimentare,

procesorul, placa de bază, memoria, etc.; • echipamente de intrare a datelor: tastatură, joystick, tabletă grafică, microfon,

scanner, cameră digitală (webcam), etc.; • echipamente de ieşire a datelor: monitor, difuzoare de sunet, imprimantă; • echipamente de intrare/ieşire: unităţi de stocare externe (HDD – unitatea de

disc fix şi FDD – unitatea de disc floppy). În funcţie de utilizarea ulterioară a calculatorului, se determină care din

componentele hardware sunt necesare. Se aleg astfel: procesorul, placa de bază, memoria, placa video şi unităţile de stocare de date, monitorul, tastatura, mouse-ul şi carcasa, după criterii specifice.

Pe lângă acestea calculatorul poate fi dotat şi cu hardware specific anumitor aplicaţii, cum ar fi plăci de achiziţie de date, de prelucrare video, de sunet, de reţea, etc.

SOFTWARE Sub denumirea de software se regăseşte orice succesiune de instrucţiuni

(coduri), care îi precizează calculatorului ce anume trebuie să facă şi cum. Există două mari categorii de software :

• software de sistem, cuprinde instrucţiuni de nivel inferior care interacţionează cu calculatorul la nivel de cod maşină. În această categorie se încadrează sistemele de operare, compilatoarele şi diferitele programe utilitare care gestionează resursele calculatorului;

11

• software de aplicaţii, cuprinde programele destinate utilizării, care se lansează şi rulează pe suportul oferit de sistemul de operare.

SISTEME DE OPERARE

Sistemul de operare este cel mai important software care rulează pe un

calculator. Fiecare calculator trebuie să dispună de un sistem de operare pentru a putea rula alte aplicaţii. Sistemul de operare execută sarcini de bază, cum ar fi: recunoaşterea datelor de intrare de la tastatură, trimiterea datelor de ieşire la monitor, gestionarea fişierelor şi directoarelor pe disc (redenumire, mutare în altă locaţie, copiere, ştergere), controlul dispozitivelor periferice, etc.

Sistemul de operare oferă o platformă software pe care pot rula alte programe numite aplicaţii, fără ca acestea să ştie ceva despre caracteristicile tehnice ale componentelor calculatorului. Deoarece majoritatea aplicaţiilor se scriu pentru sisteme de operare specifice, alegerea sistemului de operare este hotărâtoare pentru utilizarea unui calculator.

Utilizatorul interacţionează cu sistemul de operare printr-un set de comenzi. Comenzile sunt acceptate şi executate de procesorul de comenzi sau de interpretorul liniei de comandă. Acest lucru se întâmplă în sisteme de operare în care comenzile se dau în linia de comandă, cum este de exemplu DOS. În sistemele care funcţionează pe baza unei interfeţe grafice utilizator, cum este Windows, execuţia unei comenzi se lansează uzual prin selectarea cu mouse-ul a obiectului dorit pe ecran.

În concluzie, un sistem de operare este un ansamblu de programe care realizează utilizarea optimă a resurselor fizice şi logice ale unui sistem de calcul. Acest ansamblu reprezentând de fapt interfaţa utilizator-calculator.

Ca şi componente, sistemului de operare are: • nucleu (kernel); • interfaţa (shell). Nucleul sistemului de operare conţine programele care gestionează resursele

calculatorului şi controlează activitatea echipamentelor şi a programelor. Sistemul de operare asigură în principal următoarele funcţii, primele cinci menţionate în continuare, fiind realizate de nucleu:

• gestiunea resurselor fizice ale calculatorului şi a dispozitivelor periferice - Sistemul de operare ţine cont de volumul de resurse, viteza cu care lucrează fiecare resursă şi dependenţa funcţională dintre resurse. De exemplu, se alocă unui program un anumit spaţiu de memorie internă şi dispozitivul periferic prin care sunt furnizate datele necesare prelucrării;

• gestiunea operaţiilor de intrare/ieşire (la nivel fizic şi logic) - La nivel fizic sunt asigurate operaţiile de intrare/ieşire cu echipamentele periferice prin care se realizează citirea/scrierea datelor pe suportul de informaţie, acţionându-se direct asupra dispozitivului periferic. Sunt asigurate operaţiile de intrare/ieşire cu echipamentele periferice la nivel logic. Prin aceste operaţii se realizează organizarea, accesul, stocarea şi regăsirea datelor pe suportul de informaţie. Unitatea logică de acces la echipamentele periferice este fişierul;

• gestiunea datelor pe suportul de memorie externă - Programe ale sistemului de operare asigură transferul de date cu echipamentele periferice şi realizează o interfaţă între programele de aplicaţie şi sistemul de intrare–ieşire. Modulele de program care realizează transferul de date există o singură dată în sistem ca şi componente ale sistemului de operare, şi nu în fiecare program de aplicaţie care utilizează transferuri cu un

12

anumit echipament periferic; • controlul încărcării în memoria internă, punerii în funcţiune şi încetării

activităţii programelor utilizator; • sesizarea evenimentelor deosebite care apar în timpul execuţiei şi

tratarea acestor evenimente (mesaje de erori şi recomandări de rezolvare) - În timpul executării unor programe (de aplicaţie sau de sistem) pot să apară evenimente deosebite, ca de exemplu, programul solicită scrierea pe un disc flexibil, iar acesta nu este montat, scrierea la imprimantă, iar aceasta nu este conectată sau nu a fost alimentată cu hârtie, executarea unei operaţii aritmetice, iar rezultatul depăşeşte capacitatea zonei de memorie alocată, etc. Evenimentele sunt sesizate de circuitele de control ale dispozitivelor periferice şi transmise unor componente a nucleului care tratează aceste evenimente. Pentru a rezolva apariţia unor stări conflictuale între mai multe evenimente, acestea sunt grupate în clase cărora li se atribuie priorităţi;

• asigurarea interfeţei cu utilizatorul, accesul acestuia pentru controlul programului, examinarea stării sistemului. Interfeţele pot fi realizate utilizând:

- limbaj de comandă; - sistem de meniuri; - grafic cu ajutorul simbolurilor (pictogramelor). Constructiv (figura 2.2.), un sistem de operare are un nivel logic apropiat

utilizatorului cu care interferează pe baza unor comenzi transmise sistemului de operare de către utilizator (comandă = cerinţă de prelucrare) şi prin mesaje prin care sistemul de operare le transmite utilizatorului ce se referă la starea sistemului, a programelor în curs de execuţie.

Figura 2.2. Sistemul de operare – alcătuire din punct de vedere constructiv

Nivelul fizic este apropiat calculatorului cu care interferează pe baza unui

sistem de întreruperi şi derute (devieri). În principal, în cazul calculatoarelor personale există două tipuri de sisteme de operare:

- monotasking, care execută un singur program la un moment dat, realizând două funcţii de bază; - încărcarea şi execuţia programelor - asigurarea interferenţelor cu dispozitivele periferice;

- multitasking, la care nucleul sistemului de operare trebuie să asigure suplimentar partajarea timpului între programele ce se execută şi gestiunea alocării resurselor sistemului.

13

APLICAŢII Aplicaţia este un program sau un grup de programe destinate spre a fi folosite

de către utilizatorul final în scopul rezolvării unei probleme dintr-un domeniu oarecare. Secvenţele de instrucţiuni ale aplicaţiilor pot fi recunoscute doar de sistemele de operare pentru care au fost scrise.

Probleme rezolvate 1. Ce este un algoritm ? Este metoda pentru rezolvarea unei probleme, adică etapele, paşii, în ultimă instanţă operaţiile care trebuie efectuate într-o ordine logică astfel încât pornind de la datele iniţiale să ajungem la rezultate. 2. Daţi exemple de echipamente de intrare/ieşire. Unităţi de stocare externe sunt echipamente de intrare/ieşire, adică HDD – unitatea de disc fix, FDD – unitatea de disc floppy. 3. Care sunt componentele unui sistem de operare ? Componentele unui sistem de operare sunt nucleul (kernel) şi interfaţa (shell).

Întrebări 1. Care sunt componentele unui calculator ? Dar ale unui sistem electronic de calcul ? 2. Daţi trei exemple de componente hardware şi trei de software. 3. Definiţi pe scurt ce înseamnă un sistem de operare. 4. Definiţi pe scurt ce înseamnă un software de aplicaţie. 5. Care sunt diferenţele între un sistem de operare monotasking şi unul multitasking ?

14

15

CURS 3.

ORGANIZAREA DATELOR

Cuvinte cheie: fişiere, directoare, căi, unităţi de disc, formatare

Rezumat. Cursul defineşte termenii de fişier şi director, împreună cu caracteristicile acestor două. Sunt detaliate caracteristicile numelui, extensiei, sub diverse sisteme de operare, precum şi modul de acces la un fişier funcţie de locaţia acestuia. În final, sunt definite zonele rezultate pe discuri ca urmare a operaţiei de formatare.

Fişiere Datele şi programele utilizatorului sunt stocate pe disc sub o formă care să

permită manipularea lor ca o entitate. Această entitate se numeşte fişier, el reprezentând o secvenţă de octeţi servind unui anumit scop, pe care utilizatorul îi grupează împreună pentru a fi regăsiţi ulterior.

Fişierele se identifică în principal cu ajutorul numelui şi extensiei. Formatul general al identificatorului complet al unui fişier este:

[d:] [cale] nume fişier [.extensie]

(drive)(path) (file name) (extension) unde:

[d:] – numele simbolic alocat unităţii de disc ce conţine discul pe care se găseşte fişierul (A,B – unităţi de disc floppy, C – unitate de disc fix, D, E, ... – alte unităţi de disc fix, CDROM, reţea, etc.); [cale] – drumul parcurs prin structura arborescentă de directoare până la fişier; nume fişier – numele dat fişierului de către utilizator; [.extensie] – extensia fişierului. Elementele situate în paranteze drepte se consideră a fi opţionale.

Numele fişierului este un cuvânt utilizator alcătuit din maxim 8 caractere alfanumerice sub sistemul de operare MS DOS şi maxim 255 de caractere sub interfaţa grafică utilizator Windows. Sub sistemul de operare MS DOS, din numele fişierului nu pot face parte anumite caractere, având semnificaţii deosebite, ca de exemplu, caracterul „spaţiu”, „+”, „;”, „:”, „=“, „<“, „>“ etc.

Numele fişierului va fi ales de utilizator cât mai intuitiv, astfel încât regăsirea sa ulterioară să fie mai uşoară.

Extensia, separată obligatoriu de nume printr-un caracter „punct”, reprezintă tipul informaţiei conţinute în fişier, modul în care va fi recunoscut şi accesat de către sistemul de operare. Sub MS DOS, lungimea extensiei este restrânsă la maxim 3 caractere alfanumerice, respectând specificaţiile de mai sus.

Tipurile de informaţii din fişiere fiind foarte diverse, există sute de extensii standard. Fiecare aplicaţie recunoaşte şi creează la rândul ei tipuri de fişiere specifice. Câteva exemple dintre cele mai uzuale ar fi:

• fişierele executabile: exe, .com, .bat; • fişiere care conţin text: .txt, .doc, .rtf, etc.;

16

• fişiere care conţin imagini: .gif, .bmp, .tif, .jpg, etc.; • fişiere care conţin baze de date: .dat, .dbf, mdb, etc.

Fişierele executabile sau programele sunt liste organizate de instrucţiuni pe care calculatorul le va executa şi în urma cărora se va comporta într-o manieră predeterminată.

Există două caractere cu specificaţii deosebite (denumite şi metacaractere – lb. eng.: wildcards) şi anume:

„*” – caracterul asterisc - poate substitui oricâte caractere oarecare din numele fişierului şi/sau extensie;

„?” – caracterul semnul întrebării - poate înlocui un singur caracter ambiguu din numele fişierului şi/sau extensie.

Prin intermediul acestora se pot defini „machete” la care să corespundă nici unul, unul sau mai multe fişiere.

Exemplu: *.exe - toate fişierele, indiferent de nume, care au extensia exe; t*.bat - toate fişierele al căror nume începe cu caracterul „t” şi au extensia

bat; t*.c* - toate fişierele al căror nume începe cu caracterul „t” şi a căror

extensie începe cu caracterul „c”; *.* - toate fişierele, indiferent de nume şi extensie; fo?.exe - toate fişierele al căror nume este format din 3 caractere primele fiind

„fo” şi au extensia exe; f.?? - toate fişierele al căror nume este „f” şi au extensia formată din două

caractere oarecare; f*.? - toate fişierele al căror nume începe cu caracterul „f” şi au extensia

formată dintr-un caracter oarecare.

Directoare Directorul este un „tip de fişier” mai aparte, care nu conţine date, ci un tablou

de elemente care fiecare conţin date despre un fişier sau un alt director. Directorul apare ca o zonă virtuală de disc alocată unui grup de fişiere. Directoarele alcătuiesc o structură arborescentă care reprezintă, pentru utilizatorul calculatorului, organizarea logică a datelor de care dispune. În diferite sisteme de operare, directoarele se regăsesc atât sub acest nume (lb. eng. „directory”) cât şi, începând cu interfaţa grafică Windows ’95, sub denumirea de „dosare” (lb. eng. „folder”). Rolul directoarelor este de a uşura regăsirea fişierelor pe disc.

Directorul principal se numeşte „rădăcină”. Acesta este „părintele” tuturor directoarelor, acestea din urmă numindu-se „subdirectoare”. Directorul rădăcină se simbolizează prin caracterul „\” (back-slash).

Acelaşi caracter simbolizează şi subordonarea directoarelor într-o cale. Calea reprezintă o secvenţă de directori separaţi prin caracterul special „\”

(backslash), secvenţă ce trebuie parcursă pentru a ajunge la directorul care conţine fişierul.

Sintaxa generală a unei căi este următoarea: [\nume_director_1][\nume_director_2...]\nume_director_n Numele unei căi poate conţine orice număr de directori; restricţia este să nu

aibă o lungime mai mare de 63 de caractere. În orice moment sistemul de operare consideră o unitate de disc ca fiind

unitatea de disc curentă şi un director ca fiind director curent. Dacă, fişierul de accesat se găseşte în directorul curent, pentru identificarea sa

17

nu trebuie precizat numele simbolic al unităţii de disc şi calea, iar dacă fişierul de accesat se găseşte pe discul din unitatea de disc curentă, pentru identificarea sa nu trebuie precizat numele simbolic al unităţii de disc.

Figura 3. Structură arborescentă de directoare

Dacă o cale începe cu caracterul „\” (backslash) sistemul de operare va căuta

fişierul începând cu directorul rădăcină, iar dacă începe cu numele directorului curent va căuta începând de la acest director.

De exemplu: C:\Program Files\Windows NT\Pinball\pinball.exe este modul în care se lansează aplicaţia Pinball (joc Flipper). Acesta se

găseşte în directorul Pinball, care este un subdirector al directorului Windows NT, subdirector al lui Program Files, care la rândul său este subdirector al directorului rădăcină, structura respectivă aflându-se pe discul din unitatea cu numele simbolic „C”.

Organizarea fizică a datelor nu va oglindi structura lor logică. Un fişier nou creat va fi memorat pe disc într-o zonă care nu este ocupată de alte date. Sistemul de operare va memora adresa acestei zone şi va ţine în permanenţă evidenţa zonelor ocupate de pe disc. Această evidenţă îl va ajuta să regăsească oricând fişierele stocate.

Din punct de vedere funcţional orice disc este împărţit în patru zone: • BOOT – zona în care se găseşte programul de încărcare al sistemului de operare, localizată pe primul sector al primei piste (boot sector); • FAT (File Allocation Table – tabela de alocare a fişierelor) – conţine informaţiile cu ajutorul cărora se gestionează spaţiul de pe disc; • DIR (root directory) – conţine directorul rădăcină; • FILE – zonă alocată. Aceste patru zone rezultă în urma operaţiei de formatare a discului.

Probleme rezolvate

1. Care este formatul complet de identificare al unui fişier ? [d:] [cale] nume fişier [.extensie]

18

2. Care este forma generală a unei căi ? [\nume_director_1][\nume_director_2...]\nume_director_n

3. Ce reprezintă caracterul * (asterisc) ? Substituie oricâte caractere oarecare din numele fişierului şi/sau extensie

Întrebări

1. Daţi exemple de nume de fişiere sub MSDOS. 2. Daţi exemple de nume de fişiere sub MS Windows. 3. Ce reprezintă extensia unui fişier ? 4. Descrieţi pe scurt zonele rezultate în urma operaţiei de formatare a unui disc.

19

CURS 4.

SISTEME DE FIŞIERE. ÎNCĂRCAREA SISTEMULUI DE OPERARE

Cuvinte cheie: FAT, NTFS, încărcare SO Rezumat. La ora actuală există două sisteme principale de administrare a fişierelor, FAT şi NTFS, ambele fiind prezentate pe scurt în cursul de faţă. Finalul este rezervat operaţiei de încărcare a sistemului de operare. În principal este prezentată încărcarea MSDOS-ului, fiind cea mai simplă încărcare a unui sistem de operare, diferenţele la interfaţa grafică Windows apărând mai mult la partea de interfaţă cu utilizatorul.

Sistemul de administrare FAT Tabela de alocare a fişierelor (FAT-File Allocation Table) este practic o listă

în care sistemul de operare memorează statutul fiecărui sector din zona de date a discului logic. FAT este sistemul de fişiere de bază considerat cel mai simplu şi a fost dezvoltat pentru sistemele de operare DOS şi interfaţa grafică Windows.

Prima versiune a fost FAT12 (pe 12 biţi) şi era destinată doar discurilor flexibile şi permitea de exemplu existenţa directoarelor.

Versiunea ulterioară, FAT16, pentru utilizarea primelor hard discuri de 5 MB, permitea existenţa directoarelor şi putea adresa discuri de până la 32 MB.

Deoarece capacităţile discurilor au crescut peste valoarea prezentată mai sus, soluţia (inclusiv la Windows ’95) a fost partiţionarea, chiar şi după introducerea sistemului VFAT (Virtual FAT), ce a permis printre altele eliminarea restricţiei de 8+3 în identificarea fişierelor.

Ultimul dintre sisteme îl reprezintă FAT32 (32 de biţi, din care erau utilizaţi doar 28), introdus odată cu Windows 95 OSR2, sistem care permitea adresarea unui disc de 1TB.

Dezavantaje: - FAT induce în timp o fragmentare importantă a fişierelor pe disc, aceasta având drept consecinţă scăderea vitezei de accesare a fişierelor; - FAT nu păstrează informaţii redundante necesare pentru recuperarea datelor în cazul unei defecţiuni a sistemului; într-adevăr, există o copie a tabelului de alocare însă aceasta, de cele mai multe ori nu poate rezolva problemele apărute;

- FAT nu dispune de nici un mecanism pentru prevenirea accesului neautorizat la fişiere, atributele asociate fişierelor fiind minimale.

Sistemul de administrare NTFS NTFS, acronimul pentru New Technology File System, este sistemul de

fişiere standard pentru Windows NT, Windows 2000 şi Windows XP. Microsoft a creat acest sistem de fişiere pentru a compensa caracteristicile defectuoase ale vechiului sistem FAT, pentru a creşte performanţa, siguranţa în funcţionare şi gradul de utilizare al discurilor.

Printre caracteristicile specifice NTFS se pot enumera: - toleranţa la erori – corectează automat erorile hard discurilor. Când sistemul de operare scrie un fişier pe disc, el păstrează în RAM o copie a fişierului; dacă fişierul copiat pe disc nu coincide cu conţinutul RAM, clusterul implicat în

20

scriere este declarat defect şi nu va mai fi folosit niciodată, iar copia fişierului din RAM este înregistrată la altă locaţie a discului. - securitate – dispune de numeroase opţiuni de securitate. Pot fi alocate permisiuni diverse, local sau la distanţă, pentru accesul la directoare sau fişiere individuale. NTFS include şi Encrypting File System (sistem de fişiere criptat), pentru a preveni accesul neautorizat la structurile sistemului de operare, precum şi la fişiere sau directoare. - comprimarea fişierelor – asigură comprimarea, în timp real, a directoarelor sau fişierelor individuale.

- alocarea unei cote părţi din disc – permite administratorului sistemului de calcul să aloce unui utilizator accesul numai la o porţiune de disc, pentru fişierele şi aplicaţiile acestuia.

Zona DIR este organizată sub forma unui tabel care conţine pe fiecare linie

toate informaţiile necesare accesului la un fişier: nume, extensie, data şi ora la care au fost create, adresa din FAT unde se găseşte informaţia de localizare fizică pe disc, etc. Fiecare astfel de linie poartă denumirea de intrare director (lb. eng. directory entry).

Această împărţire se realizează în urma operaţiei de formatare a discului. Prin formatare discul este adus practic la un format acceptat de către sistemul de operare respectiv.

Unitatea (lb. eng. device, drive) Reprezintă un echipament periferic identificat printr-un nume simbolic.

Numele de dispozitiv pentru unităţile de disc constă dintr-o literă urmată de caracterul special două puncte (:); litera A şi B - identifică unitatea/unităţile de disc floppy, litera C - identifică discul fix. Discul fix poate fi împărţit logic în mai multe discuri virtuale numite partiţii, care se identifică tot printr-un nume simbolic asociat (de exemplu: D:, E:, F:, etc.).

OPERAŢIA DE ÎNCĂRCARE A MS DOS-ULUI

La pornirea calculatorului, MS DOS-ul se lansează automat în execuţie. În

BIOS-ul din memoria ROM există un program preîncărcător, care se lansează automat în execuţie, adresa sa de început fiind copiată într-un registru al unităţii de comandă.

Programul preîncărcător efectuează câteva operaţii, şi anume: - testează din punct de vedere hardware sistemul de calcul; - verifică parola utilizatorului (dacă este definită), conform celei memorate în

memoria CMOS. În cazul în care, din trei încercări, parola furnizată nu este corectă, programul preîncărcător îşi încetează activitatea, sistemul de operare nu se mai încarcă, deci, sistemul de calcul este neutilizabil;

- determină unitatea de disc funcţională, care conţine un disc de pe care să se poată încărca sistemul de operare (conform unei liste existente în CMOS).

