cursuri despre calculatoare

7/24/2019 cursuri despre calculatoare

1/12

1

Capitolul 1. Hardware i software

Noiuni fundamentale

n viaa de zi cu zi operm cu dou tipuride entiti: materiale (care ocup un

loc n spaiu) i nemateriale (numite generic "informaie"). Unele obiecte reprezint i

una i alta, de exemplu un CD pe care este nregistrat un film. El este un obiect fizic,

material, dar conine informaie. Dac uitm CD-ul pe bordul mainii, la soare,

obiectul material va fi distrus fizic (iremediabil din pcate), informaia pe care o

conine putnd fi totui reprodus procurnd o copie pe un suport similar sau pe un

alt tip de suport (DVD).

n cazul calculatorului, la componentele fizice ne referim folosind termenul

generic "hardware" (prescurtat hard) iar la informaiile pe care le conine ne referim

folosind termenul "software" (prescurtat soft).

Hardware-ul unui calculator este format din componentele electronice i

mecanice:

Microprocesor Memoria principal (intern, de tip RAM - random access memory sau

ROM - read-only memory)

Memoria extern (discuri magnetice, optice)

Dispozitive periferice (de intrare: tastatura, mouse-ul, cititorul de coduri

cu bare, de ieire: monitorul, imprimanta, boxele audio, de intrare-

ieire: unitile de disc magnetic).


2/12

2

Software-ul unui calculator reunete informaiile pe care acesta le deine: date

i programe. Un program este o list de instruciuni pe care procesorul le poate

executa. Datele pot fi orice alt tip de informaie de care are nevoie un program:

caractere, iruri de caractere, numere, imagini, secvene audio.

Programele i datele sunt memorate n memoria calculatorului (intern sau

extern) n acelai fel. Un program n curs de execuie ocup mpreun cu datele pe

care le manipuleaz o zon din memoria RAM. Programul poate accesa datele de

care are nevoie dar din afara acestuia, instruciunile i datele se confund.

Noiuni privind reprezentarea n calculator a informaiei

Din considerente legate de uurina realizrii circuitelor electronice necesare

memorrii i prelucrrii, n calculator informaia este reprezentat n cod binar. Binar

nseamn existena a doar dou stri, care prin convenie sunt '0' i '1' sau 'adevrat'

i 'fals'.

Un bit este o cifr binar, putnd deci avea valoarea 0 sau 1.

Pentru reprezentarea n binar a diferitelor tipuri de informaii (date) exist

convenii de reprezentare, definite prin standarde. ntre acestea de notorietate este

standardul ASCII, care specific modul de reprezentare n binar a caracterelor

alfabetului englez i a diferitelor semne speciale, cu sau fr echivalent grafic.

Exist ns reprezentri standard i a caracterelor altor limbi. Deoarece codul ASCII

presupune utilizarea a 8 poziii binare, insuficiente pentru a reprezenta simbolurile

grafice specifice tuturor limbilor, acestea se reprezint pe 16 poziii binare


3/12

3

(reprezentare numit Unicode). n Unicode de exemplu 1111100111111101

reprezit caracterul . Atribuirea configuraiilor binare Unicode pentru noi

caractere este arbitrar i se realizeaz de ctre un comitet internaional de

standardizare. Singura restricie la atribuirea unei noi configuraii binare este s nu

mai fi fost utilizat.

n cazul reprezentrii altor tipuri de informaii (imagine, sunet) lucrurile devin

repede mult mai complexe, deoarece exist pentru fiecare dintre ele mai multe

standarde i n timp apar altele noi. Esenial este numai faptul c :

indiferent de natura informaiei, n final se ajunge la o codificare binar,

informaiile din memoria calculatorului sunt practic succesiuni de bii i

ce reprezint acstea depinde doar de modul n care sunt utilizate de

programele n execuie.

Octetul

Deoarece bitul este o unitate de memorare a informaiei prea mic i fr o

semnificaie aparte, de regul memoria calculatorului este organizat n grupe de 8

bii. O celul de memorie de 8 bii se numete octet(engl. byte).

1 octet = 8 bii

Octetul este suficient pentru memorarea unui caracter ASCII.

Multiplii octetului :

Denumire Numr de octei Putere a lui 2

octet 1 20

kilooctet (kilobyte), kB 1024 210

megaoctet (megabyte), MB 1 048 576 220

gigaoctet (gigabyte), GB 1 073 741 824 230

teraoctet (terabyte), TB 1 099 511 627 776 240

Dac pentru memorarea unei date sunt necesari mai mult de 8 bii se va folosi

o succesiune de mai muli octei.

Fiecare celul de memorie (de 1 octet) are i o adres care permite accesarea

ei.