După determinarea unităţii de disc funcţionale, programul preîncărcător îşi încetează activitatea şi predă controlul programului încărcător din zona BOOT a discului acesteia. Programul încărcător caută în directorul rădăcină al discului de pe care se face încărcarea componentelor MS DOS-ului, componente ce se regăsesc în trei fişiere şi anume:

• MSDOS.SYS (componenta rezidentă a MS DOS-ului);

21

• IO.SYS (IO – Input/Output – intrări/ieşiri); • COMMAND.COM (procesorul de comenzi consolă sau interpretorul de

comenzi). Dacă un fişier din cele trei nu este găsit, operaţia de încărcare este întreruptă,

programul încărcător transmiţând utilizatorului un mesaj prin care solicită un disc sistem (care conţine aceste fişiere).

Dacă fişierele sunt găsite, după încărcarea lor, se încheie operaţia de încărcare a sistemului de operare, sistemul de calcul este funcţional. Totuşi, se mai caută tot în directorul rădăcină al discului de pe care se face încărcarea două fişiere „CONFIG.SYS” şi „AUTOEXEC.BAT”. Primul fişier conţine comenzi referitoare la configurarea sistemului de operare. Dacă fişierul există, comenzile conţinute vor fi executate, în caz contrar, configurarea realizându-se la valorile implicite ale sistemului. Al doilea fişier conţine comenzi în limbajului de comandă MS DOS, pentru uşurarea activităţii utilizatorului, comenzi ce ar fi bine să fie executate la fiecare pornire a calculatorului. Dacă fişierul există, vor fi executate comenzile conţinute, în caz contrar, lansându-se un dialog cu utilizatorul prin care se solicită acestuia data şi ora curente.

În ambele situaţii operaţia de încărcare este complet realizată, moment marcat de MS DOS prin afişarea pe ecranul video a unui mesaj, prin care anunţă utilizatorul că este apt să preia cerinţele de prelucrare ale acestuia. Acest mesaj se numeşte „PROMPTER”.

În general, prompter-ul conţine numele simbolic al unităţii de disc curente şi directorul curent. Dacă nu se fac alte specificaţii în fişierul „AUTOEXEC.BAT”, MS DOS consideră ca unitate de disc curentă unitatea ce conţine discul de pe care s-a făcut încărcarea, iar director curent, directorul rădăcină al aceluiaşi disc.

Acest mod de încărcare a lui MS DOS la pornirea calculatorului se numeşte „încărcare la rece”.

Există posibilitatea reîncărcării sistemului de operare ori de câte ori utilizatorul consideră necesar acest lucru. Reîncărcarea sau „încărcarea la cald” se poate face prin intermediul butonului „RESET” sau prin apăsarea simultană a tastelor <CTRL>+<ALT>+ <DELETE>.

Întrebări

1. Descrieţi pe scurt caracteristicile FAT. 2. Descrieţi pe scurt caracteristicile NTFS. 3. Care sunt funcţiile programului de preîncărcare a sistemului de operare ? 4. Care sunt fişierele neapărat necesare încărcării sistemului de operare ? 5. Cum se realizează încărcarea la cald a sistemului de operare ?

22

23

CURS 5.

LIMBAJ DE COMANDĂ. OPERAŢII DOS

Cuvinte cheie: Limbaj de comandă, execuţia comenzii, operaţii DOS

Rezumat. Cursul prezintă pentru început modul de execuţie al unei comenzi din momentul confirmării acesteia de către utilizator. În continuare sunt prezentate operaţiile uzuale executate de către un utilizator, explicitându-se semnificaţie fiecăreia dintre acestea.

LIMBAJUL DE COMANDĂ Conform celor prezentate anterior, dialogul cu calculatorul înseamnă,

conversaţia cu sistemul de operare, chiar şi lansarea în execuţie a unei aplicaţii fiind o operaţie pe care utilizatorul trebuie să o comunice sistemului de operare.

Suportul acestei conversaţii îl reprezintă limbajul de comandă, ce cuprinde o serie de comenzi, prin care utilizatorul transmite calculatorului cerinţele sale de prelucrare sub o anumită formă. O cerinţă de prelucrare a utilizatorului reprezintă de fapt o operaţie de prelucrare a datelor. Aceste necesităţi pot fi transmise sistemului de operare prin intermediul unor comenzi ce fac parte din limbajul MS DOS-lui, comenzi care reprezintă totalitatea funcţiilor de comandă şi control privind utilizarea resurselor hard şi soft ale sistemului de calcul în vederea realizării necesităţilor de prelucrare ale utilizatorului. Aceste comenzi sunt transmise MS DOS-lui prin intermediul tastaturii.

C.C.P. DOS BIOSS.O.

(BIOSROM)

Echip.perif.

Comenzi

Mesaje

Figura 5. Executarea comenzii utilizatorului

Textul comenzii editate de către utilizator este stocat într-o zonă tampon, fiind afişat în acelaşi timp pe ecranul video. Editarea se realizează până în momentul

24

apăsării tastei <ENTER>, moment în care comanda respectivă este copiată din zona tampon, într-un şablon şi transmisă procesorului de comenzi consolă (CCP), care se regăseşte în fişierul „COMMAND.COM”. Procesorul de comenzi consolă decide care componente DOS vor fi apelate pentru rezolvarea comenzii. Aceste componente DOS procesează şi descompun cererile de transfer în cereri simple şi sunt transmise echipamentelor periferice prin intermediul componentei BIOS (Basic Input Output System) a sistemului de operare regăsită în fişierul „IO.SYS”, apelând eventual şi la componenta BIOS-ului din ROM. Dacă, comanda editată de utilizatorului este corectă, ea va fi executată în modul descris mai sus, în caz contrar MS-DOS transmiţând utilizatorului un mesaj de eroare. În ambele situaţii, în momentul imediat următor executării comenzii, pe ecranul video va apare prompter-ul MS DOS.

Lansarea în execuţie a unui program sub incidenţa MS DOS-ului se face prin indicarea identificatorului fişierului ce conţine programul, cu condiţia ca acesta să fie direct executabil (fişiere cu extensia EXE, COM).

În general, la ora actuală programele sunt concepute după un anumit standard. Prin acest standard înţelegem utilizarea meniurilor. Se elimină astfel utilizarea programelor de tip „linie de comandă”, foarte particularizate. Mai mult, sub incidenţa Windows-ului au fost introduse şi o serie de elemente grafice, specifice, ce vin în ajutorul utilizatorului, iar aplicaţiile Windows folosesc aceleaşi modalităţi de rezolvare pentru diverse operaţii rezultând un nivel înalt de standardizare.

Alte operaţii MS DOS În contextul enunţat, prin informaţii se înţeleg programele şi datele

utilizatorului. Aceste informaţii pot fi manipulate dacă sunt constituite în fişiere. Orice operaţie pe care utilizatorul o preconizează trebuie „anunţată” printr-o comandă, indiferent că este vorba de conversaţia cu sistemul de operare, cu un program utilitar sau cu o aplicaţie complexă.

Vom prezenta, în continuare, câteva operaţii utilizate în mod frecvent, considerându-le operaţii de bază.

Stocarea unor informaţii pe un suport de memorie externă se poate face într-un fişier cu identificatorul specificat de utilizator. Această operaţie este denumită operaţie de salvare, datorită faptului că informaţiile ce se doresc a fi stocate sunt în memoria internă, memorie „volatilă” (se distruge conţinutul prin iniţializare sau deconectare de la reţeaua de alimentare). Conţinutul memoriei interne, precizat de utilizator, va fi copiat pe suportul de memorie externă într-un fişier nou, pentru care trebuie indicat identificatorul complet. În acest caz, de fapt, fişierul se creează. În urma operaţiei în structura arborescentă a discului pe care s-a creat fişierul se produce o modificare - se creează o nouă „intrare director”. Salvarea informaţiilor din memoria internă se mai poate face şi într-un fişier creat anterior, caz în care nu se produce o modificare în structura arborescentă, ci doar conţinutul fişierului se actualizează, eventual. Există posibilitatea transferului invers de informaţii (de pe disc în memoria internă) când conţinutul unui fişier specificat se copiază în memoria internă prin operaţia de restaurare.

Orice fişier din structura arborescentă a unui disc are unul sau mai multe atribute, prin care i se conferă anumite caracteristici. Dacă utilizatorul nu face nici o precizare în acest sens, în urma operaţiei de creare atributul fişierului va fi read/write, adică sunt permise atât operaţii de modificare a conţinutului cât şi de consultare. Un fişier poate fi declarat „protejat la scriere”, adică i se poate conferi atributul read only, caz în care este permisă doar operaţia de consultare a conţinutului (informaţiile nu pot fi modificate). Unele fişiere (considerate de utilizator) pot fi „ascunse” prin intermediul atributului hidden, în acest fel fişierele

25

respective nu vor fi „văzute” la afişarea pe ecran a conţinutului directorului părinte. Atunci când se pune problema stocării unei cantităţi mari de informaţii (unul sau mai multe fişiere mari) există posibilitatea „arhivării” acestora prin comprimarea conţinutului, astfel încât spaţiul ocupat pe disc se reduce mult, în diverse proporţii în funcţie de „arhivatorul” (programul) utilizat. Atributul care se conferă fişierului (lor) este archive. Utilizarea unui fişier arhivat se poate face numai după efectuarea operaţiei de „dezarhivare” asupra sa. O situaţie specială o reprezintă fişierele cu atributul system, fişiere ce sunt fi utilizate de sistemul de operare.

Orice fişier din structura arborescentă a unui disc poate fi şters. Operaţia de ştergere se face după confirmarea acesteia de către utilizator. Ştergerea unui fişier nu provoacă, într-o primă fază, o ştergere fizică de pe suportul de memorie externă, ci doar o „eliberare” a spaţiului de suport ocupat. După o operaţie de ştergere a unui fişier, în structura arborescentă se produce o modificare, în sensul că identificatorul acestuia nu mai apare la afişarea conţinutului directorului părinte. Ca o măsură de prevedere, de regulă, utilizatorul este atenţionat când solicită ştergerea unui fişier, dacă acesta are atributul read only sau system. De asemenea, există posibilitatea recuperării fişierelor supuse operaţiei de ştergere.

În situaţia utilizării unui fişier în cadrul unei aplicaţii acesta trebuie deschis. Această operaţie constă în apelarea fişierului respectiv (identificator) şi încărcarea în memoria internă. La terminarea operaţiilor ce se efectuează asupra conţinutului, fişierul trebuie închis. Un fişier poate fi redenumit, fără ca această operaţie să acţioneze asupra conţinutului, atributelor, etc. Redenumirea unui fişier presupune doar schimbarea identificatorului acestuia prin indicarea noului nume şi, eventual, a noii extensii.

Fişierele sunt conţinute în directoare, fie că este vorba de directorul rădăcină al discului, fie de un director oarecare. Un director se creează de către utilizator specificând identificatorul acestuia, adică numele, eventual extensia şi locul din structura arborescentă. După creare directorul este „vid”, conţine doar două intrări speciale cu numele “.” (semnifică faptul că este vorba de un subdirector), respectiv “..” (semnifică faptul că este vorba de un director părinte).

Ca şi orice fişier, un director poate fi şters (mai puţin directorul rădăcină) cu condiţia să nu fie director curent. Dacă trebuie şters directorul curent, acesta va trebui schimbat declarând un alt director ca şi curent şi numai după schimbare, poate fi şters.

O operaţie des utilizată se referă la transferul de informaţii. O posibilitate o reprezintă copierea unui fişier dintr-un director în altul sau în acelaşi, sub alt nume. Rezultă, de fapt, o copie a fişierului sursă. O altă posibilitate o reprezintă mutarea unui fişier dintr-un director în altul, operaţie în urma căreia nu se obţine o copie a fişierului sursă. De asemenea, poate fi obţinută o copie a întregului suport de memorie externă, prin copierea conţinutului de pe un disc pe altul.

Conţinutul unui fişier poate fi afişat pe ecranul video într-o formă standard sau în maniera definită de utilizator, respectiv poate fi afişat la imprimantă pe un suport de hârtie (tot o memorie externă), operaţii pentru care fişierul trebuie restaurat şi deschis, în prealabil.

Probleme rezolvate 1. Ce reprezintă operaţie de salvare ? Stocarea unor informaţii pe un suport de memorie externă într-un fişier cu identificatorul specificat de utilizator. 2. Ce reprezintă atributul read only ?

26

Un fişier poate fi declarat „protejat la scriere”, caz în care este permisă doar operaţia de consultare a conţinutului (informaţiile nu pot fi modificate).

Întrebări

1. Ce este limbajul de comandă ? 2. Care sunt fişierele implicate în execuţia unei comenzi ? 3. Ce conţine un director vid ? 4. Ce reprezintă atributul hidden la un fişier ?

27

CURS 6.

WINDOWS – ASPECTE GENERALE Cuvinte cheie: GUI, sistem de operare, interfaţă

Rezumat. Cursul introduce utilizatorul în caracteristicile interfeţei grafice

utilizator Windows. Versiunea prezentată este versiunea 4, sau Windows 95, pe modelul acesteia fiind construite mai departe celelalte existente la ora actuală. Aspectul şi operaţiile executate sub această versiune a interfeţei grafice sunt asemănătoare, dacă nu chiar identice la versiunile ulterioare, inclusiv la ultima apărută.

6.1. NOŢIUNI INTRODUCTIVE

Luând în considerare faptul că interfaţa între utilizator şi calculator este considerată tastatură şi monitorul, comunicarea se realizează prin introducerea comenzilor de la tastatură ca răspuns la mesajele afişate la ecranul video. Comenzile au de obicei o gramatică greu de aplicat şi diferă de la o aplicaţie la alta.

Cele mai utilizate sisteme de operare pentru PC aparţin, în general, firmei Microsoft. Astfel în 1981 a fost lansat sistemul de operare MS-DOS (Microsoft Disk Operating Sistem) care în 1985 a devenit standardul sistemelor de operare pentru microcalculatoare pe 16 biţi. Firma Microsoft a dezvoltat ulterior acest sistem până la versiunea 6.2 (apărută în 1994) şi ulterior versiunea 7.0 ca emulator de MS-DOS integrată în sistemul de operare Windows 95.

În ceea ce priveşte sistemul de operare Windows trebuie remarcat că acesta a apărut în primele versiuni ca program utilitar care rula sub sistemul de operare MS-DOS. Contextul care a determinat apariţia aplicaţiei a constat în dezvoltarea performanţelor hardware prin creşterea dimensiunii pentru memoria internă şi externă a puterii procesorului, a rezoluţiei adaptoarelor grafice, şi răspândirea utilizării mouse-ului. Acestea au dus la dezvoltarea programelor bazate pe GUI (Graphical User Interface - interfaţă grafică utilizator) într-un mediu puternic interactiv şi prietenos.

Efectul acestei noi concepţii a fost trecerea de la utilizarea exclusivă a sistemelor de calcul de către profesionişti, care foloseau comenzi criptice şi proceduri convenţionale, către aplicaţii destinate publicului larg, prin uşurarea accesului la sistemul de calcul.

Primul mediu GUI puternic a fost oferit de MacIntosh, pe calculatoarele Apple, în 1984, constând într-o interfaţă naturală, bazată pe imagini.

Windows este tot o aşa numită GUI, un mediu de operare şi programare cu o interfaţă grafică prietenoasă, bazată pe elemente ca ferestre, meniuri, butoane simulate pe ecran, simboluri grafice, etc.

Sub Windows fiecare program al utilizatorului se execută într-o fereastră distinctă, asigurându-se execuţia simultană a mai multor programe (multitasking) prin modul de acces la resursele fizice ale calculatorului .

Ideea a fost preluată de Microsoft care a creat Windows 1.0 în 1985,

28

Windows 2.0 în 1987 pentru calculatoare dotate cu procesor i8088 şi ulterior Windows 286 (sau Windows 2.1) pentru procesorul i80286. Ambele versiuni ofereau comutarea între taskuri (sarcini). Se executau mai multe taskuri, dar nu simultan. Numai aplicaţiile din faţă, principale, rulau, aplicaţiile din fundal fiind suspendate. Acesta nu era un sistem cu adevărat multitasking (mai multe sarcini la un moment dat) care să execute simultan atât aplicaţiile din fundal şi pe cele marcate ca active.

Versiunea Windows/386 permite lansarea mai multor aplicaţii în multitasking şi în ferestre realizând un multitasking cooperativ taskurile preluând şi predând succesiv controlul mediului Windows. Indicatorul de mouse „clepsidră” arăta că sistemul Windows a cedat controlul în favoarea taskului în execuţie.

Prima versiune larg acceptată a fost Windows 3.0 din 1990 care furniza o interfaţă atractivă cu pictograme. Programul “Program Manager” oferea posibilitatea lucrului cu memoria superioară putând utiliza memoria virtuală prin simularea memoriei RAM utilizând discul fix. Prin creşterea memoriei s-au putut utiliza programe de aplicaţie mai mari.

Windows 3.0 are instalat suportul pentru OLE1 (object linking and embedding) care permite legarea şi înglobarea obiectelor.

Windows 3.1 nu mai poate fi lansat în mod real ci numai în mod protejat, în acest fel se asigură o mai mare stabilitate a mediului. În acelaşi timp, când mediul de operare multitasking, care lucrează în mod protejat, se bazează pe monotasking (o singură sarcină) care lucrează în mod real, orice acces în modul real lasă neprotejat mediul multitasking, putând să apară erori în execuţie.

Windows for Workgroups 3.11 este o versiune dezvoltată pentru conectare în reţea locală, pentru lucrul cu calculatorul în cadrul unui grup de muncă, pentru folosirea în comun a câtorva echipamente şi fişiere. Specific acestui mod de lucru sunt programele utilitare de reţea, în acest sens fiind introduse programul agendă, sistem de poştă electronică, program de comunicaţie, etc.

Deşi Windows 95 şi Windows 98, se mai bazează pe sistemul de operare MS-DOS, Windows NT (New Technology), Windows 2000, Millenium, XP şi Vista nu, ele devenind sisteme de operare în adevăratul sens al cuvântului. Programele sub Windows au o mare putere de calcul şi sunt mai uşor de învăţat şi de utilizat. Setul de apeluri Windows pe care le permite sistemul de operare a introdus şi în programele de aplicaţie o standardizare ce uşurează foarte mult accesul utilizatorilor neprofesionişti.

6.2. ELEMENTE DE UTILIZARE WINDOWS Lansat în 24 august 1995, aşa numitul Windows versiunea 4.0 a introdus o

„revoluţie” în modul de lucru de până la ora respectivă, elementele de bază ale acestei interfeţe grafice regăsindu-se şi la versiunile ulterioare. Arhitectura sistemului Windows ’95 prezintă mai multe elemente, clar delimitate, ce asigură funcţiile unui sistem de operare, dar şi o serie de facilităţi ce îmbunătăţesc substanţial interfaţa cu utilizatorul. Dintre facilităţile oferite se amintesc: • viteza şi comportamentul, superioare, în cazul în care calculatoarele sunt

conectate în reţea; • este un mediu, nou, pe 32 de biţi, dar care oferă şi posibilitatea executării

vechilor aplicaţii, pe 16 biţi, din versiunile 3.x; • administrare superioară a configuraţiei sistemului de calcul, atât din punct de

29

vedere hard, cât şi soft; • aplicaţii distribuite; • sistemul de gestiune al fişierelor îmbunătăţit (nume lungi de fişiere, maximum

255 caractere, inclusiv caractere de genul „spaţiu”, virgulă, punct etc.); • Plug & Play, respectiv instalarea şi configurarea automată a unor componente

hardware nou introduse în sistem; • multitasking efectiv; • utilizatorul nu mai trebuie să memoreze comenzi, ci să caute icoana

corespunzătoare aplicaţiei. Terminologie Windows

Aplicaţie Windows - program elaborat special pentru a fi executat sub

incidenţa Windows-ului. Aplicaţie nonWindows - program care nu a fost conceput special pentru a fi

executat sub incidenţa Windows-ului, dar poate fi rulat sub această interfaţa grafică.

Figura 6.1. Fereastră Windows

Fereastră - zonă dreptunghiulară afişată pe ecranul video asociată unei aplicaţii, unui grup de programe, etc. (figura 6.1.). O fereastră poate fi deschisă, închisă, redimensionată, deplasată.

În colţul fiecărei ferestre se găseşte o icoană ce ascunde meniul sistem al respective ferestre.

O fereastră are unele elemente definitorii (figura 6.2.) ce caracterizează Windows-ul, respectiv orice aplicaţie Windows.

Aşa cum s-a precizat mai sus, o fereastră reprezintă o zonă dreptunghiulară, pe ecranul video, ce determină aria de lucru corespunzătoare unei aplicaţii. O parte importantă a unei ferestre o reprezintă zona de lucru, în care se realizează, efectiv, operaţiile specifice aplicaţiei respective.

Pe parcursul utilizării sistemului pot fi observate pe ecran trei tipuri de ferestre: ferestre de aplicaţie, ferestre document şi ferestre de grup.

Ferestrele de aplicaţie conţin aplicaţiile în curs de execuţie. Ele pot ocupa orice zonă a suprafeţei ecranului.

Ferestrele document se deschid pe suprafaţa unei ferestre de aplicaţie atunci când aplicaţia permite utilizatorului să deschidă mai multe documente pentru a le avea simultan pe ecran.

Ferestrele de grup se afişează pe desktop (ecranul principal al mediului) şi conţin mai multe iconiţe de aplicaţie. Bara de titlu se găseşte în partea superioară a ferestrei, distingându-se prin culoare şi câteva elemente specifice:

30

• titlul aplicaţiei - precizează denumirea aplicaţiei sau folder-ului, respectiv numele fişierului ce se află în lucru;

• în partea stângă a barei se găseşte o icoană corespunzătoare aplicaţiei ce “ascunde” meniul sistem:

• în partea dreaptă a barei sunt dispuse trei butoane ce determină reducerea ferestrei la nivel de buton în bara de task-uri (minimizare), mărirea ferestrei la nivel ecran complet (maximizare) şi închiderea aplicaţiei (X); în situaţia de fereastră maximizată butonul corespunzător este înlocuit cu un buton de revenire la formatul anterior (restaurare).