4/12

4

La pornirea calculatorului fiecare celul de memorie din memoria RAM are o

valoare arbitrar.

Adresa unei celule i coninutul ei sunt mrimicare nu au nimic n comun.

Coninutul memoriei

n timpul funcionrii calculatorului, memoria acestuia reine n celulele sale

configuraii binare specifice diferitelor informaii coninute. Se poate spune de

asemenea c fiecare octet conine un numr ntreg ntre 0 i 255 (255 este cel mai

mare numr ntreg care se poate reprezenta folosind 8 poziii binare).

Procesorul calculatorului poate accesa o celul de memorie (un octet) de la o

adres dat pentru a realiza dou funcii fundamentale:

1. poate scrie n celul. Coninutul anterior al acesteia este nlocuit cu o

nou valoare.


5/12

5

2. poate citi valoarea din celul. Procesorul obine o copie a coninutului

celulei. Coninutul celulei rmne neschimbat.

n timpul executrii unui program, o serie de valori din memorie rmn

neschimbate n timp ce altele se modific pe msur ce execuia programului

progreseaz. De obicei rmn fixe celulele care conin date de intrare sau

instruciunile programului. Dac o celul conine valori calculate, valoarea ei iniial

va fi probabil necunoscut, arbitrar, dar va fi modificat pe parcursul execuiei

programului.

Procesoarele actuale pot citi sau scrie n memorie 8, 16, 32 sau 64 poziii

binare simultan, deci 1, 2, 4 sau 8 octei.La scrierea unui program ntr-un limbaj de programare de nivel nalt nu este

necesar inerea evidenei adreselor locaiilor din memorie care conin date sau

informaii despre tipul acestora. Datorit faptului c n program pot fi incluse

declaraii prin care fiecrei date i se precizeaz tipul i i se asociaz un nume, n

program celulele de memorie vor fi referite prin numele lor, calculul adreselor i

alocarea corect a numrului de poziii binare necesare memorrii fiecrei date

realizndu-se automat.


6/12

6

Folosirea suporilor externi de stoc are

Pentru pstrarea pemanent a informaiei, aceasta este memorat pe diferii

supori externi: discuri SSD (Solid State Disk), discuri magnetice, stick-uri dememorie, etc..

Procesul este reversibil, deci se poate scrie i citi n mod repetat.

Citirea sau scrierea de pe supori externi se realizeaz cuviteze relativ reduse

(n cazul discurilor magnetice transferul este de peste 1000 ori mai lent dect n

cazul memoriei RAM).

La fel cum celulele memoriei centrale sunt dispuse din punct de vedere

conceptual unele dup altele i au fiecare o adres fizic, i pe suporii externi exist

un sistem de adresare bazat pe adrese fizice.

Pe suporii externi informaia este organizat n fiiere. Fiierul conine

informaii de acelai fel (un ansamblu de date, un program etc). Fiecare fiier are un

nume i ocup pe disc o zon definit printr-o adres cunoscut de sistemul de

operare. Accesul la fiiere, citirea i scrierea lor i organizarea discului astfel nct

fiierele s fie rapid accesate sunt de altfel funcii principale ale sistemului de operare

al calculatorului. Aplicaiile care realizeaz accesarea unor fiiere vor realiza

aceasta indirect, prin intermediul unor funcii specializate disponibile la nivelul

sistemului de operare.


7/12

7

Fiierele pot fi de multe tipuri. Tipul unui fiier este dat de natura informaiilor

pe care le conine i este precizat prin extensia care este plasat n continuarea

numelui. Exemple:

prog.exe- fiier coninnd un program executabil,

prelucrare.cpp- fiier coninnd un program surs scris n C++,

info.txt, - fiier coninnd un text

f1.dat. - fiier coninnd date necesare unei aplicaii.

Extensia unui fiier este important i pentru faptul c este folosit de sistemul

de operare Windows pentru a stabili aciunea care trebuie executat dac acesta

este selectat printr-un dublu clic cu mouse-ul. Astfel, dac fiierul are extensia . txt

sistemul va lansa n execuie o aplicaie specializat pe tratarea fiierelor de text iar

dac extensia este .exeva ncrca n memoria principal coninutul fiierului i l va

lansa n execuie.

Operaiile executate de un procesor

n timpul funcionrii unui calculator, activitatea procesorului const n

executarea cu mare vitez a unor instruciuni elementare aparinnd unui set de

instruciuni pe care circuitele sale le pot executa. Instruciunile sunt plasate n

memorie, una dup alta, formnd un program executabil. Instruciunile programului

executabil sunt denumite i instruciuni n limbaj main, deoarece ele pot fi

executate imediat de ctre procesor.