Figura 6.2. Elementele unei ferestre Windows

Elementele unei ferestre pot fi reprezentate în mai multe moduri, funcţie de modul de vizualizare selectat. Pe lângă modificarea dimensiunii, ferestrei, cu ajutorul barei de titlu fereastra se poate deplasa pe suprafaţa ecranului video, prin mişcarea mouse-ului cu cursorul pe bară.

Efectuarea unui click pe icoana din stânga titlului din bara de titlu, determină afişarea meniului sistem. Acest meniu conţine o serie de elemente de comandă pentru manevrarea ferestrei.

Comanda Restore are ca efect “reducerea” ferestrei la mărimea sa anterioară, respectiv “deschide” fereastra, dacă a fost la nivel de buton.

Comenzile Move şi Size permit “repoziţionarea”, respectiv “redimensionarea” ferestrei cu ajutorul tastaturii.

Minimize permite “reducerea” ferestrei la nivel de buton în bara de task-uri. Maximize “mărirea” ferestrei la nivel de ecran complet. Elementul Close are ca efect închiderea aplicaţiei sau folder-ului.

Fereastra Windows, sub bara de titlu, conţine în majoritatea cazurilor, linia de meniu, constituită din o serie de elemente a căror acţionare, cu mouse-ul, determină afişarea unui meniu. Sub linia de meniu apare, de regulă, bara de unelte standard ce conţine butoane pentru efectuarea rapidă a unor operaţii, cu corespondent în meniuri.

Sub bara de meniu se găseşte bara de unelte, bară conţinând butoane corespunzătoare unor anumite operaţii ce se regăsesc în meniuri. În cazul în care nu toate elementele aplicaţiei în curs sunt afişate în fereastră, pe latura de jos, respectiv cea din dreapta apar, automat, barele de defilare. Aceste

Bara de titlu Buton minimizare

Icoană meniu sistem Buton maximizare Buton închidere

fereastră

Linie meniu

Spaţiul ferestrei Bară de unelte

31

bare sunt prevăzute la extremităţi cu butoane ce indică sensul de deplasare a imaginii din fereastră. Un alt element specific al ferestrei Windows este bara de stare, din partea de jos a ferestrei, zonă ce conţine, în orice moment, elemente referitoare la acţiunea în curs (operaţia ce se execută, numărul de pagini, informaţii despre elementele în acţiune etc.). Conturul ferestrei Windows permite “redimensionarea” acesteia cu mouse-ul. Poziţionarea cursorului mouse-ului pe contur şi mişcarea mouse-ului, cu butonul apăsat, va determina “mărirea/micşorarea” ferestrei în sensul indicat până în momentul eliberării butonului.

Figura 6.3. Mai multe aplicaţii, prezente pe desktop

Aşa cum am mai precizat, specific Windows-ului este existenţa ferestrelor pentru toate aplicaţiile ce se pot executa simultan.

Cursor - simbol grafic afişat pe ecranul video pentru a indica poziţia curentă. Icoană - simbol grafic de dimensiuni reduse, reprezentând un grup de

programe (icoană de grup) sau o aplicaţie (icoană de aplicaţie). Buton de opţiune - element special cu două stări, marcat/nemarcat,

reprezentat printr-un cerc şi un text afişat în dreapta acestuia. Selectarea textului determină trecerea dintr-o stare în alta.

Buton de opţiune marcatButon de opţiune nemarcat

Figura 6.4. Butoane de opţiune (butoane radio)

Căsuţă de opţiune - element special cu două stări, marcat/nemarcat,

reprezentat printr-un pătrat în care se afişează un x în starea marcat.

32

Căsuţă de opţiune nemarcată

Căsuţă de opţiune marcatăCăsuţă de opţiune marcată

Figura 6.5. Căsuţe de opţiune Cutie (casetă) de dialog - fereastră prin care se afişează o serie de informaţii,

butoane, căsuţe de opţiune şi/sau se solicită o intervenţie din partea utilizatorului. Casetă derulantă - suprafaţa dreptunghiulară mărginită în partea dreaptă de

o bară de defilare verticală ce permite vizualizarea prin defilare a elementelor conţinute de o listă.

Bară de defilare - suprafaţa dreptunghiulară care mărgineşte o fereastră şi care conţine butoane pe care sunt înscrişi indicatori de direcţie (←↑↓ →). Prin apăsarea butoanelor respective se obţine efectul de defilare a elementelor afişate în fereastră în sensul indicat, creându-se astfel posibilitatea vizualizării tuturor elementelor. Desktop – suprafaţa de lucru (pe ecranul video) Folder – dosar; termenul echivalent directorului din MS DOS.

Lansarea în execuţie a Windows-ului se realizează automat la pornirea calculatorului, pe ecranul video apărând desktop-ul acestei aplicaţii.

Sub incidenţa Windows se lucrează în general cu mouse-ul, tastatura fiind utilizată în special pentru editare. În cazul utilizării mouse-ului acesta se prezintă ca un cursor cu forma unei săgeţi ce permite selectarea oricărui element dintr-o fereastră. De multe ori acest cursor prezintă forma unei clepsidre, situaţie în care utilizatorul trebuie să aştepte revenirea la forma iniţială de săgeată, deoarece în fundal se realizează execuţia unei comenzi.

Rezultatul prelucrărilor cu orice aplicaţie Windows este un fişier, fie că s-a realizat un document text, un desen, un grafic, etc.

Operaţii de bază sub Windows - New - permite crearea unui nou document specific respectivei aplicaţii; - Save As – permite salvarea datelor din memoria internă pe o memorie

externă, într-un fişier, cu numele şi în locul din structura arborescentă specificate de către utilizator;

- Save - permite actualizarea datelor utilizatorului, respectiv, se execută copierea datelor din memoria internă pe o memorie externă, într-un fişier existent şi deschis în acel moment;

- Open - permite deschiderea unui fişier în vederea accesului la informaţiile conţinute de acesta;

- Print - permite afişarea la imprimantă a unor informaţii; - Copy - permite copierea informaţiilor selectate în memoria temporară; - Cut - permite mutarea informaţiilor selectate în memoria temporară; - Paste - permite inserarea conţinutului memoriei temporare în locul

specificat de către utilizator. La pornirea calculatorului, după terminarea execuţiei programului

preîncărcător, programul încărcător din zona BOOT a discului de pe care se face încărcarea sistemului de operare va determina lansarea în execuţie a mediului Windows. Rezultatul va fi apariţia pe ecran a desktop-ului Windows, moment în care acesta este “apt” pentru conversaţia cu utilizatorul. Desktop-ul este unul din elementele noi pe care le aduce Windows-ul începând cu versiunea 95, faţă de versiunile anterioare şi poate fi considerat ca fiind

33

un folder, în care sunt prezente aplicaţii, fişiere, folder-e, etc. Desktop-ul reprezintă de fapt, interfaţa cu utilizatorul, o interfaţă uşor de manevrat de către acesta. Pe această suprafaţă de lucru există icoane corespunzătoare diverselor aplicaţii instalate sub incidenţa Windows-ului, unor folder-e, sau chiar unor fişiere. Lansarea în execuţie a oricărei astfel de aplicaţii se poate realiza printr-un dublu click pe icoana respectivă. Aspectul desktop-ului (fundal, aspectul icoanelor, culoare etc.) se poate modifica (faţă de standard) prin apelarea aplicaţiei Desktop Themes din Control Panel, în cazul în care este instalată aplicaţia Microsoft Plus, în caz contrar fundalul poate fi modificat prin intermediul utilitarului Display din Control Panel.

Figura 6.6. Desktop-ul Windows În partea de jos a ecranului (implicit), sau pe oricare latură a suprafeţei desktop-ului, se găseşte aşa numita taskbar, bara de task-uri (bara de sarcini). Este o formă a Explorer-ului, un utilitar foarte puternic, ce asimilează funcţiile Program Managerului şi File Manager-ului din versiunea 3.x a Windows-ului. Caracteristic acestui mod de prezentare a Explorer-ului este butonul Start din stânga barei şi o serie de elemente precizate în extremitatea din dreapta (ceas, icoană de volum, tastatura curentă etc.). În această bară vor apare, întotdeauna, butoane corespunzătoare aplicaţiilor lansate de către utilizator (buton apăsat pentru aplicaţia curentă), respectiv ca rezultat al minimizării sau dezactivării unei ferestre de aplicaţie (buton “neapăsat”).

Referitor la tastatura curentă, trebuie precizat faptul că Windows-ul permite definirea şi respectiv utilizarea mai multor tastaturi, specifice anumitor ţări. Acestea se definesc prin soft, utilizatorul putând modifica în orice moment tastatura utilizată. Această facilitate oferă posibilitatea utilizării caracterelor specifice fiecărei ţări, caractere care nu se regăsesc pe o tastatură standard americană. Din cele prezentate mai sus, rezultă faptul că, anumite taste îşi for schimba semnificaţiile de până atunci, nu schimbarea fizică a tastaturii. Pentru utilizarea mai uşoară a tastaturii specifice limbii române, se vor prezenta în continuare o parte din modificările rezultate (cele uzuale), în cazul lucrului cu această tastatură, cea fizică fiind tastatura americană.

Icoane

Bara de task-uri

Butonul START Tastatura

Volum

Ceas

34

Funcţie nouă Funcţie veche (mod de obţinere) ă [ î ] ş ; ţ ’ â \ y z z y ” @ ( * ) ( = )

+, -, *, / grupul tastelor numerice \ ALT dr. + Q ? _

Observaţii: - caracterele mari (majuscule) se obţin la fel ca la toate tastele cu o singură

semnificaţie, adică prin combinaţia de taste SHIFT+tasta respectivă. - în cazul necesităţii utilizării unui caracter care există pe tastatura fizică, dar

este de negăsit pe cea modificată, utilizatorul poate reveni la aceasta prin afişajul tastaturii curente din bara de task-uri (un click pe acesta determină apariţia meniului cu tastaturile instalate), sau combinaţia (implicită) ALT+SHIFT.

Întrebări

1. Ce anume defineşte termenul de GUI ? 2. Ce este o icoană ? 3. Ce este desktop-ul şi ce versiune de Windows l-a introdus ? 4. Care este diferenţa între operaţiile CUT şi COPY ?

35

CURS 7.

WINDOWS - VERSIUNI Cuvinte cheie: Windows 98, Windows NT, Windows XP, Windows Vista

Rezumat. Capitolul anterior fiind rezervat tratării aspectelor generale ale IGU Windows, în continuare sunt prezentate câteva din caracteristicile versiunilor ulterioare, începând cu 98 si terminând cu Vista. În principal sunt explicitate diferenţele faţă de versiunile anterioare.

VERSIUNI ULTERIOARE Windows ’98 Este succesorul lui Windows ’95, şi se spune că a revoluţionat aspectul şi

modul de utilizare al mediului Windows. Clădit pe baza solidă a sistemului de operare Windows ’95, Windows ’98 a extins inovaţiile pe care le-a moştenit. Cu Windows ’98 se poate beneficia de performanţele noilor tehnologii şi platforme, dobândind accesul la Internet şi la diferitele reţele interne prin intermediul programului incorporat Internet Explorer 4.0. Pe lângă noile facilităţi Windows ’98 este compatibil cu aplicaţiile şi tehnologiile Windows mai vechi. În ultimii ani, industria a susţinut evoluţiile importante din domeniul hardware şi software. Windows ’98 include suport pentru noile perfecţionări hardware şi software cum ar fi: Universal Serial Bus, IEEE 1394, FAT 32 şi DVD.

Figura 7.1. Desktop-ul Windows ’98

36

Noile tehnologii şi funcţii din Windows ’98, pot ajuta la găsirea şi formatarea informaţiilor dorite cât mai repede posibil, la mărirea vitezei aplicaţiilor şi a conectării la reţea, la automatizarea conectării lor la o unitate de reţea şi crearea comenzilor rapide.

Windows ’98 include funcţii şi facilităţi pentru configurarea sistemelor, pentru depanare şi pentru permanenta modernizare a calculatoarelor.

Prin încorporarea versiunii 4.0 a browserului Web Internet Explorer, Windows ’98 conţine tot ceea ce este necesar pentru a beneficia de avantajele oferite de Internet şi de reţeaua internă. Prin facilităţile avansate de căutare, instrumentele de comunicaţie pentru Internet şi tehnologiile de automatizare a circulaţiei informaţiilor din Internet şi din reţeaua locală, Windows ’98 oferă un nivel avansat de integrare în Internet.

Cerinţe hardware: Specificare Microsoft Recomandat:

Procesor 486DX / 66 MHz Pentium 133 sau mai mare Memorie 16 MB (RAM) 32-64 MB (RAM) Unitate CD-ROM sau DVD-ROM Unitate CD-ROM or DVD-ROM Aproximativ 195 MB spaţiu pe discul fix liber pentru instalare „tipică”, 120 - 295 MB pentru celelalte

295 MB instalare completă, 2 GB pentru majoritatea utilizatorilor

Interfaţă monitor - VGA SVGA Microsoft Mouse Microsoft Mouse

Windows 2000 Reprezintă un punct de răscruce, prin combinarea în acest nou produs a

facilităţilor oferite de Windows 95/98 şi Windows NT. Rezultatul, Windows 2000 este dotat pentru jocuri şi toată gama de aplicaţii

multimedia, la fel de bine ca pentru aplicaţii profesionale care necesită o maximă securitate a datelor.

Figura 7.2. Desktop-ul Windows 2000

37

Trăsăturile fundamentale se pot rezuma astfel: Windows 2000 reprezintă un sistem de operare stabil pentru desktop. În acest

sprijin vine noul sistem de fişiere NTFS 5 şi un control mai bun asupra fişierelor de sistem, ceea ce are un efect pozitiv asupra stabilităţii sistemului;

- interfaţa lui Windows 2000 corespunde în mare măsură celei din Windows 95/98 sau Windows NT cu Activ Desktop;

- noile facilităţi de securitate şi de reţea includ funcţii de control încă greu accesibile;

- Windows 2000 rulează şi pe procesoare cu o frecvenţă sub 300 MHz, însă destul de încet. În plus, este nevoie de cel puţin 64 M memorie de lucru RAM (recomandat 256 MB) şi până la 800 M spaţiu liber de stocare pe hard disc.

Compania Microsoft arată că principalii beneficiari ai sistemului de operare Windows 2000 sunt firmele care caută un sistem de operare stabil pentru reţea. Însă Windows 2000 reprezintă şi alternativa mai bună şi mai stabilă decât Windows 95/98. Deşi Windows 2000 se bazează pe Windows NT, el oferă mai mult suport pentru facilităţi multimedia decât Windows ’98 şi urmaşul acestuia Second Edition.

Avantajele oferite de Windows 2000 se pot rezuma astfel: - Sistemul de operare va rula fără probleme pe un calculator cu dotare

modernă şi toate componentele vor fi recunoscute şi integrate în sistem. Nu sunt necesare alte investiţii pentru hardware;

- Setup-ul şi instalarea altor componente se va desfăşura mai simplu decât în Windows 98, datorită facilităţilor Plug&Play îmbunătăţite; există o serie de asistenţi care oferă ajutor în caz de nevoie;

- Conexiunea la Internet sau chiar la o mică reţea este simplificată; - Windows 2000 oferă facilităţi multimedia îmbunătăţite faţă de Windows 98; - Interfaţa nu presupune o perioada de acomodare, fiind asemănătoare cu cea

din Windows 98 cu Internet Explorer 5; - Blocările sunt rare datorită mecanismului de protecţie, sistemul rezistând la

instalarea unor programe obscure, care puneau în pericol versiunile anterioare; - Datorită profilurilor de utilizatori departajate, Windows 2000 este mai bine

protejat împotriva comenzilor eronate, iar datele importante pot fi bine protejate împotriva ştergerii lor; totodată, accesul la Internet poate fi limitat pentru anumite persoane.

Windows NT Sistemul Windows NT a fost dezvoltat în două variante, Windows NT Server

şi respectiv Windows NT Workstation. Performanţele Windows NT cresc faţă de versiunile anterioare, dar cresc şi resursele necesare. Astfel, Windows NT Server are nevoie la instalare de 64 MB de memorie (se recomandă 128 MB), de 500 MB liberi pe un hard disc de cel puţin 2 GB şi de un procesor Pentium la 166 de MHz sau mai mult, iar Windows NT Workstation cere la instalare cel puţin 32 MB de memorie şi aproape 500 MB liberi pe hard disc.

Instrumentele de administrare a reţelelor NT prezintă interfeţe noi, cu ajutorul lor administrarea reţelei devine mai uşor de realizat. Spre exemplu, centralizarea procedurilor de administrare sub controlul unui singur instrument precum şi aşa numita Consolă de administrare este deosebit de utilă.

Noutăţile fundamentale ale sistemelor Windows NT sunt aduse prin noile concepte ale reţelelor NT. Dacă acestea sunt noi, atunci şi instrumentele vor fi noi sau cel puţin adaptate şi îmbunătăţite. Active Directory este noul serviciu director, fundamentul reţelelor NT 5.0 şi al distribuirii resurselor. Directorul este o structura ierarhică de informaţii care descrie

38

obiectele ce aparţin reţelei, numite şi resursele reţelei. Active Directory include directorul de obiecte, ca structură ce păstrează informaţii, împreuna cu serviciile care fac disponibile informaţiile păstrate în director. Directorul asigură accesul controlat al utilizatorilor la resurse, printr-o singură procedură de deschidere de sesiune. Obiectele pe care le conţine directorul sunt: conturile utilizatorilor, calculatoarele, imprimantele, grupurile, politicile de sistem, dar şi obiecte mai deosebite cum sunt containerele şi unităţile organizatorice. Ele au rolul de a grupa celelalte tipuri de obiecte. Accesul unui utilizator la un obiect este controlat de o structură proprie de informaţii, numită Lista de control al accesului (Access Control List – ACL), în acest fel administratorul reţelei putând delega autoritate unor utilizatori individuali sau unor grupuri de utilizatori care devin administratori de containere sau de subarbori.

Figura 7.3. Desktop-ul Windows NT Workstation

Active Directory include şi un serviciu de indexare şi interogare care asigură regăsirea rapidă a obiectelor, dacă se cunosc una sau mai multe caracteristici ale sale.

Windows NT 5.0 nu a renunţat la mai vechea formă de domeniu. Fiecare domeniu are un nume. Domeniul face parte din conceptul de securitate într-o reţea NT: politicile de securitate şi drepturile nu trec graniţele dintre domenii. Administratorul unui domeniu are privilegii absolute numai în domeniul respectiv.

Windows NT 5.0 aduce cu sine şi un nou sistem de fişiere: sistemul distribuit de fişiere (DFS). Acesta cuprinde o singură structură ierarhică de dosare şi fişiere, ale cărei resurse pot fi distribuite fizic oriunde în reţea. DFS oferă structura logică arborescentă în care există resurse folosite de utilizatori aflaţi, oriunde în reţea.

Accesul utilizatorilor la dosare şi fişiere este reglementat prin permisiuni. Volumele sunt, din punct de vedere conceptual, esenţa sistemului distribuit de fişiere, ierarhia unică a sistemului conţine volume care sunt partajate pentru utilizatori. Deşi ierarhia este unică, volumele se pot afla pe calculatoare diferite.

Administrarea unei reţele NT porneşte de la conceptele care o guvernează. Noile instrumente de administrare sunt uşor de folosit şi un model de interfaţa prietenoasa. Noile domenii NT sunt reprezentate ca domenii DNS.

In versiunea NT 5.0 administrarea reţelei se face centralizat şi este condusă de un instrument specializat: Microsoft Management Console (MMC). MMC aduce la

39

îndemâna administratorului proceduri rapide de administrare, el compunându-se din totalitatea instrumentelor care formează aşa numitul mediu al consolei de administrare. Instrumentele sunt oricare dintre utilitarele de administrare : Active Directory Manager, Tree Manager, Sites and Service Manager, Schema Manager şi multe altele.

Consola Manager face mai uşoara munca de administrare, instrumente diferite de administrare fiind înglobate într-o singură aplicaţie, administrarea devenind acum centralizată.

Windows Millennium Edition (Windows Me) Este ultima versiune de Windows 9x lansată de Microsoft. Deşi următorul pas

semnificativ în seria Windows a fost Windows 2000, Windows Me aduce îmbunătăţiri la versiunea ’98, respectiv ’98 Second Edition, dintre care cea mai importantă ar fi stabilitatea.

Figura 7.4. Desktop-ul Windows Millenium

Necesitatea îmbunătăţirii versiunii Windows 9x a fost o cerinţă reală având în

vedere faptul că această serie de sisteme de operare este cea mai populară pentru mediul Windows pe 32 biţi, fiind scrise aproape toate versiunile celor mai căutate aplicaţii. Pe de altă parte, aproximativ 95% dintre programele educaţionale sunt scrise pentru Windows 9x.

Windows Millennium şi-a găsit destul de greu o poziţie pe piaţă, integrându-se undeva între versiunea Second Edition Windows 98 şi Windows 2000 de la care preia numeroase caracteristici. Destinat fiind aşa numitului segment home-user spre deosebire de Windows 2000, Windows Millennium s-a dovedit greu de plasat în ierarhia numeroaselor versiuni ale sistemului de operare de la Microsoft, fiind uneori catalogat drept Windows 98 Third Edition sau Windows 95 Service Pack 5.

40

Windows XP Windows XP este unul din cele mai utilizate sisteme de operare din familia

Windows a firmei Microsoft şi reprezintă o combinaţie între caracteristicile cele mai performante ale versiunilor anterioare (multimedia şi Plug and Play de la versiunile ’98 şi Me (Millenium), robusteţea şi securitatea lucrului de la 2000).

Figura 7.5. Desktop-ul Windows XP Windows XP Profesional se recomandă a fi instalat pe calculatoare cu un

procesor minim Pentium II la 300MHz, cu o memorie RAM minimă de 128MB şi cu minim 1,5GB spaţiu liber pe discul fix.

Windows XP a apărut în două versiuni: - Windows XP Home Edition, destinat în principiu utilizatorilor individuali,

de regulă pentru calculatoarele de acasă, fără posibilităţi de lucru într-un mediu administrat;

- Windows XP Professional, destinat lucrului de birou, în reţea, cu capabilităţi extinse (tehnologii de securitate a datelor preluate din Windows 2000, lucrul pe grupuri de utilizatori cu diferite privilegii, posibilitatea de încriptare a fişierelor, aplicaţii multiprocesor etc.).

Gradul de noutate a sistemului de operare Windows XP variază în funcţie de experienţa anterioară a utilizatorului. Caracteristicile care constituie diferenţe faţă de versiunile anterioare sunt:

- aspectul nou, Windows XP este reproiectat din punct de vedere a design-ului, capacitatea meniului Start de a păstra aplicaţiile recent folosite, personalizarea rapidă a meniului Start, plasarea elementelor prin „drag & drop” în meniul Start;

- conturi de utilizatori multiple, cu gruparea lor după permisiuni, securitatea accesului la fişiere, partajarea de fişiere pe acelaşi calculator, configurarea conturilor de utilizatori;

- gestiunea mai simplă a fişierelor, ferestrele de explorare My Computer şi My Documents au în partea stângă liste de comenzi şi modalităţi de acces rapide;

- facilităţi multimedia (aplicaţia MediaPlayer, Movie Maker, Web Publishing, DVD şi video etc.);

- uşurinţa obţinerii de ajutor (Help and Support Center), ajutorul de la distanţă, posibilitatea transferului la distanţă a setărilor şi configurărilor (Remote

41

Administration); - aplicaţie încorporată de inscripţionare CD-uri, atunci când în sistem se află

montată o unitate de CD care permite inscripţionarea; - recunoaşterea fişierelor comprimate („.zip”), şi arhivarea lor într-un director

special (Zip_Folder); - recunoaşterea vorbirii şi a scrisului de mână, dacă în sistem se instalează

componente capabile să preia semnal de această natură; - Internet Connection Firewall, aplicaţie de protecţie încorporată, care

detectează încercările neautorizate de a se intra în sistem şi le jurnalizează; - conexiuni de reţea speciale uşor de definit; - restaurarea sistemului în puncte de restaurare definite periodic de sistem sau

de utilizator; - compatibilitate mai bună cu aplicaţii externe. Dacă ar fi să facem un rezumat al avantajelor oferite de sistemul de operare

Windows XP, acestea sunt date de: - Implementare şi integrare mult uşurate - Windows XP asigură o

administrare avansată, implementare şi instrumente pentru suport tehnic care fac sarcina administratorilor de sistem mai uşoară.

- Mobilitate – Windows XP aduce facilităţile inovative în mobilitate cum ar fi Remote Desktop care permit lucrul şi accesarea calculatorului de la distanţă, prin intermediul conexiunii la reţea.

- Securitate la nivel de business – Caracteristicile de securitate de prim nivel vizează apărarea fişierelor importante, informaţiilor, activităţilor pe Internet precum şi confidenţialitatea, cum ar fi Internet Connection Firewall.

- Fiabilitate sporită – Comunicaţiile cu clienţii şi partenerii – Windows Messenger şi conferinţele on-line permit comunicarea şi colaborarea directă, folosind programul de comunicare interactivă cu text, audio sau video.

- Pivotul reţelei unei companii de dimensiuni mici — Companiile mici pot partaja acum mai uşor resurse valoroase şi dispozitive, cum ar fi documente, faxuri, imprimante şi chiar conexiuni Internet. Windows Vista Windows Vista este una din versiunile „revoluţionare” lansate de Microsoft pentru PC-uri, fie că sunt utilizate acasă sau la serviciu, fie că sunt desktop-uri sau notebook-uri. Istoria acestui sistem de operare începe în 2005, mult înainte de lansarea pe piaţă, când Vista era cunoscut sub numele de „Longhorn”. A urmat anul 2006 (luna noiembrie), când Vista a fost oferit spre testare dezvoltatorilor de hardware şi software, din februarie 2007 fiind disponibil tuturor pe site-ul Microsoft. Windows Vista conţine multe lucruri noi şi îmbunătăţiri ale celor vechi, oferite de Windows XP, un mare accent fiind pus pe partea de interfaţă grafică cu utilizatorul şi pe multimedia. De asemenea, se aduc îmbunătăţiri modului de comunicare cu alte sisteme de calcul, în special în reţelele de tip peer-to-peer, pentru folosirea în comun şi transferul de fişiere şi conţinut multimedia. Unul dintre obiectivele majore ale Microsoft a fost să îmbunătăţească securitatea sistemului de operare, mai ales după criticile aduse Windows-ului XP, comparativ cu alte sisteme de operare.

La ora actuală, Windows Vista este comercializat în 35 de versiuni lingvistice, între care şi una în limba română.

Versiuni Windows Vista Home Basic – versiunea este similară Windows XP Home

Edition, fiind destinată utilizatorilor cu buget redus care nu necesită suport media

42

avansat pentru utilizarea acasă. Versiunea include Windows Firewall, control parental, centru de securitate, Windows Movie Maker, galerie foto etc., dar nu include tema Windows Aero.

Windows Vista Home Premium - include toate funcţionalităţile din Home Basic, plus mai multe opţiuni destinate segmentului de piaţă casnic, precum HDTV.

Windows Vista Business – versiunea este comparabilă cu Windows XP Professional destinată pieţei de afaceri. Include toate funcţionalităţile Home Basic, cu excepţia Controlului Parental şi a temei Windows Vista Standard.

Windows Vista Enterprise – versiunea este destinată segmentului întreprinderilor din piaţă, fiind un „superset” al ediţiei Business.

Windows Vista Ultimate – versiunea combină toate funcţionalităţile ediţiilor anterioare, Home Premium şi Enterprise, plus câteva funcţii în plus, oferind câteva opţiuni precum criptare şi Windows Media Centre, suportând până la două microprocesoare fizice.

Figura 7.6. Windows Vista (cu interfaţa Aero)

Cerinţe de sistem Vista

Cerinţe Vista Vista Premium Ready Procesor 800 MHz 1.0 GHz Memorie 512 MB RAM 1 GB RAM Placă video DirectX 9 DirectX 9, procesor cu Pixel Shader

v2.0 şi WDDM 1.0 suport Memorie video nespecificat 128 MB RAM suportă până la

2.756.000 pixeli (1920 × 1200) sau de la 512 MB pentru rezoluţii mai mari (2560x1600 de exemplu)

Capacitate disc fix

20 GB 40 GB

Spaţiu liber pe disc

15 GB 15 GB

Alte unităţi CD-ROM DVD-ROM

43

Întrebări

1. Care sunt versiunile MS Windows care pot fi considerate sisteme de operare. 2. Prezentaţi caracteristicile MS Windows XP. 3. Prezentaţi caracteristicile MS Windows Vista.

44

45

CURS 8.

CALCULATORUL COMPATIBIL IBM PC. PLACA DE BAZĂ

Cuvinte cheie: arhitectura calculatorului, placa de bază, chipset, BIOS Rezumat. Începând cu acest curs sunt prezentate componentele hardware ale unui sistem de calcul. Într-o primă etapă este prezentată schema de principiu a unui sistem de calcul şi este detaliată placa de bază, împreună cu câteva componente incluse de aceasta. În figura 8.1. este prezentată schema de principiu a unui calculator compatibil IBM PC.

Figura 8.1. Arhitectura calculatorului compatibil IBM

UC = unitatea de comandă (microprocesorul); CM = coprocesor matematic – permite efectuarea mai rapidă de calcule cu

cifre fracţionare. Începând cu familia de microprocesoare 80486 acest coprocesor matematic este conţinut (încorporat) în el;

Controler (C) - controlează fluxul de informaţie între unitatea de comandă, memoria internă şi echipamentele periferice;

Magistralele sunt căi de comunicaţie între calculator şi echipamentele periferice;

ROM = Read Only Memory; RAM = Random Access Memory; CMOS = memorie specială; HDD = hard disk drive – unitate de disc fix; FDD = floppy disc drive – unitate de disc floppy (flexibil, dischetă); KBD = keyboard – tastatura;

46

VIDEO = interfaţa pentru monitor; MOUSE = interfaţa pentru mouse; SERIE = interfaţa serială; PARALEL = interfaţa paralelă.

PLACA DE BAZĂ Suportul fizic pe care sunt componentele arhitecturale ale unui PC este

constituit din placa de bază a sistemului. Placa de bază (Printed Circuit Board, PCB; Mother Board, MB) este placa principală a unui calculator, pe care se găsesc circuite, conectori pentru plăci adiţionale, microprocesorul, BIOS-ul (Basic Input/Output System), memoria, interfaţa cu dispozitivele de stocare de date, porturile (paralel, serial), slot-urile pentru plăcile de extensie, controlerele pentru periferice (monitor, tastatură, unitatea de disc). Placa de bază este o componentă principală ale unui sistem de calcul, deoarece pe ea se cuplează toate celelalte componente, începând cu microprocesorul şi terminând cu plăcile de extensie.

Funcţie de posibilităţile pe cale le oferă, pe o placă de bază se poate monta un anumit tip de procesor, un anumit tip de memorie şi un anumit număr de alte componente. Practic, placa de bază defineşte caracteristicile calculatorului, circuitele care le deţine determinând performanţele pe care le oferă acesta.

Figura 8.2. Placă de bază biprocesor

BIOS (Basic Input Output System) - este o componentă hardware de

memorie, în care este stocat un modul program ce asigură o conexiune minimală cu memoria externă. La pornirea calculatorului, acest program va căuta în memoria externă componentele sistemului de operare şi dacă acestea sunt găsite, vor fi lansate în execuţie.

Figura 8.3. Tipuri de BIOS

47

Se pot defini trei categorii de plăci de bază, în funcţie de complexitate: • plăcile integrate sunt alegerea potrivită pentru utilizatorii care nu doresc să

se confrunte cu probleme de compatibilitate între componente şi care doresc să folosească sistemul pentru rularea de aplicaţii de nivel mediu. Aceste plăci au de obicei controlerele video şi de sunet şi modem-ul integrate;

• a doua categorie de plăci este cea de nivel mediu, fără controler video integrat. Alegerea plăcii video se face de către utilizator. Plăcile au controler audio integrat, care poate fi dezactivat în cazul în care se apelează la o placă de sunet specializată;

• a treia categorie este constituită din plăcile destinate aplicaţiilor profesionale.

Chipset-ul Chipset-ul plăcii de bază este o componentă electronică deosebită care

asigură logica de funcţionare a plăcii de bază. Placa de bază este doar un suport fizic de interconectare electrică a componentelor, în timp ce chipset-ul este de fapt cel ce coordonează, sincronizează şi controlează toată circulaţia de informaţii pe magistralele plăcii de bază. Chipset-ul asigură corelaţia dintre setul de instrucţiuni ale microprocesorului cu sarcinile pe care le poate înţelege placa de bază şi le poate transmite spre execuţie celorlalte dispozitive.

Figura 8.4. Tipuri de chipset-uri

Un chipset este alcătuit din două părţi: North Bridge şi South Bridge. North

Bridge-ul se ocupă cu funcţiile principale, cum ar fi comunicarea cu memoria RAM, cache, cu conectorii PCI şi AGP, în timp ce South Bridge-ul conţine elementele legate de controllerul de hard disc SCSI sau IDE, controller-ul serial şi cel USB.

Evoluţia procesoarelor şi dezvoltarea chipset-urilor sunt două procese strâns legate, fapt pentru care anumite chipset-uri sunt proiectate pentru a profita de anumite caracteristici constitutive ale unui procesor.

Trebuie specificat că, în ultima perioadă, o placă de bază va suporta procesoare numai de un anumit tip (de exemplu, Pentium III, Pentium IV sau Athlon). Primul motiv este că procesoarele au conectori fizic diferiţi unul de celălalt, cel de-al doilea motiv pentru care diferă plăcile de bază fiind chipset-ul utilizat.

Deşi diferite modele de plăci de bază pot avea opţiuni diferite sunt câteva componente cheie care sunt prezentate la toate modelele. Astfel, pe orice placă există un soclu pentru procesor, module de memorie, slot-uri de extindere pentru placa video, sunet, modem, placă de reţea, conectori pentru HDD şi unităţi de CD, porturi seriale, paralele şi de tastatură. Pe primele plăci de bază procesorul se conecta pe un mic piedestal numit socket, care prezenta orificii ce corespundeau ca amplasament, cu pinii de pe procesor.

Următoarea generaţie de plăci de bază a introdus o îmbunătăţire, în colţul

48

interior al socket-ului a apărut un pin suplimentar, eliminându-se posibilitatea introducerii greşite a procesorului.

O altă îmbunătăţire, numită ZIF (Zero Insertion Force), prevedea un socket care prezenta o minimanetă care în poziţia ridicată, permitea introducerea/scoaterea cu uşurinţă a procesorului, iar în poziţia lăsată, maneta bloca procesorul în soclu, aliniind în acelaşi timp pinii de pe procesor cu orificiile de pe socket.

Figura 8.5. ZIF Socket, 1 – procesor, 2 – manetă, 3 – socket

Tehnologiile folosite la memorii au urmat calea dezvoltării procesoarelor, evoluând în diverse forme. Până cu relativ puţin timp în urmă SIMM-urile (Single In line Memory Module) de 72 de pini au reprezentat mare parte din memoria instalată în calculatoarele IBM şi compatibile. Acestea au însă un mare dezavantaj: trebuie instalate în perechi de module identice, aşa că dacă se doreau 8 MB de memorie trebuia să fie instalate două module de câte 4 MB unul lângă altul. Treapta următoare au fost DIMM-urile (Dual In line Memory Module) care se puteau instala şi câte unul. DIMM-urile erau realizate în trei variante, aşa numitele PC66, PC100 şi PC133, numerele semnificând viteza maximă la care li se garantează funcţionarea. Următoarea generaţie de memorii (Rambus) poate fi întâlnită în PC-urile high-end, inclusiv la Pentium IV, dar este semnificativ mai scumpă decât DIMM-urile, firma AMD incluzând suport în chipset-urile sale pentru memorii DDR (Double Data Rate), mai rapid decât RAM-ul PC 133 şi mai ieftin decât Rambus.

Cele mai multe plăci de bază au interfeţe EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics), iar unele au controllere SCSI (Small Computer System Interface). SCSI este semnificativ mai rapid, mai ales în medii multitasking (lucrul cu mai multe aplicaţii în acelaşi timp) şi suportă mai multe dispozitive, dar este în acelaşi timp şi mai scump. Noile standarde EIDE sunt însă suficient de rapide pentru majoritatea utilizatorilor individuali.

Interfaţa EIDE a evoluat de la IDE, care suporta HDD-uri şi CD-ROM-uri pe un acelaşi standard. Aceasta a devenit UDMA (Ultra Direct Memory Access), care a evoluat din DMA şi care a oferit rate de transfer mai mari. UDMA33 era capabilă de transferuri la viteza de 33,3 MBps. Fiecare canal putea suporta două dispozitive (de exemplu, un HDD şi un CD-RW), iar plăcile de bază erau în general dotate cu câte două canale, respectiv UDMA100 suportă rate de transfer de până la 100 MBps.

Formatul slot-urilor de extindere a variat şi el în timp. După ISA, pe cale de dispariţie, PCI-ul, a devenit standardul pentru plăcile de extensie şi ulterior a mai apărut un model de slot destinat exclusiv plăcilor grafice, slot-ul AGP. AGP este special proiectat pentru a oferi rate mari de transfer necesare graficii complexe, iar ultima generaţie de plăci video a fost lansată exclusiv în acest format.

49

a) b)

Figura 8.6. Slot-uri (a – AMR, b – CNR)

Alte slot-uri noi sunt AMR (Audio Modem Riser), conceput pentru a conecta placa de sunet şi un modem şi CNR (Communications Network Riser) interfaţă pentru reţele locale.

Plăcile de bază au diferite forme şi dimensiuni. Totuşi, pentru a uşura proiectarea carcaselor, au fost standardizate anumite formate. Cel mai întâlnit format este acum ATX, deşi mai există plăci de bază în formatul anterior şi anume AT. Specificaţiile ATX dictează atât plasamentul conectorilor pe placa de bază (pentru alinierea cu carcasa), cât şi multe alte detalii cum ar fi forma conectorului de alimentare. Există şi variaţii ale acestui format - de exemplu, MicroATX preia specificaţiile de bază ale ATX, dar are mai puţine slot-uri de extensie pentru a putea să încapă în carcase mai mici.

Conectorii pentru plăcile multimedia şi perifericele USB sunt ataşaţi direct pe o placă ATX, fapt care îi face mai uşor de instalat decât vechiul format AT (unde majoritatea conectorilor se ataşau de placa de bază prin cabluri). Astfel, pe o placă de bază se găsesc două porturi PS/2 (unul pentru tastatură şi unul pentru mouse), cel puţin două porturi USB, două seriale, unul pentru reţea şi unul paralel. Unele plăci au integrat şi suportul video, eliminând astfel nevoia unei plăci grafice separate, caz în care se mai adaugă un conector pe motherboard. Soluţiile grafice integrate elimină nevoia de placă video separată şi au un cost redus, dar penalizează la capitolul performanţă, acest lucru fiind valabil şi la plăcile cu sunet integrat. Acestea oferă posibilităţi de procesare la nivel de bază şi deci nu au o calitate foarte bună.

În fine, majoritatea plăcilor de bază sunt compatibile cu plăcile de extensie, indiferent de producătorul acestora, existând însă şi unii producători, care din dorinţa de a ţine sub control o piaţă câştigată, preferă să-şi impună o anumită originalitate în fabricarea diverselor plăci sau a altor componente.

Întrebări

1. Care este utilitatea plăcii de bază ? 2. Care este utilitatea chipset-ului ? 3. Ce reprezintă termenul ZIF ? 4. Care sunt părţile chipset-ului ? 5. Ce reprezintă coprocesorul matematic ?

50

51

CURS 9.

CALCULATORUL COMPATIBIL IBM PC. UNITATEA DE COMANDĂ

Cuvinte cheie: unitate de comandă, microprocesor Rezumat. În continuarea cursului anterior este prezentată unitatea de comandă, una din cele două componente principale ale unui sistem de calcul. Sunt prezentate componentele microprocesorului, împreună cu funcţia acestora, componenta de răcire precum şi modelele noi de microprocesoare.

UNITATEA DE COMANDĂ

Este componenta de bază a calculatorului, capabilă să prelucreze datele din memoria internă prin intermediul unor circuite care pot realiza instrucţiunile unui program. Funcţionarea unităţii de comandă este definită prin:

- descrierea setului de instrucţiuni pe care le poate interpreta; - descrierea regulilor de interpretare. Pentru a se realiza prelucrarea datelor este necesară introducerea programului

corespunzător în memoria internă. Datorită faptului că, calculatorul lucrează intern în cod - maşină, ce are la bază sistemul de numeraţie binar, apare necesitatea transformării instrucţiunilor din programul utilizatorului în instrucţiuni cod-maşină, acestea fiind instrucţiunile pe care unitatea de comandă le poate executa.

Din punct de vedere constructiv, unitatea de comandă are în structura sa patru mari blocuri funcţionale:

- unitatea de comandă şi control (UCC); - unitatea aritmetică-logică (UAL); - registrele proprii; - unitatea de interfaţă cu celelalte componente ale sistemului (UI). Unitatea de comandă şi control coordonează şi controlează întreaga

activitate de prelucrare la nivelul componentelor calculatorului, conţinând logica de comandă pentru execuţia instrucţiunilor din registrul de instrucţiuni. Ea determină practic secvenţa de operaţii elementare ce trebuie executate. Unitatea de comandă şi control execută instrucţiunile unui program (memorat în memoria internă la adrese succesive) astfel:

- extrage din memoria internă a calculatorului o instrucţiune din program; - decodifică instrucţiunea pentru a afla ce operaţie trebuie să execute şi ce date vor fi folosite; - extrage din memoria internă datele necesare prelucrării; - activează circuitele electronice corespunzătoare din UAL pentru a executa operaţia cu datele solicitate; - scrie la o anumită adresă de memorie rezultatul obţinut în urma executării operaţiei solicitate. Unitatea aritmetică-logică (UAL) reprezintă ansamblul de circuite

electronice prin care se realizează prelucrarea datelor cerute prin instrucţiuni sau comenzi. Prelucrarea se face prin operaţii aritmetice, logice şi de comparare.

52

Fiecare circuit este specializat să realizeze un una din operaţiile de bază. Registrele sunt utilizate ca memorie tampon în timpul executării unei

instrucţiuni. Registrele proprii funcţionează ca o memorie proprie a procesorului în care acesta păstrează temporar informaţiile. Există mai multe tipuri de registre:

- registrul de date în care sunt stocate datele şi rezultatele prelucrării; - registrul de instrucţiuni în care se păstrează codul instrucţiunii curente; - registrul contor –în care este memorată adresa instrucţiunii care urmează să fie executată. Unitatea de interfaţă cu celelalte componente ale calculatorului (UI)

asigură, prin intermediul magistralei, legătura dintre procesor şi celelalte componente ale sistemului: memoria internă şi dispozitivele de intrare-ieşire. Aceasta (UI) realizează funcţia de transfer al datelor de la şi spre procesor.

Comunicarea unităţii de comandă cu celelalte componente cum ar fi controlerul adaptorului de discuri, controlerul adaptorului video, etc., se face prin intermediul unor „puncte de intrare” în microprocesor numite porturi.

Unitatea de comandă este de fapt un microprocesor care poate aparţine

uneia din familiile 80286, 80386, 80486, 80586 etc. În urma înfiinţării mai multor firme producătoare de microprocesoare, denumirea acestora nu mai respectă numerele de mai sus, preferându-se nume, de exemplu Pentium, Celeron, K6, Athlon, Duron, etc.