Exemple de instruciuni executabile de ctre procesor: citirea coninutului unei

celule de memorie, testarea unui bit al unei configuraii binare citite (dac este 1 sau

0), incrementarea cu o unitate a unei celule de memorie, adunarea unui numr din

procesor cu un numr aflat ntr-o celul din memoria principal etc.

O instruciune n limbaj main const dintr-o secven de octei care conine

att codul operaiei de executat ct i informaiile necesare adresrii operanzilor

implicai. Dup executarea instruciunii curente procesorul execut instruciunea

plasat n memorie n continuare sau, dac instruciunea curent este o instruciune

de salt, execut o alt instruciune, aflat la o adres indicat n cadrul instruciunii

de salt. Instruciunile pot forma astfel structuri logice complexe, calculatorul

devenind instrumentul ideal pentru transmiterea i procesarea volumelor mari de


8/12

8

date, manipularea modelelor matematice asociate proceselor fizice sau pentru

conducerea unor procese tehnologice complexe.

Aceasta este tot ce tie s fac un (micro)procesor. Procesoarele actuale

execut astfel de instruciuni elementare ntr-un timp foarte scurt: t


9/12

9

Adresa Instruciune

0

1

2

3

4

La pornirea periuei, se lanseaz n execuie programul din memorie ncepnd

cu adresa 0. Programul este reluat (de la adresa 0) la execuia instruciunii avnd

codul 0000 0100 i trebuie s se opreasc din execuie la acionarea ntreruptorului

periuei.

Soluia problemei n limbaj main este urmtoarea:

Adresa Instruciune Explicaie

0

0000 0001 Rotaie perie spre stnga

1 0000 0010 Rotaie perie spre dreapta

2 0000 1000Salt peste instruciunea urmtoare dac ntreruptorul

este deschis

3 0000 0100 Salt la nceputul programului

4 0000 0000 Stop

Instruciunile de la adresele 0 la 3 formeaz un ciclu. Ele se execut continuu

pn ce condiia de ieire din ciclu(ntreruptor deschis) este ndeplinit. Astfel de

cicluri se ntlnesc practic n toate programele programele de calculator iar scrierea

lor, chiar n limbaje evoluate, nu este tocmai simpl. .


10/12

10

Capitolul 2. Programarea aplicaiilor simple n C i C++

Asp ecte generale

Avnd n vedere att dificultile legate de cunoaterea arhitecturii i

funcionrii unui microprocesor ct i cele legate de descompunerea unui proces deprelucrare de date n instruciuni elementare, pe care acesta le poate executa, foarte

rar se apeleaz la programarea n limbaj main.

Programele de calculator sunt scrise de regul n limbaje de nivel nalt, cele

mai folosite fiind C, C++, Java sau C#. Dup scrierea programului ntr-unul dintre

limbajele de nivel nalt menionate, o aplicaie specializat va analiza i va traduce

fiecare instruciune din program ntr-o succesiune de instruciuni n limbaj main.

Exemplu de program scris n C++:

#include

usingnamespacestd;

voidmain()

{

intsum = 0;

inti, j;

i = 2; j = 2;

sum = i + j;

cout


11/12

11

Programul rezultat, suma.exe poate fi executat imediat. Un dublu clic pe

pictograma acestuia n fereastra aplicaiei WindowsExplorerproduce efectul urmtor:

Interpretoare

Se cunoate deja faptul c programele scrise n limbaje de nivel nalt nu pot fi

n nici un caz executate imediat de ctre microprocesor. Ele trebuie traduse mai nti

n limbajul acestuia.

O soluie frecvent folosit este ns utilizarea unui interpretorcare traduce pe

rnd instruciunile limbajului de nivel nalt i execut codul rezultat n urma traducerii

pe msur ce acesta devine disponibil. Interpretorul este o aplicaie care creeaz

utilizatorului impresia c folosete un calculator capabil s execute direct

instruciunile de nivel nalt pe care acesta i le transmite.

dublu clic


12/12

12

ntr-un astfel de caz, procesorul execut alternativ instruciunile interpretorului,

care traduce instruciunile programului surs i instruciunile rezultate n urma

interpretrii fiecreia dintre liniile programului surs. Pe toat durata procesului, n

memoria principal se vor afla simultan interpretorul i programul surs. Interpretorul

const dintr-un ansamblu de instruciunin cod main pe care procesorul le poate

executa imediat iar programul surs const dintr-un ansamblu de instruciuni pe care

interpretorul le cunoate i le poate prelucra.

Dei adoptarea unei astfel de soluii ncetinete semnificativ viteza de rulare a

unei aplicaii, ea rmne interesant dac se urmrete asigurarea portabilitii

aplicaiilorsau dac viteza de execuie nu este un factor relevant.

Program surs Procesor

Interpretor BASIC

(program executabil)

Interpretarea programului surs

cursuri despre calculatoare

Documents