Microprocesorul este „creierul” sistemului de calcul, uzual, după tipul acestuia fiind denumit întregul sistemul. Fiecare microprocesor poate „lucra” la o anumită viteză, măsurată în MHz sau în GHz. Evident, cu cât această viteză de lucru este mai mare şi rapiditatea de execuţie a unor operaţii va creşte.

Figura 9.1. Microprocesor produs de firma AMD

Figura 9.2. Microprocesor

produs de firma Intel

Pentru exemplificare, în tabelul următor este prezentată o evoluţie a microprocesoarelor produse de Intel.

An Procesor Frecvenţa

maximă la apariţie (Mhz)

Tranzistoare (Nr.)

Performanţă (MIPs)

Lăţime magistrală

externă (B)

1974 8080 2 6.000 - 8 1978 8086 8 29.000 0,8 16 1982 80286 12,5 134.000 2,7 16 1985 80386DX 20 275.000 6,0 32 1989 80486DX 25 1.200.000 20 32

53

1993 Pentium 60 3.100.000 100 64 1995 Pentium Pro 200 5.500.000 440 64 1997 Pentium II 266 7.000.000 466 64 1999 Pentium III 500 8.200.000 1000 64 2000 Pentium IV 1500 42.000.000 - 64

Sursa: http://ironbark.bendigo.latrobe.edu.au/courses/subjects/int11ct/2003/schedule.html - INT11CT Computer Technology, History part 4 - Pentium 1, 2, 3, 4

Trebuie precizat faptul că, un calculator poate avea unul sau mai multe

procesoare. Plăcile de baza permit în general prezenţa unui singur procesor, însă sunt producători ce oferă opţiunea de dual processor (două procesoare pe aceeaşi placă de bază). Problema este că numai anumite sisteme de operare ştiu să folosească avantajele multiprocesării. La Windows 9x spre exemplu, prezenţa unui procesor suplimentar nu va influenţa cu nimic performanţa sistemului. Sistemele multiprocesor sunt folosite în general la servere, sau în staţii de lucru cu flux mare de date (CAD, GIS, etc.).

Pe lângă procesor, o importanţă deosebită o are partea de răcire. Dacă ne referim doar la procesor, în această categorie intră trei elemente. Unul este partea pasivă, radiatorul, iar cel de-al doilea este partea activă, aşa numitul ventilator.

Pentru un mai bun transfer termic între pastila microprocesorului şi cooler se foloseşte o pastă specială numită pastă termoconductoare, aceasta fiind de trei tipuri: siliconică, din pulbere ceramică, pulbere de argint.

Figura 9.3. Elemente de răcire a microprocesorului

Tipuri de procesoare

Procesoarele sunt împărţite de regulă după setul de instrucţiuni, astfel: Procesoarele CISC (Complex Instructions Set Computer). Sunt

procesoare cu set complex de instrucţiuni, cu format variabil, care permit un număr mare de moduri de adresare. Executarea unei instrucţiuni presupune efectuarea mai multor operaţii în mai multe cicluri-maşină. Procesoarele rezultate sunt complexe, cu un număr mare de cablaje care realizează implementarea setului de instrucţiuni. Aceste procesoare utilizează eficient memoria internă. Un exemplu este tipul MMX de la procesorul Pentium care are un set extins de instrucţiuni pentru multimedia.

Procesoarele RISC (Reduce Instructions Set Computer). Sunt procesoare cu set redus de instrucţiuni, care au instrucţiuni elementare, majoritatea putând fi executate într-o singură perioadă de ceas. Instrucţiunile au lungime fixă, folosind un singur acces la memorie. Au un număr minim de moduri de adresare şi, în compensaţie, un număr mare de regiştri în care se depun operanzii. Instrucţiunile lucrează cu operanzii de preferat în regiştri, operaţiile fiind elementare. Datorită simplităţii operaţiilor elementare, pot fi construite unităţi de prelucrare paralele rezultând execuţia simultană a mai multor instrucţiuni. Cu aceste procesoare se implementează tehnica PIPE-LINE de executare a instrucţiunilor, în care, în fiecare

54

perioadă de ceas se preia câte o instrucţiune. La un moment dat sunt în execuţie mai multe instrucţiuni, în diverse stadii. Acest mecanism a fost preluat de INTEL începând cu seria 486.

Noile microprocesoare La ora actuală, Intel a lansat pe piaţă o nouă generaţie de microprocesoare.

Dacă până acum la achiziţionarea unui microprocesor se avea în vedere viteza de tact (MHz sau GHz), de acum încolo, puterea de calcul ţine cont de numărul de “inimi” ale acestuia. Aceste produse, cunoscute ca şi Core duo, Core 2 duo sau Quad Core, oferă o viteză şi o putere excepţionale pentru servere, staţii de lucru, conţinut multimedia, jocuri, etc. Tranziţia către tehnologia multi-core a început prin tehnologia Hyper-Threading, ce permitea executarea de către un singur microprocesor a mai multor aplicaţii în paralel. Microprocesoarele cu mai multe „inimi”, permit o adevărată prelucrare paralelă, ca şi cum ar exista mai multe pe aceeaşi placă de bază. Practic, se reduce extrem de mult solicitarea la care era supus microprocesorul în cazul utilizării mai multor aplicaţii simultan, rezultând o viteză de lucru sporită. Toate aplicaţiile vor rula mult mai repede şi mult mai bine, chiar dacă vor rula simultan.

Figura 9.4. Procesoare multi-core (dual core - stânga şi

quad core - dreapta) Tendinţa de implementare a procesoarelor multi-core (mai multe nuclee pe

acelaşi cip de siliciu) va continua şi în anii următori, dorindu-se chiar şi integrarea părţii de grafică în procesor.

Probleme rezolvate

1. Care sunt blocurile funcţionale ale unităţii de comandă: Unitatea de comandă şi control, unitatea aritmetică-logică, registrele proprii şi unitatea de interfaţă cu celelalte componente ale sistemului. 2. Care este utilitatea unităţii de interfaţă ? Realizează comunicarea unităţii de comandă cu celelalte componente. 3. Ce a reprezentat tehnologia Hyper-Threading ? Permitea executarea de către un singur microprocesor a mai multor aplicaţii în paralel.

Întrebări 1. Cum anume se execută o comandă de către UCC ? 2. Care sunt componentele care răcesc unitatea de comandă. Explicaţi importanţa şi funcţia lor. 3. Care sunt diferenţele între procesoarele single şi multicore ?

55

CURS 10.

CALCULATORUL COMPATIBIL IBM PC. MEMORIA INTERNĂ

Cuvinte cheie: memorie internă, bit, byte, cache, memorie video Rezumat. A doua componentă de bază a calculatorului este reprezentată de către memoria internă. Ca urmare aici sunt definite şi unităţile de măsură a capacităţii de memorare, precum şi tipurile de memorie internă. Sunt detaliate memoriile ROM, RAM, CMOS şi cache, alături de memoria video.

MEMORIA INTERNĂ Memoria internă este o componentă pasivă care păstrează pe durata

prelucrării atât programele care se execută cât şi datele care sunt necesare acestora, adică reprezintă componenta funcţională destinată păstrării temporare informaţiei. Atât datele cât şi instrucţiunile ce compun programele sunt alcătuite din punctul de vedere extern al utilizatorului din litere, cifre şi caractere speciale. Pentru a putea fi memorate şi prelucrate de calculator ele trebuie convertite în cod binar. Codul binar foloseşte numai două simboluri pentru reprezentarea informaţiilor şi anume cifrele 1 şi 0.

Microprocesorul care este componenta activă ce realizează efectiv prelucrarea datelor iniţiază un permanent schimb de informaţii cu memoria internă. El preia succesiv instrucţiunile de program, solicită şi datele aferente, iar rezultatele se depun tot în memoria internă de unde sunt ulterior trimise spre afişare sau stocate pe memorii externe.

Figura 10.1. SIMM (Single In-Line Memory Module) cu 72 de pini

Figura 10.2. DIMM (Dual Inline memory Modules) 168 de pini

Figura 10.3. Memorie DDRAM, 184 pini

56

Informaţia memorată se compune din: • secvenţe de instrucţiuni (programe); • date preluate din mediul exterior sistemului de calcul; • rezultate intermediare obţinute în timpul prelucrării datelor; • informaţii rezultate în urma execuţiei programelor care, de regulă, vor fi

transmise mediului exterior prin dispozitivele de ieşire. Din punct de vedere al memoriei nu este deosebit de importantă natura

informaţiei memorate, ci modul de stocare, şi mai ales regăsirea acesteia. Fizic, memoria este constituită din elemente care pot avea două stări stabile: 0 sau 1. Rezultă că putem defini memoria ca pe o succesiune de dispozitive logice elementare, capabile să reţină fiecare o valoare binară, adică un BIT (1b – Binary Digit) de informaţie. Unitatea elementară de informaţie este, deci, bit-ul sau poziţie binară, fiind definit ca un element ce poate memora o cifră binară, 0 sau 1, după cum elementul fizic corespunzător este parcurs de un curent de o anumită intensitate.

Funcţional, memoria poate fi privită ca o înşiruire de biţi care se caracterizează prin valoarea şi prin poziţia (adresa) lor în această secvenţă. Prin construcţia sistemului de calcul, accesul la informaţia din memorie se poate realiza, la nivelul unui grup de biţi numit locaţie de memorie. Locaţia de memorie este, deci, unitatea adresabilă a memoriei. Fiecare locaţie de memorie se caracterizează în mod unic prin:

• adresa ei în memorie; • mărimea ei, respectiv cantitatea de informaţie pe care o poate memora,

măsurată în număr de biţi. Principial memoria internă poate fi privită ca o succesiune adiacentă de celule

de memorie, fiecare celulă având proprietatea de a memora un 8 biţi. Fiecare celulă are o adresă unică care este un număr natural începând cu zero. Adresele de memorie servesc pentru identificarea directă şi rapidă a oricărei celule şi implicit a oricărei instrucţiuni sau operand prezent în memorie.

1

0

2

3

4

5

6

...

Figura 10.4. Locaţii de memorie

O succesiune de 8 biţi formează un octet sau un Byte (1B – Binary Term). Nevoia de standardizare a impus pe plan mondial un sistem de codificare binară a datelor, cifre, litere, caractere speciale, pe 8 biţi denumit ASCII (American Standard Code for Information Interchange).

57

S-a recurs la reprezentarea binară a datelor datorită componentelor electronice care puteau menţine numai două stări stabile, stări care au fost asociate valorilor 1 şi respectiv 0. Matematica, prin George Boole şi algebră sa booleană a constituit suportul logic al calculelor cu numere binare.

Capacitatea de memorare este dată de numărul de octeţi pe care memoria internă respectivă îi conţine, unitatea de măsură uzuală fiind kilooctet-ul (kByte-ul).

1KO = 1024 octeţi (bytes) = 210 bytes 1MB = 1024 KB = 1.048.576 octeţi (bytes) = 220 bytes 1GB = 1024 MB = 1.073.741.824 octeţi (bytes) =230 bytes 1 TB = 1024 GB (210 gigabytes) = 240 bytes 1 PB = 1024 TB (210 terabytes) = 250 bytes 1 EB = 1024 PB (210 petabytes) = 260 bytes

În memoria internă, reprezentarea datelor se realizează la nivel de: - byte – semicuvânt - 8 biţi ; - 2 bytes - cuvânt de memorie – 16 biţi; - 4 bytes - dublu cuvânt – 32 biţi; - 8 bytes - cvadruplu cuvânt – 64 biţi.

Caracteristici ale memoriei Cuvântul de memorie reprezintă numărul de octeţi de informaţie care pot fi

citiţi sau scrişi într-o singură operaţie de transfer cu memoria. Transferul cu memoria este operaţia prin care, de la o adresă de memorie sunt transferaţi un număr de biţi corespunzător citirii sau scrierii în memorie. Unitatea de transfer cu memoria este cuvântul de memorie.

Lungimea cuvântului de memorie este o caracteristică constructivă a unui sistem de calcul.

Capacitatea memoriei reprezintă numărul maxim de biţi de informaţie care pot fi memoraţi la un moment dat. Altfel spus, capacitatea de memorie este dată de numărul total de locaţii de memorie. Ca unitate de măsură se folosesc multiplii Byte-ului, în funcţie de ordinul de mărime al memoriei, informaţie care caracterizează diferitele generaţii de calculatoare.

Timpul de acces la memorie. Orice acces la memorie este precedat de furnizarea de către procesor a adresei de memorie, unde se va face operaţia de scriere sau citire. Timpul de acces la memorie reprezintă intervalul scurs între momentul furnizării adresei de către procesor şi momentul obţinerii informaţiei. Când memoria este prea lentă în comparaţie cu viteza de lucru a procesorului, pe durata accesului la o locaţie de memorie apar, pentru procesor, timpi suplimentari de aşteptare. Noile tehnologii de realizare a memoriei urmăresc o scădere a timpului de acces, astfel încât memoria să lucreze sincron cu procesorul, fără a introduce stări de aşteptare.

Ciclul de memorie este timpul minim necesar între două accesări succesive la memorie.

Viteza de transfer mai numită şi rata de transfer. Rata de transfer reprezintă viteza cu care este furnizată o informaţie. Viteza de transfer reprezintă numărul de unităţi de informaţie transferate în unitatea de timp. Se măsoară în octeţi sau multipli de octeţi pe secundă. Viteza de transfer poate fi îmbunătăţită dacă accesarea unei adrese de memorie este urmată nu de citirea unui singur cuvânt de memorie, ci de citirea mai multor cuvinte succesive.

Costul este preţul memoriei raportat la capacitatea de memorare. Funcţia de bază a memoriei interne este de a stoca programul, funcţie care

trebuie să se desfăşoare în următoarele condiţii: Ø capacitatea de memorare cât mai mare; Ø timp de acces cât mai mic;

58

Ø protecţia deplină a informaţiei; Ø tehnici de introducere/extragere a informaţiilor cât mai simple şi

eficiente. Există mai multe clasificări ale memorie internă. Astfel, conform utilităţii ei în cadrul unui sistem de calcul, avem BIOS

(ROM), RAM şi CMOS. Din punctul de vedere al accesului fizic, avem RAM clasic, SDRAM respectiv DDRAM şi RDRAM respectiv RamBus. Dacă ne referim la tehnologia de implementare, avem mai multe tipuri, dintre care amintim DRAM, SRAM, CMOS, PROM, EPROM, EEPROM, etc.

Vom considera memoria internă ca fiind formată din 2 tipuri de memorie, ROM şi RAM.

Calculatoarele personale dispun de circuite de memorie care păstrează programe necesare pentru funcţionarea sistemului, programe ce nu-şi modifică de regulă, conţinutul. Aceste programe speciale sunt păstrate într-o memorie nedistructibilă numită memorie ROM (Read Only Memory). Informaţiile din memoria ROM sunt destinate numai citirii, deci nu pot fi modificate sau şterse. Rolul acestei memorii este de a stoca programe cu grad mare de generalitate şi o frecvenţă sporită de utilizare. Plasarea acestor programe în partea de hardware a unui sistem de calcul oferă avantajul vitezei şi siguranţei în execuţie, comparativ cu implementarea lor ca software, care ar avea doar avantajul flexibilităţii.

Memoria RAM (Random Access Memory) este o memorie cu acces aleator, volatilă (conţinutul ei se distruge o dată cu deconectarea sistemului de calcul de la reţeaua electrică sau în urma comenzilor de iniţializare a memoriei).

Memoria RAM este o memorie cu acces direct realizată din module (cip-uri) de diverse capacităţi. Este o memorie de mare capacitate în care utilizatorul, respectiv programele acestuia, au dreptul de a scrie şi de a citi date. Ea este memoria de lucru curentă, fiind la dispoziţia utilizatorului. Dacă se doreşte păstrarea datele din această memorie pentru a le utiliza şi după închiderea calculatorului, ele trebuie salvate, adică memorate pe un suport de memorie externă, hard disc sau floppy disc, de exemplu. Din punct de vedere al principiului de stocare a datelor memoria RAM poate fi de tip:

• DRAM (Dynamic Random Access Memory); • SRAM (Static Random Access Memory). Memoria DRAM este o memorie cărei conţinut se pierde dacă prin

semnalele de comandă nu se specifică reîncărcarea celulelor cu un anumit conţinut. Această operaţie se numeşte „reîmprospătarea memoriei”. Reîmprospătarea memoriei constă în recitirea la intervale prestabilite a datelor din memorie şi reînscrierea lor la aceleaşi adrese. De exemplu, un cip de 8 MB necesită reîmprospătarea conţinutului la fiecare 32 de milisecunde.

Memoria SRAM este o memorie care păstrează conţinutul celulelor binare fără prezenţa impulsurilor de reîmprospătare. Pentru a face dintr-o memorie DRAM o memorie SRAM, ar fi necesar un simplu comutator pentru a bascula între transferul semnalelor electrice sau păstrarea lor.

La nivel de bază, memoria internă este formată din 16 blocuri de 64 KO (KB) fiecare (figura 10.5.).

Blocurile 1-9 conţin: - în prima parte (primul bloc) se regăsesc componentele sistemului de operare

rezidente în memoria internă, restul blocurilor fiind la dispoziţia utilizatorului, pentru programele acestuia;

- următoarele 5 blocuri conţin memoria video, adică cea corespunzătoare celor afişate pe ecranul video;

- în ultimul bloc se află conţinutul memoriei ROM.

59

Memoria EXTINSĂ

Sistem de operare (rezident)

PROGRAMELE UTILIZATORULUI

Memoria Video

Memoria Expandată

Conţinut ROM

16 KB

16 KB

16 KB

16 KB

0 (0)

1 (64 KB)

9 (640 KB)

15 (1 MB)

2, …, 64, 128, …, 256, 1024, ... MB)

16 KB

...

Figura 10.5. Harta memoriei interne

Memoria internă poate avea capacităţi peste 1MB prin memoria extinsă,

până la 4, 8, 16, 32, 64, …, 1024 MB, etc. Acest tip de memorie este „creat” prin intermediul unui soft special, unele sisteme de operare (de exemplu, MS DOS), nerecunoscând memoria de peste 1 MB. Memoria extinsă este memoria suplimentară accesibilă utilizatorului prin mecanismul XMS (eXtended Memory Specification), care poate fi implementat pe procesoare care lucrează cu cuvinte de adresă de 32 biţi. Programele trebuie scrise ca utilizând special aceste mecanisme. Programul sistem care gestionează acest tip de memorie în sistemul de operare MS-DOS este HIMEM.SYS.

În zonele rămase libere între 640 şi 1 MB, se poate „crea” şi gestiona, tot prin intermediul unui soft special (EMM386.EXE în sistemul de operare MS-DOS) o zonă de memorie numită memorie expandată, cu aceeaşi capacitate şi cea a memoriei extinse. Această memorie este formată din „pagini” de 16 KB fiecare.

Memoria CMOS Memoria CMOS este memorie de tip RAM care are un circuit de alimentare

separat de la un acumulator. Datorită acestuia informaţia din memoria CMOS se va păstra şi după ce se opreşte calculatorul. Tot din acest motiv memoria CMOS se comportă ca o memorie permanentă, nevolatilă. Avantajul său esenţial constă în aceea că informaţiile înscrise aici se pot actualiza oricând este nevoie. În memoria CMOS se introduc o serie de parametrii şi informaţii de control ca de exemplu: parole, data curentă şi ora, informaţii despre setări ale echipamentelor din configuraţie, etc.

60

Figura 10.6. Memorie CMOS şi acumulator

Memoria Cache Memoria cache interpune un bloc de memorie rapidă SRAM între

microprocesor şi un bloc de DRAM. Un circuit special denumit controller de cache încearcă să menţină în memoria cache, datele sau instrucţiunile pe care microprocesorul le va solicita în momentul următor apelând la un algoritm statistic de anticipare. Dacă informaţia cerută se află în memoria cache, ea poate fi furnizată fără stări de aşteptare (cache hit). Dacă informaţia cerută nu este în memoria cache, ea este transferată din RAM la viteza corespunzătoare RAM-ului, constituind un eşec cache (cache miss). Un spor semnificativ de viteză este constatat mai ales în cazul în care procesorul are de executat un program alcătuit din instrucţiuni de ciclare, aflate în întregime în spaţiul de memorie cache.

Figura 10.7. Memoria cache L1 (primar) şi L2 (secundar)

Un factor major ce determină performanţele cache-ului este cantitatea de

informaţie conţinută, cu cât cache-ul este mai mare, cu atât cantitatea de date transferată este mai mare. Practic, cache-ul este cuprins între 256 KB şi 2-4 MB. Dezavantajul unui cache mai mare îl reprezintă costul, cipurile SRAM mai rapide majorând costul întregului sistem.

Pentru microprocesor, cache-urile pot fi externe sau interne. Un cache intern (cache L1), numit cache primar, este construit în circuitul microprocesorului, iar un cache extern (cache L2) sau cache secundar, foloseşte un controller extern şi cip-uri de memorie externă. Cache-ul primar deţine un potenţial de accelerare mai mare decât cache-ul secundar din cauza conectării sale directe la circuitul intern al microprocesorului, dar, datorită plasării, memoria cache de nivel 1 are dimensiuni

61

mai mici decât cea de nivel 2. Memoria video Afişarea informaţiilor pe monitor a devenit o sarcină din ce în ce mai

complexă odată cu trecerea de la monitoarele alb-negru la monitoarele color, de la simpla afişare de text la afişarea imaginilor în mişcare.

Placa grafică responsabilă de procesarea informaţiilor care se afişează a devenit din ce în ce mai sofisticată incluzând acum elemente de tipul BIOS-ul video, procesorul video, RAM-ul video.

Trebuie reţinut faptul că zona de memorie RAM alocată special lucrului cu monitorul, valabil la primele PC-uri, este acum plasată direct pe placa grafică sub denumirea de RAM-video. Capacitatea acestei memorii a crescut continuu, fiind un parametru important al performanţei de ansamblu a oricărui calculator.

Probleme rezolvate 1. Care este funcţia memoriei interne ? Păstrează pe durata prelucrării atât programele care se execută cât şi datele care sunt necesare acestora, adică reprezintă componenta funcţională destinată păstrării temporare informaţiei. 2. Care este structura memoriei de bază ? 16 blocuri de 64 KO (KB) fiecare. 3. De câte tipuri este memoria cache ? Pentru microprocesor, cache-urile pot fi externe sau interne.

Întrebări 1. Care sunt caracteristicile memoriei ROM ? 2. Care sunt caracteristicile memoriei RAM ? 3. Care sunt caracteristicile memoriei CMOS ? 4. Care sunt diferenţele între cache-ul primar şi cel secundar ?

62

63

CURS 11.

CALCULATORUL COMPATIBIL IBM PC. MAGISTRALE Cuvinte cheie: magistrale, ISA, PCI, AGP, PCIexpress, echipamente periferice Rezumat. Legăturile între componentele sistemului de operare sunt reprezentate de către magistrale. Acestea sunt de mai multe tipuri, magistrale la care se conectează diverse plăci de extensie (ISA, PCI, AGP, PCI-e), precum şi magistrale la care se conectează unităţile de disc. În final sunt prezentate clasificările echipamentelor periferice.

MAGISTRALELE Reprezintă linii pasive care interconectează componentele funcţionale ale

sistemului în vederea schimbului de informaţii între ele. Schimbul de informaţii prin intermediul magistralelor utilizează transmisia în paralel, adică magistrala este formată din n linii pe care se transmit concomitent m biţi de informaţie. La un moment dat, pe o magistrală se poate executa un singur transfer de date de un anumit tip. În funcţie de natura informaţiilor transferate, magistralele pot fi:

• magistrale de adrese, care conţin linii de adrese pe care se transferă informaţiile de adresă;

• magistrale de comenzi, care conţin linii de comenzi şi de stare; • magistrale de date, care conţin linii de date. O anumită categorie de sisteme de calcul este aceea care foloseşte magistrala

unică. În acest caz, toate resursele sistemului sunt conectate la această magistrală. Ea este alcătuită din linii grupate în:

• linii de adrese; • linii de date; • linii de comenzi şi de stare. Dezavantajul, în acest caz, este că la un moment dat se poate efectua doar un

singur transfer de un anumit tip. În sistemele de calcul cu magistrale multiple o magistrală leagă o pereche de unităţi funcţionale ce trebuie să comunice între ele. O astfel de organizare permite transferul de informaţii în paralel într-o perioadă de ceas, între mai multe unităţi, pe magistrale diferite. După sensul transferului de informaţii, magistralele pot fi:

• unidirecţionale, când transferul se realizează într-un singur sens (ex.: magistrala de adresă, care are ca destinaţie întotdeauna registrul de adresă);

• bidirecţionale, când informaţia poate fi vehiculată în ambele sensuri, alternativ (ex. magistrala de date).

Magistralele se caracterizează prin: • numărul de linii pe care se face transferul de informaţii; • frecvenţa de ceas la care lucrează; • rata de transfer a datelor; • arhitectura magistralei.

64

Arhitectura magistralei defineşte tipul de adaptoare pe care le acceptă şi implicit tipul de echipamente periferice, numărul şi natura extensiilor. La calculatoarele PC din seria XT, magistrala era pe 8 biţi, cu o rată de transfer de 1 MB/sec, iar la Pentium magistrala este de 64 biţi, cu peste 500 MB/sec.

Magistrala ISA (Industry Standard Architecture) este prima arhitectură standard industrială creată de INTEL.

Figura 11.1. Slot ISA

Magistrala MCA (Micro Channel Architecture), creată de IBM, include un sistem ce permite unui adaptor să preia controlul de la procesor pe timpul efectuării unei operaţii de transfer.

Magistrala VESA (Video Electronics Standards Associations), realizată pentru creşterea performanţelor adaptorului video este standardul de magistrală din seria PC486 şi permite conectarea a trei periferice rapide, adaptoare de hard-disk şi de reţea.

Magistrala PCI (Periferic Connection Interface) se conectează la magistrala locală printr-un singur cip. Lucrează pe 32 sau 64 biţi, cu rate de transfer de 500 Mb/sec.

Figura 11.2. Slot PCI

Pe lângă cei doi prezentaţi anterior, mai există un tip de conector, rezervat anumitor plăci video, numit slot AGP (Accelerated Graphics Port), eliberând în acest mod unul din conectorii PCI.

Figura 11.3. Slot AGP

Deoarece slot-ul PCI avea ca limită de viteza de transfer 133 MB pe secundă

şi nu mai putea face faţă necesităţilor actuale din punct de vedere grafic, la ora actuală a apărut un nou tip de slot dedicat plăcilor video. Chiar şi portul AGP 8x, cu viteza sa teoretică maximă de 2 GB pe secundă a început să fie depăşit din acest punct de vedere.

Acest slot, numit PCI-Express este un bus serial bidirecţional, care transferă informaţiile dintr-o parte în alta sub forma de pachete, similar unei conexiuni de reţea Ethernet. Fiecare dintre cele două conexiuni unidirecţionale în parte poate însă

65

transporta 2,5 Gbiţi/secundă. Arhitectura acestei generaţii de bus se bazează pe straturi (layer-e), ca şi cele utilizate de protocolului de reţea TCP/IP.

PCI Express este realizat în mai multe formate: x1, x2, x4, x8, x16 şi x32. În versiunea 1X, PCI Express are o viteză teoretică de transfer de 250 MB/sec care este sensibil mai mare decât cei 133MB/Sec ai magistralei PCI. Fiecare dintre celelalte 5 formate aduce o mărire a vitezei de transfer. Practic, având un transfer de 250 MB/s pe fiecare strat (layer), varianta 16x dedicată plăcilor video de exemplu, va fi compusă din 164 de pini şi va oferi o limită maximă teoretică de 4GB/sec (4GB la citire şi 4GB la scriere) iar varianta 32x va oferi 250x32x2= 16 GB/s (8GB la citire şi 8GB la scriere). În comparaţie cu aceasta, standardul AGP 8x oferă 170 MB/sec la scriere şi 2,1 Gb/s la citire.

Figura 11.4. Comparaţie între slot-uri PCIe (x4, x16, x1 şi x16 – de sus în jos) şi slot PCI

Toate acestea sunt valabile la versiunea 1 a PCIe. Versiunea 2.0 prevede

dublare a lăţimii de bandă, de la 2,5 la 5 Gbiţi/s (adică x32 înseamnă 16GB/s la citire şi 16GB/s la scriere), iar PCIe versiunea 3.0 o mărire până la 8 Gbiţi/s.

Specificaţiile PCI Express prevăd un alt lucru interesant (depinde însă de cipset) şi anume conectarea Hot-Plug şi Hot-Swap, adică se pot adăuga sau schimba componente din calculator fără să fie necesară oprirea acestuia, similar cu perifericele USB la ora actuală.

Echipamentele care se conectează la magistrală sunt de tipul MASTER sau SLAVE. Echipamentele de tipul MASTER pot avea iniţiativă de conectare, iar cele de tipul SLAVE pot doar să răspundă la iniţiativele de conectare. Legătura unui echipament la magistrală se realizează de obicei printr-un conector fizic, numit PORT şi printr-o componentă de interfaţă numită ADAPTOR. Porturile sunt:

• seriale când datele se transmit bit cu bit pe o singură cale; • paralele când transferul se face concomitent pentru un număr de biţi, pe

mai multe căi. Adaptoarele sunt circuite integrate care permit procesorului să comunice şi să

conecteze echipamente periferice. Adaptoarele au rolul de pregătire a informaţiei în forma cerută de magistrală, în cazul preluării informaţiilor de la dispozitivele periferice sau invers.

66

Figura 11.5. Slot-uri IDE de conectare a unităţilor de disc

Figura 11.6. Slot-ul de conectare a unităţii de disc floppy

Este posibil ca un adaptor să controleze mai multe dispozitive periferice de acelaşi fel, caz în care adaptoarele au şi rol de adresare a dispozitivelor periferice conectate. Spre exemplu, adaptorul SCSI (Small Computer System Interface) defineşte o magistrală care poate conecta unul sau mai multe calculatoare cu dispozitive periferice. Fiecare echipament periferic trebuie să posede un CONTROLER (o interfaţă inteligentă locală), iar echipamentele conectate pot fi de tipul:

• unităţi de disc; • CD-ROM; • unităţi de bandă rapide. La PC-uri mai sunt folosite porturile IDE (Intelligent Drive Electronics),

ATA, ATA 2, S-ATA, EIDE, etc. ECHIPAMENTE PERIFERICE

Sunt dispozitive electronice, mecanice ce se utilizează pentru introducerea,

extragerea, respectiv stocarea informaţiei. Orice echipament periferic are un anumit suport tehnic purtător de informaţie. Din punct de vedere al suportului echipamentele periferice se clasifică în:

a) Echipamente periferice cu suport reutilizabil; toate echipamentele periferice care au ca purtător de informaţie suport magnetic:

- unitatea de disc fix (HDD – Hard Disk Drive); - unitatea de disc flexibil (FDD – Floppy Disk Drive); - unitatea de bandă magnetică (rola de bandă magnetică); - CD-RW (compact discul reinscriptibil).

b) Echipamente periferice cu suport nereutilizabil din care fac parte : - cititor, perforator de cartele; - cititor, perforator de bandă de hârtie; - imprimanta, etc.

Din punct de vedere a operaţiei efectuate, echipamentele periferice se clasifică

în: 1. Echipamente periferice de intrare;

67

2. Echipamente periferice de ieşire; 3. Echipamente periferice de intrare/ieşire.

1. Echipamentele periferice de intrare: realizează operaţia de introducere a

informaţiei din exterior în memoria internă. Exemple: tastatura, scanner, webcam, cititorul de cartele, cititorul de bandă

perforată, etc. 2. Echipamentele periferice de ieşire; realizează operaţia de extragere a

informaţiei din memoria internă către exterior. Exemple: monitor, imprimantă, plotter, perforatorul de cartele, perforatorul

de bandă de hârtie. 3. Echipamentele periferice de intrare/ieşire: realizează operaţia de introducere a informaţiei de pe o memorie externă în memoria internă, respectiv de extragere a informaţiilor din memoria internă şi înscrierea acestora pe un suport de memorie externă cum ar fi:

- discul fix; - discul FLOPPY; - CD-ROM; - banda magnetică. Aceste echipamente sunt de fapt cele prezentate mai sus ca şi echipamente

periferice cu suport de memorie reutilizabil şi anume unităţile de disc floppy, unităţile de disc fix etc.

Pe lângă cele prezentate mai sus mai există: - MOUSE-ul – echipament periferic nestandard, ce poate înlocui tastatura la

anumite operaţii; - TERMINAL DE TELETRANSMISIE (MODEM) - ce permite transmiterea

la distanţă a informaţiei. Pentru conectarea la calculatorului a echipamentelor periferice trebuie să

existe pentru fiecare echipament în parte o interfaţă.

Probleme rezolvate 1. Cum se clasifică magistralele în funcţie de natura informaţiilor transferate ? Magistrale de adrese, care conţin linii de adrese pe care se transferă informaţiile de adresă; magistrale de comenzi, care conţin linii de comenzi şi de stare; magistrale de date, care conţin linii de date. 2. Care este slot-ul rezervat plăcilor video ? AGP (Accelerated Graphics Port). 3. Daţi un exemplu de echipament periferic cu suport nereutilizabil. Imprimanta

Întrebări 1. Care este diferenţa între modul de conectare MASTER şi cel SLAVE ? 2. Cum se clasifică echipamentele periferice în funcţie de operaţia efectuată ? 3. Daţi exemple de echipamente periferice de intrare-ieşire.

68

69

CURS 12.

CALCULATORUL COMPATIBIL IBM PC. ECHIPAMENTE

PERIFERICE Cuvinte cheie: tastatura, scanner, monitor, imprimantă, FDD, HDD

Rezumat. Conform uneia dintre clasificările anterioare, echipamentele

periferice pot fi de intrare, de ieşire şi de intrare/ieşire. În continuare sunt detaliate caracteristicile tastaturii şi scanner-ului ca şi periferice de intrare, monitorului şi imprimantei ca periferice de ieşire şi a unităţilor de disc, ca periferice de intrare/ieşire.

Echipamente periferice de intrare Tastatura face parte din configuraţia minimă a oricărui calculator şi serveşte

pentru introducerea informaţiilor de orice natură - date, programe, comenzi. Tastaturile au evoluat odată cu evoluţia calculatoarelor, de la cele mai

diverse, spre o standardizare atât a funcţiilor acestora cât şi a numărului de taste, a modului de simbolizare şi de organizare (dispunere) a acestora. Astfel o tastatură standard, pentru a putea realiza funcţiile pentru care este destinată, dispune de următoarele tipuri de taste:

Taste de editare (alfa-numerice) dispuse în zona centrală a tastaturii servesc pentru introducerea textelor alfa-numerice, a caracterelor speciale şi a unor comenzi (caracterele alfabetice pot fi introduse în format majuscul sau minuscul);

Taste numerice cu ajutorul cărora se introduc date numerice; Taste funcţionale simbolizate cu F1, F2, ..., F12, servesc pentru lansarea

unor comenzi sau activarea unor funcţii diferite de la un produs software la altul; Taste pentru deplasarea cursorului; Taste pentru control

Fiecare tastă are asociat un cod numeric, care este un cod ASCII numit cod de scanare (Scan-code). Microprocesorul este capabil să sesizeze momentul apăsării unei taste şi momentul eliberării sale putând genera repetitiv codul de scanare al tastei menţinute în poziţia apăsat.

La ora actuală există mai multe tipuri de tastaturi, funcţie de ţara în care sunt utilizate, respectiv de caracterele specifice limbii acelei ţări. După modul cum sunt dispuse tastele alfabetice, tastaturile sunt standardizate în mai multe tipuri, două dintre acestea fiind:

- tastatura de tip anglo-saxon (american) la care tastele alfabetice încep cu literele Q W E R T Y...;

- tastatura de tip francez la care tastele alfabetice încep cu literele A Z E R T Y...;

Tastaturile au un cod intern propriu care poate fi schimbat prin comenzi de configurare, în funcţie de particularităţile ţării în care se utilizează tastatura respectivă.

În figura 12.1. este prezentată o tastatură americană, acest tip fiind cel mai utilizat la ora actuală. De asemenea, în urma utilizării tot mai frecvente a interfeţei grafice Windows, s-a dezvoltat şi o tastatură care să uşureze anumite operaţii

70

specifice acestui mediu (figura 12.2.).

Figura 12.1. Tastatură 101 taste

Figura 12.2. Tastatură specifică lucrului cu Windows

Scanner-ul Scanner-ul reprezintă un echipament opţional în cadrul unui sistem de calcul,

care se utilizează pentru captarea imaginilor în vederea prelucrării acestora cu calculatorul. Cu ajutorul unui sistem de senzori, scanner-ul preia imagini, desene şi texte, pe care le scanează (operaţia se mai numeşte şi digitalizare) şi cu ajutorul unui software adecvat, le transmite calculatorului care le memorează, sub forma unor fişiere, după care acestea pot fi supuse prelucrării.

Principalele caracteristici care definesc performanţele unui scanner şi calitatea imaginilor scanate sunt:

- rezoluţia, care reprezintă numărul de puncte pe inch pătrat pe care le poate citi;

- numărul de culori, reprezintă setul de culori care pot fi codificate de scanner;

- viteza de scanare, reprezintă viteza cu care un scanner citeşte şi prelucrează o imagine de mărime standard.

Rezoluţia este dată de numărul şi mărimea celulelor de citire şi se exprimă în număr de pixeli (puncte) pe inch sau dot per inch prescurtat dpi. Imaginea scanată este cu atât mai fidelă cu cât rezoluţia este mai bună.

Din punct de vedere al tipurilor, există scanner-e manuale şi automate. Scanner-ul manual trebuie deplasat cu mâna pe suprafaţa colii cu informaţie, iar la cel automat se plasează coala cu informaţie în aparat, iar procesul scanării decurge automat.

Dintre modelele automate se remarcă cel de tipul sheetfeed, care spre deosebire de uzualele modelele flatbed, are senzorul fix, pagina scanată fiind deplasată prin dreptul acestuia. Acest tip de scanner este recomandat celor care

71

doresc să transforme în format digital o cantitate mare de documente, mai ales prin combinarea cu un modul ADF (automatic document feeder - alimentator automat de documente).

Figura 12.3. Scanner manual Figura 12.4. Scanner automat

Echipamente periferice de ieşire Monitorul Interfaţa cu monitorul este în mod uzual de tip SVGA (Super Video Graphic

Array), acesta putând fi utilizat în două moduri, mod text şi mod grafic.

Figura 12.5. Monitor CRT şi LCD

În primul caz, ecranul este împărţit în linii şi coloane, la intersecţia acestora

formându-se o poziţie caracter, marcată pe ecran prin cursor. În mod grafic, ecranul este împărţit în puncte luminoase, numite pixeli. Pe lângă interfaţa SVGA, din cauza utilizării din ce în ce mai frecvente a

monitoarelor LCD, precum şi a creşterii rezoluţiei imaginilor, la ora actuală mai există DVI (Digital Visual Interface) standard implementat în anul 1999, HDMI (High Definition Multimedia Interface) implementat în anul 2002 şi actualizat în 2006 şi DP (DisplayPort) actualizat în anul 2007.

Caracteristicile unui monitor sunt: claritatea imaginii, numărul de culori afişate, nivelul de radiaţii electromagnetice.

Monitorul este conectat la placa de bază a calculatorului prin intermediul unei plăci de extensie, numită placă video.

72

Figura 12.6. Plăci video

Imprimanta Este dispozitivul prin intermediul căruia informaţiile din calculator pot fi

afişate pe un suport de hârtie. Principalele caracteristici ale unei imprimante sunt viteza de tipărire (în

caracter sau pagini pe minut), rezoluţia, dimensiunea maximă a hârtiei A4 - 210 x 297 mm, A3 - (297 x 420 mm) etc. şi memoria proprie.

În tabelul de mai jos sunt prezentate principalele tipuri de imprimante: Tip imprimantă Caracteristici

Matricială

- preţ scăzut; - rezoluţia funcţie de numărul de ace (în general scăzută); - cost foarte redus pentru consumabile

Jet de cerneală

- culori de bună calitate; - preţ scăzut; - rezoluţie aprox. 300 puncte/inch; - cost mediu consumabile.

Laser - culori de foarte bună calitate; - preţ ridicat; - cost mic consumabile.

Imprimantele matriceale pot fi cu 9, 18 sau 24 de ace. Mecanismul de

tipărire, la aceste imprimante este format dintr-un set de ace montate în capul de imprimare, care în momentul primirii impulsurilor percutează o bandă tuşată. Viteza de tipărire este de 150-400 caractere pe secundă.

Figura 12.7. Imprimantă matriceală Figura 12.8. Imprimantă cu jet de

cerneală

Există şi imprimante matriceale rapide care asigură viteze mari de imprimare, de până la 800 caractere pe secundă sau chiar mai mult.

Imprimantele cu jet de cerneală utilizează circuite electronice şi mecanisme

73

electromecanice foarte sofisticate care permit preluarea cernelei dintr-un cartuş (rezervor special) şi pulverizarea sa printr-un sistem de duze. Cerneala are proprietăţi sicative ridicate, adică se fixează rapid pe hârtie. Aceste imprimante sunt tot mai mult utilizate datorită comodităţii în imprimarea color şi a calităţii tipăririi.

Imprimantele laser asigură cea mai înaltă calitate a tipăririi, având la bază principiul xerox-ului. Cu ajutorul unor raze laser se obţine o polarizare electrostatică a unui cilindru special, care la rândul lui atrage şi se încarcă pe suprafaţa sa cu o pulbere de grafit fin numită toner, pulbere care este depusă apoi pe hârtie, după care, aceasta este supusă unui tratament termic pentru fixare.

Viteza de tipărire este foarte diferită de la un tip de imprimantă la altul în funcţie de modelul constructiv folosit şi în funcţie de principiul de tipărire. O imprimantă laser asigură o viteză de tipărire între 5 şi 20 pagini pe minut sau chiar mai mult, în funcţie de gradul de umplere şi de calitatea imprimantei, în timp ce o imprimantă matriceală obişnuită imprimă cu o viteză medie sub 5 pagini pe minut.

Calitatea grafică a tipăririi depinde, ca şi la monitor, de rezoluţia imprimantei care se exprimă la fel prin numărul de pixeli pe inch. Cea mai bună rezoluţie este asigurată de imprimantele laser (uzual 600 dpi), urmată de imprimanta cu jet de cerneală.

Figura 12.9. Imprimantă laser

Imprimantele dispun şi de o memorie proprie care serveşte pentru stocarea

informaţiilor aflate în aşteptarea tipăririi. Când se generează o comandă de tipărire, programul de aplicaţie transmite şi informaţiile către imprimantă, iar aceasta le stochează în propria memorie după care începe tipărirea. Dacă volumul informaţiilor de tipărit depăşeşte capacitatea memoriei proprii atunci transferul acestora către imprimantă se face treptat. La imprimantele evoluate există posibilitatea extinderii memoriei prin adăugarea de noi module (SIMM-uri), astfel ca acestea să fie capabile să preia un volum mai mare de date (sau întregul volum) şi prin aceasta să se reducă timpul de aşteptare şi să se degreveze unitatea centrală a sistemului.

O altă caracteristică a imprimantelor este fiabilitatea acestora, adică posibilitatea de a funcţiona fără defecţiuni, o perioadă cât mai lungă. În cea mai mare parte imprimantele pot fi conectate fie la porturile seriale fie la porturile paralele fie la porturile USB. În mod curent ele sunt conectate la porturile paralele sau USB, întrucât se asigură transferul mai rapid al datelor (faţă de porturile seriale).

Echipamente periferice de intrare/ieşire Înainte de a prezenta aceste echipamente, trebuie precizat termenul de

memorie externă. Aceasta are rolul de a păstra informaţiile (programe şi date) pe o durată nedeterminată. Pentru orice calculator, memoria externă constituie o completare şi o extindere a memoriei interne, prezentând două particularităţi

74

deosebite faţă de memoria internă: - este mult mai mare ca volum; - este nevolatilă, informaţiile rămân stocate pe o durată nedeterminată. La calculatoarele personale memoria externă este constituită din discul

flexibil, discul fix, discuri optice, CD-ROM-ul şi DVD-ul, caseta magnetică, etc. Oricare ar fi dispozitivul prin care se materializează memoria externă, el

cuprinde următoarele componente: 1. mediul de memorare, reprezentat de suportul fizic propriu-zis pe care se

stochează datele: floppy-disc, hard-disc, compact-disc, etc.; 2. unitatea fizică de memorare, constituită din mecanismul de antrenare şi

acces la mediul de memorare: unitatea de floppy-disc (FDD – Floppy Disk Drive), unitatea de disc fix (HDD – Hard Disk Drive), unitatea de compact-disc, etc.;

3. interfaţa, materializată prin componentele care să permită conectarea la PC a unităţilor fizice de memorare;

4. programele capabile să controleze transferul bidirecţional de date dintre unitatea fizică de memorare şi celelalte componente ale PC-ului.

Unitatea de disc floppy (flexibil, dischetă) cea mai uzuală la ora actuală are o dimensiune de 3,5 inch, suportul de memorie externă fiind discul floppy (figura 12.10.), cu o capacitate maximă de stocare de 1,44 MB.

Figura 12.10. Disc floppy de 3,5 in (a – faţă, b – spate) şi unitate de disc floppy (c)

Discul floppy are 2 feţe utile introduse într-un suport rigid, fiecare faţă având

80 de cercuri concentrice numite piste. Fiecare pistă este formată din 18 sectoare, un sector având o capacitate de 512 B (octeţi).

Unitatea de disc floppy (FDD) îndeplineşte următoarele funcţii: - imprimă o viteză de rotaţie constantă de 300 rotaţii pe minut floppy discului

introdus în unitate, moment în care acesta este operaţional; - deplasează capetele de citire/scriere pe pistele corespunzătoare adreselor

solicitate, transmise prin intermediul interfeţei. - dezactivează rotirea floppy discului atunci când este apăsat butonul de

extragere a acestuia din unitate.

a. b.

c.

75

Figura 12.10. Dischetă, componente

Figura 12.11. Disc floppy – piste şi sectoare

Rata de transfer la floppy discului de 1,44 MB este de 500 KB/s. Fiecare pistă

este identificată unic printr-o adresă fizică iar sectoarele au un prefix ce serveşte la identificarea acestora. Aceste elemente permit accesul direct la datele stocate pe floppy disc. Fiecare sector are la sfârşitul său un sufix, o informaţie utilizată la verificarea corectitudinii transpunerii datelor pe floppy.

Fiecare dischetă prezintă o metodă de protecţie împotriva scrierii sau ştergerii accidentale a datelor pe respectivul suport magnetic. Astfel, dischetele de 3,5 in au o „uşiţă”, care poate avea două poziţii, una în care acoperă o mică fantă, mod neprotejat şi una în care nu acoperă respectiva fantă, modul protejat.

Capacitatea discurilor flexibile depinde de tipul discului şi densitatea de înregistrare, din acest punct de vedere sunt: - Discul cu dublă densitate (DD), cu o capacitate de 720 kB;

- Discul cu înaltă densitate (HD), cu o capacitate de 1,44 MB; - Discul cu foarte înaltă densitate (ED), cu o capacitate de 2,88 MB.

76

Capacitate 360

KB 720 KB

1,44 MB

2,88 MB

Feţe (nr.) 1 2 2 2 Piste (nr.) 80 80 80 80 Sectoarele pe pista (nr.) 9 9 18 36 Dimensiunea sectoarelor (b) 512 512 512 512 Viteza de rotaţie (RPM) 300 300 300 300 Rata de transfer al datelor (Kbps) 250 250 500 1000

Unitatea de disc fix, la care suportul de memorie externă este discul fix

(harddiscul). Unitatea de disc fix este principalul dispozitiv de stocare a datelor pentru PC-urile de astăzi. Nici un alt periferic nu se apropie de utilitatea pe care o conferă ca viteza şi capacitatea.

Discul fix stochează fişierele şi poate extinde capacitatea memorie RAM a PC-ului cu memoria virtuală. El lucrează acum la capacităţi de ordinul gigabytes. Discurile fixe diferă prin tehnologie de fabricare, interfaţă, viteză şi capacitate de stocare a datelor, toate aceste elemente fiind interdependente.

El este alcătuit din mai multe discuri suprapuse, cu un ax comun (figura 12.12.).

Între discuri se găsesc capete de citire/scriere, fiecare faţă fiind utilă. Capetele sunt deplasate înainte şi înapoi simultan pe suprafeţele platanelor; ele nu se pot deplasa independent unul de celălalt deoarece sunt montate pe acelaşi suport.

Unitatea de disc fix are viteză de funcţionare de cel puţin zece ori mai mare decât cea a unei unităţi de disc floppy (3600 RPM), dar actualmente viteza de rotaţie poate fi de 5400, 7200, 10000 RPM. Din aceste considerente, capacitatea de stocare, precum şi viteza de citire/scriere este mult mai mare decât la discul floppy.

Figura 12.12. Disc fix

Figura 12.13. Unitate de disc fix

77

Probleme rezolvate

1. Care sunt grupurile de taste de pe tastatură ? Taste de editare (alfa-numerice); Taste numerice; Taste funcţionale; Taste pentru deplasarea cursorului; Taste pentru control 2. Ce exprimă şi cum se măsoară rezoluţia unui echipament ? Rezoluţia este dată de numărul şi mărimea celulelor de citire şi se exprimă în număr de pixeli (puncte) pe inch sau dot per inch prescurtat dpi. 3. Care este capacitatea maximă de stocare a unui disc floppy HD de 3,5 in ? 1,44 MB

Întrebări 1. Care sunt caracteristicile unui scanner ? 2. Care sunt caracteristicile unui monitor ? 3. Care sunt caracteristicile unei imprimante ? 4. Descrieţi ce anume v-ar determina să achiziţionaţi un anumit model de imprimantă. 5. Care sunt diferenţele semnificative între discul fix şi dischetă ?

78

79

CURS 13.

CALCULATORUL COMPATIBIL IBM PC. ALTE PERIFERICE

Cuvinte cheie: discuri magneto-optice, CD-uri, mouse, modem Rezumat. În afară de cele prezentate anterior, în acest curs se prezintă câteva detalii ale altor echipamente. Pentru început discurile magneto-optice, ca soluţie de back-up, compact discurile şi DVD-urile. Ultimele două echipamente sunt mouse-ul (utilizat în principiu la lucrul cu interfeţe grafice) şi modem-ul, utilizat pentru conectarea sistemului de calcul la linia telefonica.

Discuri magneto-optice Discurile magneto-optice şi-au găsit aplicabilitatea în special în realizarea

arhivelor de date sau copii ale datelor de pe discurile fixe, numite şi back-up. Ele au înlocuit copiile făcute cu unităţi de casetă magnetice.

Tehnologia magneto-optică utilizează un laser optic pentru a extinde posibilităţile unui sistem de memorare magnetic convenţional. Într-un sistem magneto-optic, mediul de memorare este un material magnetic diferit de cel folosit la floppy şi harddiscuri, respectiv partea optică asistă mecanismul magnetic pentru a-i face percepţia mai rafinată. Înaintea scrierii datelor pe un disc magneto-optic, o undă laser este îndreptată pe locul unde mecanismul magnetic va scrie date, pregătind astfel mediul de memorare pentru a-l face inscriptibil. Citirea discurilor magneto-optice se realizează printr-un procedeu pur optic, unda laser citeşte datele înregistrate magnetic pe disc.

Combinaţia dintre tehnologia magnetică şi cea optică, oferă discurilor magnetice posibilitatea de a memora date la o densitate ridicată, fapt ce se explică prin câmpurile magnetice care se risipesc odată cu mărirea distanţei dintre mediul de memorare şi capetele de citire/scriere, în timp ce razele laser se focalizează pe suprafaţa mediului de memorare.

Densitatea de memorare este foarte ridicată, oferind unui platan al discului o capacitate mare de memorare. Discurile magneto-optice includ două tipuri de dimensiuni (5.25” şi 3.5”) şi seamănă floppy discurile de 3.5” în exterior dar apar mai groase.

Figura 13.1. Discuri ZIP produse de Iomega şi de SONY

80

Spre deosebire de discurile fixe pe care datele se memorează în piste concentrice şi cilindrii, discurile magneto-optice utilizează o pistă continuă în spirală care îmbunătăţeşte transferul datelor deoarece capetele de citire/scriere nu trebuie să se deplaseze între piste pe durata transferului.

Capacitatea de bază a unui disc magneto-optice de 3.5 inches este de 128 M cu 512 B/sector, 25 sectoare/pistă şi 10000 piste/disc (este folosită o singură faţă a discului), dar există şi modele de 230 M, numărul pistelor pe disc fiind de 17900, fiecare pistă având un număr de 25 de sectoare pe o pistă.

Comparativ cu discurile fixe, unităţile de discuri magneto-optice au un dezavantaj din punct de vedere al performanţei, deoarece fiecare operaţie de scriere necesită trei treceri prin capul de citire/scriere: la prima trecere se şterge discul prin alinierea tuturor domeniilor magnetice în aceeaşi direcţie; la a doua trecere se înscriu datele; la a treia trecere verifică dacă modificările au fost efectuate şi dacă datele au fost memorate fără erori.

Compact discuri Compact discul constituie un alt suport de memorie externă cu caracteristici

superioare faţă de discurile flexibile. CD-ROM-ul (Compact Disc Read Only Memory) reprezintă suportul de memorie în plină ascensiune datorită facilităţilor deosebite pe care le prezintă, atât în ce priveşte tehnologia avansată de fabricaţie, cât şi în ce priveşte modul de organizare şi de accesare a informaţiilor. Stocarea şi accesarea datelor pe CD-ROM-uri, se realizează prin mijloace optice cu o viteză mult mai rapidă, care reduc numărul de componente mecanice şi măresc fiabilitatea suportului. De aici şi denumirea lor de discuri optice.

CD-urile au o dimensiune standard de 120 mm diametru, o grosime de 1,2 mm şi o perforaţie de 15 mm, existând şi o variantă mai mică, cu un diametru de doar 80 mm, sau o variantă de formă dreptunghiulară.

Figura 13.2. Tipuri de discuri

Discurile CD-ROM şi discurile CD-audio sunt asemănătoare. Ele sunt identice ca suport, ca principiu de citire, şi ca mărime şi format fizic, însă diferă din punct de vedere al conţinutului informaţional şi al unităţilor hard pentru înregistrare şi redare. Un CD-ROM introdus într-o unitate CD-audio, în mod sigur nu va putea fi citit şi va produce zgomote stridente fără nici o semnificaţie întrucât această unitate nu este prevăzută cu facilităţi de decodificare a informaţiei. Un CD-audio, introdus însă într-o unitate de CD-ROM, va putea fi citit şi redat fără probleme.

Principalele caracteristici de performanţă ale unităţilor de CD sunt: - capacitatea de stocare;

81

- timpul de acces; - rata de transfer; - dimensiunea buffer-ului; - interfaţa.

Figura 13.3. Unităţi CD-ROM

Capacitatea de stocare la un CD începe de la aproximativ 650 MB,

organizaţi în 99 piste cu cel puţin 300 sectoare/pistă. Timpul de acces este mai mare ca la discul fix, fiind cuprins între 400 şi 800

milisecunde, în timp ce la primele timpul de acces se situează sub 20 milisecunde. La unităţile CD cu viteze de lucru de peste 12X se foloseşte tehnica de acces CAV (similară cu cea utilizată la hard-discuri), astfel că viteza de rotire rămâne constantă, iar timpul de acces creşte.

Rata de transfer se referă la cantitatea de informaţie ce se transferă într-o secundă şi poate fi cuprinsă între 150 KB/s (la primele tipuri de unităţi de CD-uri) şi peste 7800 KB/s. Rata de transfer depinde, în primul rând de timpul de acces şi de viteza de lucru a unităţii CD.

Viteza de lucru reprezintă un parametru care influenţează direct rata de transfer şi timpul de acces şi se stabileşte în raport cu primul tip de unitate CD numit single-speed (1X), care lucra cu un transfer de 150 KB/secundă. Faţă de acesta s-au dezvoltat apoi celelalte variante din ce în ce mai performante, la viteze de 2xSpeed, de 4xSpeed, de 8xSpeed, ajungându-se în prezent până la 48x şi 52x, pentru care rata de transfer este de 7200 KB/s, respectiv 7800 K/s.

Compact discuri inscriptibile (CD-R) În configuraţia unui PC au apărut şi unităţile de inscripţionare a CD-urilor,

aşa numitele CD-R (CD-Recordable). Ea poate scrie o singură dată informaţiile pe CD, dar o poate face pe porţiuni, CD–ul umplându-se pe măsură ce se fac noi inscripţionări.

Pentru inscripţionare, unitatea deţine un ansamblu optic format dintr-o diodă laser (în infraroşu) şi un set de lentile şi prisme, precum şi o celulă fotoelectrică, toate aflate pe un ansamblu mecanic ce are o mişcare relativă la disc în forma unei spirale. Datele în format binar (0 şi 1) sunt reprezentate sub forma unei adâncituri (pit) sau lipsei adânciturii (land) pe pista formată pe disc.

Pentru citirea discului dioda emite un fascicul laser, care, prin intermediul setului de lentile, ajunge pe suprafaţa discului şi se reflectă. Cantitatea de lumină reflectată depinde de prezenţa unei adâncituri (pit) sau absenţa acesteia (land) în punctul în care a căzut fasciculul laser, între ele existând caracteristici de reflexie diferite. O serie de lentile şi oglinzi focalizează această lumină reflectată spre un fotodetector, care transformă lumina în semnal electric, mai precis în 0 şi 1. În continuare, semnalele înregistrate parcurg un algoritm de corecţie al erorilor apărute în timpul citirii, algoritm implementat de către producătorul unităţii, informaţia fiind apoi trimisă spre memoria internă şi procesor.

82

Mediul de memorare al CD-urilor şi operarea unităţilor de inscripţionare, fac operaţia de înregistrare a CD-urilor mai complexă decât o copiere de fişiere într-un HD. Deoarece înregistrarea pe CD se realizează secvenţial, unitatea de inscripţionare primeşte şi scrie datele în fluxuri continue ce nu pot fi întrerupte. O întrerupere a fluxului de date poate provoca erori de înregistrare. Mai mult, pentru a folosi capacitatea maximă de memorare a CD-ului, numărul de sesiuni în care este inscripţionat discul este bine să fie limitat, fiecare sesiune necesitând cel puţin 13 MB din capacitatea discului pentru pistele început şi de sfârşit.

În funcţie de unitatea de CD-R şi de software-ul disponibil, există două moduri de scriere:

a) crearea unui CD virtual pe hard-disc care se va copia apoi pe CD integral. Este modul cel mai uşor de inscripţionare atât pentru sistem cât şi pentru CD, deoarece CD-ul virtual deja există sub forma unui fişier cu întreaga structură de directori necesară pentru CD. Sistemul va trebui doar să citească hard-disc-ul şi să trimită un flux de date către CD-R;

b) crearea CD-ului direct pe unitate. Discurile utilizate în CD-R sunt diferite de CD-ROM-uri deoarece necesită o

suprafaţă înregistrabilă pe care raza laser să o modifice pentru a scrie datele. De asemenea, ele dispun de o „spirală de formatare” permanent ştanţată pe fiecare disc. CD-R are un strat de bază protector din plastic policarbonat transparent, deasupra căruia există un strat reflector subţire cu rolul a reflecta raza laser pentru a fi detectată de unitate. Între stratul reflector şi ultimul strat, CD-R-ul are un strat special de vopsea fotoreactivă care îşi schimbă reflectivitatea sub acţiunea unei raze laser foarte puternice.

CD-ul înregistrează datele în blocuri logice; deşi pot avea dimensiuni de 512, 1024 sau 2048 de bytes, numai formatul cu 2048 de bytes are o utilizare răspândită. La fel ca în cazul CD-ROM-urilor, viteza CD-R-ului este dată de rata de transfer a datelor măsurată în multipli ai vitezei de bază (150 KB/s). Primele CD-R-uri operau la o viteză de 1x, fiecare generaţie dublând viteza iniţială. CD-R-urile au două viteze, una pentru scriere şi una pentru citire, viteza de scriere fiind în mod invariabil, egală sau mai mică decât cea de citire. Factorii care determină rata de transfer a datelor sunt: viteza sursei de date (a hard-disc-ului), fragmentarea datelor şi interfaţa dintre sursă şi CD-R.

Majoritatea CD-R-urilor dispun de memorii tampon (buffer-e) care să trateze problema încetinirilor temporare în fluxul datelor, care ar putea rezulta din mişcarea repetată a capului de citire/scriere a discului fix pentru a aduna bucăţi din fişierele fragmentate. Chiar şi cu ajutorul acestor buffer-e, scăderile de ritm au efecte asupra fluxului de date spre CD-R.

Compact discuri reinscriptibile (CD-RW) CD-ReWritable se comportă mai mult ca un hard-disc convenţional, decât ca

un CD-R. Datorită timpului scurt de viaţă al acestui mediu sensibil, CD-RW funcţionează cel mai bine dacă se reduc la minim operaţiile de actualizare a datelor care poate consuma prematur suportul.

Cu toate că sunt uşor de folosit şi flexibile, cei mai mulţi fabricanţi nu cred că CD-RW va înlocui CD-R-ul datorită costurilor, substanţa sensibilă ce acoperă CD-ul permiţând reincripţionarea datelor fiind mult mai costisitoare decât simpla ştanţare a CD-R-urilor.

Discuri digitale DVD DVD-urile (Digital Versatile Disc) constituie a doua generaţie de dispozitive

de stocare fotomecanice. Folosind tehnologia dezvoltată de Toshiba, DVD-ul are

83

ambele feţe operaţionale, iar informaţia citită de pe disc este identică cu cea de pe CD. Iniţial produs pentru a stoca filme, suportul poate fi folosit pentru orice fel de memorare, inclusiv pentru producţia multimedia interactivă.

Dacă CD-ul şi-a început existenţa ca un suport de destinaţie clară şi apoi s-a modificat pentru a se adapta la aplicaţii pe care producătorul iniţial nu le-a prevăzut, DVD-ul şi-a început existenţa ca o tehnologie cu destinaţii multiple. Scopul lui e să înlocuiască toate tipurile de suport al datelor (video casete, audio CD-uri şi toate celelalte tipuri de aplicaţii bazate pe CD). Cu toate că primele DVD-uri nu au inclus şi mecanisme de înregistrare, această tehnologie nu s-a lăsat mult aşteptată.

Asemănător CD-urilor, fiecare aplicaţie a DVD-urilor are propriul subtitlu, DVD-video pentru aplicaţii video şi distribuţie de filme, DVDaudio cu sunet de înaltă calitate şi capacitate ce depăşeşte pe cea a CDurilor, DVD-ROM pentru distribuţia software-ului şi a altor colecţii voluminoase de date, DVD-RAM înregistrabil asemănător cu CD-R-ul.

Figura 13.4. Unitate DVD

Tabel comparativ al vitezelor DVD - CD

Viteza Unităţii

DVD Rata de transfer

Rata echivalentă CD-ROM

Viteza de citire a CD-

ului 1x 11,08 Mbps (1,32 MB/s) 9x 8x-18x 2x 22,16 Mbps (2,64 MB/s) 18x 20x-24x 4x 44,32 Mbps (5,28 MB/s) 36x 24x-32x 5x 55,40 Mbps (6,60 MB/s) 45x 24x-32x 6x 66,48 Mbps (7,93 MB/s) 54x 24x-32x 8x 88,64 Mbps (10,57 MB/s) 72x 32x-40x

10x 110,80 Mbps (13,21 MB/s) 90x 32x-40x 16x 177,28 Mbps (21,13 MB/s) 144x 32x-40x

Suportul DVD seamănă cu CD-ul, dar spre deosebire de un CD convenţional,

DVD-ul este alcătuit din două discuri lipite unul de celălalt. Fiecare disc poate fi înregistrat pe ambele părţi. Discul rezultat dispune deci, de patru suprafeţe de înregistrare. Pista în spirală a DVD-ului e ştanţată mai dens pentru a-i conferi o capacitate mai mare. Discul se învârte cu o viteză mai mică decât a CD-urilor, viteza de rotaţie variind de la 600 RPM în exterior, la 1200 RPM în interior.

Capacităţi ale discului DVD, funcţie de tip

Capacitate Număr de straturi şi feţe Nume 4,7 GB 1 faţă, 1 strat DVD5 8,5 GB 1 faţă, 2 straturi DVD9 9,4 GB 2 feţe, 1 strat DVD10

17,0 GB 2 feţe, 2 straturi DVD18

84

Mouse-ul (Şoarecele) Mouse-ul a fost inventat în 1963, de către Douglas Engelbart, cercetător la

Stanford Research Center, California, SUA.

a) b)

Figura 13.5. Mouse (a – primul mouse, creat de Engelbart, b – mouse cu 2 butoane şi rotiţă de „scrool”)

Mouse-ul este utilizat în acele programe care realizează pe monitor interfeţe

utilizator prin intermediul tehnicii ferestrelor şi a casetelor de dialog (cel mai cunoscut exemplu: interfaţa grafică Windows), cursorul mouse-ului „urmărind” pe monitor deplasarea reală a acestuia. Cu ajutorul mouse-lui se pot efectua patru operaţii:

- indicare (point); - clic (click) prin care se acţionează scurt un buton al mouse-lui; - dublu clic (double click), prin care se acţionează scurt, de două ori succesiv

un buton al mouse-lui; - tragere sau glisare (drag), prin care se deplasează mouse-ul cu un buton

acţionat. Utilizarea mouse-ului simplifică modul de operare prin tastatură, acesta putând

cumula funcţiile mai multor taste. Ultimele modele de mouse dispun şi de o rotiţă între cele două butoane, pentru

derularea rapidă a informaţiilor dintr-o fereastră ca şi când s-ar acţiona bara de defilare verticală.

După modul de conectare şi comunicare cu calculatorul distingem trei tipuri de mouse şi anume:

- mouse serial, care se conectează la unul din porturile seriale, fiind mouse-ul cel mai utilizat şi acceptat de orice program;

- mouse cu placă de interfaţă proprie (numit şi mouse de magistrală) care se conectează la calculator prin intermediul unui conector de extensie, sau printr-un port special intern;

- mouse fără fir care comunică cu calculatorul prin intermediul unui semnal radio preluat şi prelucrat de către o placă de interfaţă specială.

Modemul (MOdulator/DEModulator) Reprezintă un dispozitiv hardware care facilitează comunicarea între două

calculatoare sau între un calculator şi un fax independent, în vederea schimbului de informaţii pe linii de telefon.

Prin intermediul modem-ului semnalele sunt preluate de la calculatorul sursă sunt mai întâi modulate şi transformate din semnale digitale în semnale analogice şi apoi sunt transmise pe linia telefonică. La recepţia semnalelor, modemul de pe calculatorul destinaţie le demodulează şi le reconverteşte din semnale analogice,

85

făcându-le apte de a fi recepţionate şi înregistrate de către calculatorul destinaţie. Se pot astfel transmite şi recepţiona orice document, fişier, poştă electronică, etc.

Modularea datelor face posibilă transmiterea acestora pe linii telefonice obişnuite, iar comprimarea asigură reducerea timpului de transmisie prin creşterea volumului de date transmise pe unitate de timp.

La majoritatea calculatoarelor actuale facilităţile de comunicaţie sunt implementate cu ajutorul fax-modem-ului care devine în prezent una dintre cele mai importante componente hardware din configuraţia unui calculator, prin intermediul căreia se realizează atât transmiterea de faxuri cât şi obţinerea de servicii on-line (exemplu comunicare prin Internet).

Figura 13.6. Modul de transmitere a datelor prin intermediul modem-ului

Prin intermediul fax-modem-urilor se realizează legătura hard atât între două

calculatoare cât şi între un calculator şi un fax obişnuit aflate la distanţă. Comunicarea efectivă însă presupune şi instalarea unui program de comunicaţie adecvat care, de regulă, este livrat odată cu modemul.

Dispozitivele fax-modem pot fi interne (plăci de fax-modem cuplate la conectorii plăcii de bază) sau externe care se conectează la calculator prin porturile acestuia.

Figura 13.7. Modem intern Figura 13.8. Modem extern Principalele caracteristici ale dispozitivelor fax-modem se referă la viteza de

transmisie şi rezoluţia transmisiei (acurateţea mesajului recepţionat). Viteza de transmisie se exprimă în biţi pe secundă (bps) şi variază în funcţie

de performanţele plăcii şi caracteristicile reţelei (2400; 4800; 9600; 14400; 28800; 56000 bps sau chiar mai mult).

Probleme rezolvate

1. De cîte tipuri sunt discurile magneto-optice, funcţie de dimensiune ? Discurile magneto-optice includ două tipuri de dimensiuni 5.25” şi 3.5”. 2. Care este capacitatea standard actuală a CD-urilor ? 700 MB 3. De câte capacităţi pot fi DVD-urile ?

86

Patru: DVD5 – 4,7 GB, DVD9 – 8,5 GB, DVD10 – 9,4, DVD18 – 17 GB. 4. În ce se măsoară viteza de transmitere/recepţie a datelor la modem ? Biţi/secundă.

Întrebări

1. Care sunt diferenţele de capacitate de stocare între discul magneto-optic, CD şi DVD ? 2. Câte tipuri de CD-uri funţie de dimensiune, cunoaşteţi ? 3. Care sunt diferenţele între inscripţionarea CD-urilor într-o singură sesiune sau mai multe ? 4. Care sunt tipurile de mouse, funcţie de modul de conectare ? 5. Cum se transmit datele prin intermediul modem-ului ?

87

CURS 14.

SISTEME DE NUMERAŢIE. ELEMENTE DE LOGICĂ MATEMATICĂ.

Cuvinte cheie: cifre, numere, Boole, logică matematică Rezumat. Acest ultim capitol este rezervat în principal sistemelor de numeraţie. Sunt detaliate caracteristicile sistemele de numeraţie poziţionale binar, octal, zecimal şi hexazecimal. În final sunt prezentate câteva elemente de algebră Booleană, aceasta fiind baza de lucru internă a componentelor unui sistem de calcul.

SISTEME DE NUMERAŢIE

Se numeşte sistem de numeraţie totalitatea regulilor de reprezentare a

numerelor folosind un anumit set de simboluri grafice distincte, numit alfabetul sistemului de numeraţie, simbolurile fiind numite cifre.

Sistemele de numeraţie sunt de două tipuri: - sisteme de numeraţie poziţionale; - sisteme de numeraţie nepoziţionale. Sistemele de numeraţie poziţionale sunt acele sisteme de numeraţie pentru

care valoarea unei cifre din cadrul unui număr depinde de poziţia ocupată de acea cifră în cadrul numărului. Un sistem de numeraţie poziţional în baza “r” are următoarele caracteristici:

- utilizează un alfabet cu r simboluri diferite între ele numite cifre, cu valori consecutive;

- aceeaşi cifră aşezată în poziţii diferite ale unei secvenţe, poate avea valori diferite;

- cifra 0 are cea mai mică valoare când este aşezată singură; - cifra cu valoarea cea mai mare când este aşezată singură, are valoarea cu o

unitate mai mică decât baza sistemului (adică r-1). În funcţie de poziţia lor în număr, cifrele se înmulţesc cu puteri crescătoare

ale bazei r, obţinându-se dezvoltarea numărului după puterile bazei:

Nr = anan-1…a2a1a0 = an .rn +an-1 .rn-1 + …+ a2 .r2 + a1 .r1 +a0 . r0 Exemplu: sistemul arab zecimal de numeraţie este unul poziţional. De

exemplu, cifra 1 are valoarea 10 (1*10) în numărul 3217 şi are valoarea 1000 (1*103) în numărul 31709.

Sistemele de numeraţie nepoziţionale sunt sistemele de numeraţie pentru

care valoarea unei cifre dintr-un număr nu este unic determinată de poziţia cifrei în număr ci de contextul în care se află cifra.

Exemplu: sistemul roman de numeraţie este unul nepoziţional; valoarea cifrei I în numărul II este +1 iar în numărul IV este –1.

Baza unui sistem de numeraţie poziţional este dată de numărul de elemente

care formează alfabetul sistemului de numeraţie. Se consideră că alfabetul este

88

format din cifre care sunt numere întregi, consecutive, nenegative. Exemplu: sistemul de numeraţie în baza 2 are alfabetul {0,1}; sistemul de

numeraţie în baza 10 are alfabetul {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}, iar în baza 16 are alfabetul {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}.

Sistemele de numeraţie poziţionale folosesc acelaşi sistem de reguli de reprezentare a numerelor; ele diferă doar prin alfabetul pe care îl utilizează şi, implicit, prin bază.

Baza de numeraţie utilizată pentru reprezentarea informaţiei în calculatoarele numerice este baza 2. Argumentele care au determinat această alegere sunt:

- operaţiile aritmetice elementare în baza 2 pot fi asimilate cu operaţiile în logică bivalentă efectuate într-o algebră booleană; în consecinţă, atât operaţiile aritmetice cât şi operaţiile logice pot fi tratate unitar, prin intermediul funcţiilor logice din algebra booleană;

- componentele elementare ale unui sistem de calcul utilizate pentru memorarea şi manevrarea informaţiilor, indiferent de natura lor (dispozitive electronice, optice, magnetice, electrice, etc.), se caracterizează prin două stări stabile (circuit închis / deschis, câmp magnetizat într-un sens / în sens opus, câmp opac / transparent, etc.). Acest lucru face ca funcţionarea lor să poată fi exprimată prin intermediul unor funcţii booleene;

- proiectarea logică a dispozitivelor elementare ale unui calculator numeric se realizează prin intermediul circuitelor logice care modelează funcţiile booleene dorite.

Sistemul de numeraţie binar Prima descriere a unui sistem de numeraţie binar apare in India, în jurul

anului 800 e.n., fiind apoi preluat de chinezi. Acest sistem de numeraţie este cel mai utilizat în reprezentarea codificată a numerelor în calculatoare şi are următoarele caracteristici:

- baza de numeraţie a sistemului este 2 şi conţine numai două simboluri, cifrele 0 şi 1;

- cifra cu valoarea cea mai mare este 1. Un număr scris în baza 2, poate fi dezvoltat după puterile bazei astfel: N2 = anan-1…a2a1a0 = an .2n +an-1 .2n-1 + …+ a2 .22 + a1 .21 +a0 . 20 Conversia unui număr din baza 2 în baza 10 poate fi făcută astfel: 111000102 = 1 * 27 + 1 * 26 + 1 * 25 + 1 * 21 + 0 * 20

Pentru conversia unui număr din baza 10 în baza 2, se împarte numărul respectiv la 2 şi se reţine restul (care poate fi 0 sau 1). Rezultatul întreg al împărţirii se împarte din nou la 2, reţinându-se restul. Operaţia de repetă până în momentul în care împărţirea ar da valoarea 0. Numărul binar se obţine scriind de jos în sus valorile resturilor. Exemplu: Numărul 25 în baza 10, să fie scris în baza 2. 25 : 2 = 12 rest 1 12 : 2 = 6 rest 0 6 : 2 = 3 rest 0 3 : 2 = 1 rest 1 1 : 2 = 0 rest 1 2510 = 110012 Verificare: 100012 = 1x24 + 1x23 + 1x20 = 16 + 8 + 1 = 25

89

Sistemul de numeraţie octal Utilizat în reprezentarea codificată a numerelor în calculatoare este şi

sistemul de numeraţie octal întrucât îl include pe cel binar. Are următoarele caracteristici:

- baza de numeraţie a sistemului de numeraţie este 8 şi conţine în consecinţă opt cifre, de la 0 la 7;

- cifra cu valoarea ce mai mare este 7. Un număr scris în baza 8, poate fi dezvoltat după puterile bazei, astfel: N8 = anan-1…a2a1a0 = an .8n +an-1 .8n-1 + …+ a2 .82 + a1 .81 +a0 . 80

Un număr poate fi dezvoltat după puterile lui 8, astfel:

757330218 = 7 * 87 + 5 * 86 + 7 * 85 + 3 * 84 + 3 * 83 + 0 * 82 + + 2 . 81 + 1 * 80

Sistemul de numeraţie zecimal Alfabetul sistemului zecimal, cel mai cunoscut şi utilizat în prezent este

format din zece cifre : 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Aceste cifre sunt prin definiţie numere consecutive, astfel 7 = 6 + 1. Un număr în baza 10 poate fi scris ca o sumă de puteri ale lui 10:

1999 = 1 * 103 + 9 * 102 + 9 * 101 + 9 * 100 Sistemul de numeraţie hexazecimal Utilizat cel mai mult în ultima vreme în reprezentarea codificată a numerelor

în calculatoare este sistemul de numeraţie hexazecimal întrucât le include pe cele binar şi octal. Are următoarele caracteristici:

- baza de numeraţie a sistemului este 16 şi conţine 16 cifre, de la 0 la 9 şi în plus literele consecutive A, B , C, D, E şi F (echivalente la 10, 11, 12, 13, 14 şi 15);

- simbolul cu valoarea cea mai mare este F şi are valoarea 15. Un număr scris în baza 16, poate fi dezvoltat după puterile bazei, astfel: N16 = anan-1…a2a1a0 = an .16n +an-1 .16n-1 + …+ a1 .161 +a0 . 160

Un număr poate fi dezvoltat după puterile lui 16, astfel: 7AD1106916 = 7 * 167 + A * 166 + D * 165 + 1 * 164 + 1 * 163 + + 0 * 162 + 6 * 161 + 9 * 160

Există algoritmi de transformare a numerelor dintr-un sistem de numeraţie în

altul. În tabelul următor sunt prezentate conversiile câtorva numere în sistemele zecimal, binar, octal şi hexazecimal.

Sistemul zecimal

Sistemul binar

Sistemul Octal

Sistemul Hexazecimal

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

90

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 50 1010010 62 32

FUNCŢII LOGICE Algebra booleană este algebra a două valori, 0 şi 1. Matematicianul englez

George BOOLE a reuşit să facă o legătură între formulele algebrice şi relaţiile logice. Pornind de la principiul că o propoziţie poate fi adevărată sau falsă, BOOLE atribuie valoarea 1 propoziţiilor adevărate şi respectiv 0 propoziţiilor false, elaborând algebra booleană.

Notând propoziţiile cu a, b c, etc. se pot construi funcţiile logice: - Disjuncţia (operaţie logică tradusă prin SAU) a două propoziţii, notată cu ∨ ; - Conjuncţia (operaţie logică tradusă prin ŞI) a două propoziţii, notată cu ∧ ; - Negaţia unei propoziţii notată cu ¯ sau ¬. În cazul a două propoziţii a şi b se pot obţine tabele de adevăr, pentru

disjuncţie, conjuncţie şi negaţie aşa cum rezultă din tabelul următor.

a b a ∨ b a ∧ b a b 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0

Algebra booleană este utilizată în aplicaţiile din automatică, teoria circuitelor

şi releelor electronice şi deci la realizarea calculatoarelor. Alături de logica booleană, au apărut mai nou logicile polivalente printre care

logica trivalentă cu valorile de adevărat, fals şi posibil şi logica fuzzi care admite domenii de trecere „gri”, fiind apropiată de logica de gândire obişnuită din industrie, economie, etc.

Întrebări

1. Precizaţi caracteristicile sistemelor de numeraţie poziţionale. 2. Descrieţi caracteristicile sistemului de numeraţie binar. 3. Descrieţi caracteristicile sistemului de numeraţie zecimal. 4. Descrieţi caracteristicile sistemului de numeraţie hexazecimal. 5. Descrieţi principalele funcţii logice.

91

Bibliografie

1. BĂNEŞ A. – Sisteme electronice de calcul – elemente de teorie, Editura Augusta, Timişoara, 2003.

2. BĂNEŞ A. – Informatică şi utilizarea calculatorului, Editura ArtPress, Timişoara, 2007.

3. BIŢĂ, V., MARINESCU, V., Sisteme informatice în economie, Editura Tehnică, Bucureşti, 1981.

4. COJOCARIU, A., HAN, ROMANA, Iniţiere în programarea calculatoarelor prin exerciţii şi probleme, Editura EUROART, Timişoara, 1994.

5. COJOCARIU, A., Aplicaţii informatice, de la iniţiere la performanţă – Editura MIRTON, Timişoara, 1999.

6. DODESCU, GH., ş.a., Informatica, Editura ŞTIINŢIFICĂ ŞI ENCICLOPEDICĂ, Bucureşti, 1987.

7. FULTON, J. , MS DOS 6.2. pentru începători, Editura TEORA, Bucureşti, 1995.

8. FLYNN, J., Gestionarea memoriei, Editura TEORA, Bucureşti, 1995. 9. MARINESCU, D., TRANDAFIR, M., Manualul începătorului, Editura

TEORA, Bucureşti, 1997. 10. MOLDOVAN, F., Iniţiere în WINDOWS, Editura TEORA, Bucureşti, 1993. 11. NORTON, P., Ghid complet pentru Windows’95 – Editura TEORA,

Bucureşti,1998. 12. OTIMAN, P., I., RUSOAIE, D., COJOCARIU, A., Programare pe

calculator. Note de curs şi aplicaţii practice, Lito - I.A.T., Timişoara, 1989. 13. PETERSON, R., Utilizare Windows’95, manual de utilizare complet (Ediţie

specială) – Editura TEORA, Bucureşti, 1998. 14. RADU, I, URSĂCESCU, Minodora, VLĂDEANU, D., CIOC, M.,

BURLACU, S., Informatică şi management, Editura Universitară, Bucureşti, 2005.

15. ROSCH, W.L., Totul despre Hardware – Editura TEORA, 1998. 16. SPIRCU, T., Introducere în informatică, Editura TEORA, Bucureşti, 1993. 17. ***, Curs de gestionare şi utilizare a laboratorului informatizat, Forte

Company S.R.L., Bucureşti 2003. 18. ***, Die Informatik – Schüler Duden, Editura Bibliographisches Institut,

Mannheim, 1986. 19. ***, Site-ul Ministerului Comunicaţiilor şi Tehnologiei Informaţiei, Guvernul

României, www.mcti.ro. 20. ***, http://www.microsoft.com/romania/business/SolutionMatrix.aspx, 30.06.2006. 21. ***, www.wikipedia.org, 01.09.2007

92

93

Anexa 1.

TEST de verificare a cunoştinţelor la Informatică aplicată

1. Termenul de calculator defineşte: a. Microprocesorul, memoria (RAM, ROM etc.), unităţile de disc, carcasa; b. Unitatea de comandă, memoria internă, memoria externă; c. Unitatea de comandă, memoria internă; d. Microprocesorul, memoriile (internă şi externă), echipamentele periferice. 2. Componentă logică a unui sistem de calcul este: a. Fişierul; b. Memoria cache; c. Unitatea aritmetico-logică; d. Programul de preîncărcare a sistemului de operare. 3. Care din următoarele sunt aplicaţii ? a. Microsoft Windows XP; b. Microsoft Word; c. Microsoft Excel; d. Total Commander. 4. Care din următoarele funcţii nu intră în sarcina nucleului unui sistem de operare ? a. Sesizarea unor evenimente deosebite, apărute în timpul execuţiei aplicaţiilor; b. Gestionarea resurselor logice ale sistemului de calcul; c. Asigurarea unei interfeţe cu utilizatorul; d. Gestionarea fişierelor. 5. Formatul general al identificatorului complet al unui fişier este: a. nume fişier.extensie b. nume fişier [extensie] c. [d:] [director] nume fişier [.extensie] d. [d:] [director] nume fişier.extensie 6. Sub interfaţa grafică Windows XP, extensia unui fişier poate avea maxim: a. 3 caractere; b. 4 caractere; c. 7 caractere; d. nu este specificat. 7. Operaţia de împărţire funcţională a unui disc în patru zone se numeşte: a. Calibrare; b. Formatare; c. Fragmentare; d. Defragmentare. 8. Programul de încărcare a sistemului de operare se găseşte în: a. Zona BOOT; b. Memoria ROM; c. Memoria RAM; d. Directorul rădăcină.

94

9. Care din următoarele afirmaţii referitoare la memoria de tip RAM nu sunt adevărate ? a. Este volatilă; b. Conţinutul ei nu poate fi şters; c. Conţinutul ei poate fi modificat; d. Este memoria „de lucru”. 10. Care din următoarele afirmaţii referitoare la memoria CMOS sunt adevărate ? a. Este de tip ROM; b. Stochează programul de încărcare a sistemului de operare; c. Stochează date despre setările unor echipamente; d. Este de tip RAM. 11. În sarcina unităţii de comandă şi control intră: a. Extragerea instrucţiunilor din memoria internă; b. Scrierea rezultatelor prelucrărilor în memoria internă; c. Extragerea datelor din memoria internă; d. Decodificarea instrucţiunilor. 12. Ce presupune tehnologia Hyper-Threading ? a. Procesoare cu mai multe nuclee; b. Prelucrarea în paralel a mai multor aplicaţii pe un singur procesor; c. Prelucrarea unei singure aplicaţii pe mai multe procesoare; d. Prelucrarea mai multor aplicaţii pe mai multe procesoare. 13. Care din următoarele magistrale este dedicată unui anumit tip de placă de extensie ? a. AGP; b. PCI; c. PCI-Express d. ISA. 14. Care din următoarele sunt echipamente periferice de intrare-ieşire ? a. Discul fix; b. Monitorul; c. Tastatura; d. Discul floppy. 15. Care din următoarele nu sunt echipamente periferice cu suport reutilizabil ? a. Imprimanta; b. Discul fix; c. Discul floppy; d. DVD-RW. 16. Aranjaţi în ordinea descrescătoare a capacităţii următoarele medii de stocare: discul fix, discul floppy DD, discul floppy HD, CD-ROM-ul. a. Disc floppy DD, disc floppy HD, CD-ROM, disc fix; b. Disc fix, CD-ROM, disc floppy DD, disc floppy HD; c. Disc fix, CD-ROM, disc floppy HD, disc floppy DD; d. Disc floppy HD, disc floppy DD, CD-ROM, disc fix.

95

17. Mouse-ul ce se conectează printr-un port special intern se mai numeşte şi: a. serial; b. optic; c. wireless; d. de magistrală. 18. Viteza de transmitere a datelor la modem se măsoară în: a. biţi; b. bytes; c. biţi/secundă; d. bytes/oră. 19. Care din următoarele sisteme de numeraţie utilizează cifre ? a. binar; b. octal; c. zecimal; d. hexazecimal. 20. Principiul de bază al algebrei booleene este: a. valoarea de adevăr a unui propoziţii; b. disjuncţia; c. conjuncţia; d. negaţia.

Grila răspunsurilor corecte

Întrebare 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Răspuns corect c ad bcd c - d b a b cd Întrebare 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. Răspuns corect abcd b ac - a c d c abcd a

96

97

Anexa 2.

Explicarea simbolurilor - atenţie. Acest simbol vă indică mărirea atenţiei asupra paragrafului sau imaginii unde este întâlnit. - observă. Acest simbol indică observarea cu atenţie a imaginii. - test rezolvat. Simbolul indică întrebări la care este dat şi răspunsul. - întrebări. Încercaţi să daţi răspuns la aceste întrebări.