1

1. Introducere

1.1. Obiectul informaticii

Definită iniţial de către Academia Franceză (în 1966), ca fiind ştiinţa prelucrării raţionale, îndeosebi prin maşini automate, a informaţiei, considerată ca "suport al cunoştinţelor umane şi al comunicărilor în domeniile tehnicii, economice şi sociale", informatica se conturează ca activitate practică şi concepţie teoretică, pe măsura dezvoltării calculatoarelor electronice şi a perfecţionării tehnologiei de prelucrare a datelor.

Ca domeniu distinct de activitate, informatica preia treptat toate sarcinile dintr-un sistem economico-social privind elaborarea de metode, tehnici, concepte şi sisteme pentru prelucrarea automată a informaţiei. Din acest punct de vedere informatica este definită ca fiind ştiinţa care se ocupă cu studiul şi elaborarea metodelor de prelucrare a informaţiei cu ajutorul sistemelor automate de calcul.

Ca activitate practică, informatica are o existenţă dinamică; ea apare şi se dezvoltă dintr-o necesitate obiectivă, aceea de a rezolva problemele complexe privind prelucrarea datelor. În stadiul actual de maturizare a informaticii, aceasta trebuie să urmărească două obiective majore: pe de o parte, să realizeze, prin metodele şi tehnicile sale, sisteme informatice performante prin care să se asigure accesul larg la informaţie, iar pe de altă parte, să asigure utilizarea eficientă a tuturor resurselor sistemelor de calcul.

Activitatea umană, indiferent sub ce formă se desfăşoară, este generatoare de informaţii. Cu cât această activitate este mai complexă şi mai dinamică, cu atât volumul de informaţii creşte şi se diversifică tinzând să frâneze sau chiar să blocheze procesul decizional. Apare astfel un conflict între creşterea volumului de informaţii şi posibilităţile limitate ale sistemelor clasice de prelucrare pentru a oferi informaţii cât mai rapide, complete şi corecte necesare luării deciziilor. În aceste condiţii rolul informaticii este decisiv, în deblocarea şi fluidizarea sistemelor informaţionale şi de conducere, prin asigurarea gestiunii, prelucrării şi distribuirii informaţiei într-un mod cât mai eficient către utilizatori.

În accepţiunea curentă, informatica cuprinde toate activităţile legate de proiectarea, realizarea şi exploatarea sistemelor de prelucrare automată a datelor, în scopul creşterii

2

eficienţei activităţilor umane, care influenţează, în mod decisiv, fizionomia economiei şi societăţii în general, prefigurând societatea informatizată de mâine.

1.2. Informaţii, cunoştinţe, date

Informaţiile şi cunoştinţele au o mare importanţă, atât pentru dezvoltarea personalităţii umane, cât şi pentru evoluţia vieţii şi societăţii democratice. Nici societatea şi nici indivizii ei, nu pot evolua, nu pot progresa satisfăcător dacă nu dispun de informaţii. Prin intermediul informaţiilor se asigură transferul cunoştinţelor de la o generaţie la alta, se asigură accesul la cele mai avansate realizări ale omenirii.

Conceptul de informaţie reprezintă o noţiune de maximă generalitate care semnifică o ştire, un mesaj, un semnal, etc. despre evenimente, fapte, stări, obiecte, etc. în general despre forme de manifestare a realităţii care ne înconjoară.

Forma de exprimare şi transmitere a informaţiilor o reprezintă comunicarea.

Informaţia apare ca o comunicare despre un anumit aspect al realităţii obiective.

Din punct de vedere conceptual, informaţia reprezintă o reflectare în planul gândirii umane a legăturilor de cauzalitate, privind aspecte din realitatea ce ne înconjoară.

Din punctul de vedere al informaticii, informaţia este definită de francezul J. Arsac ca fiind "o formulă scrisă susceptibilă de a aduce o cunoştinţă".

Informaţia are deci sens de noutate pentru cel căruia i se adresează, indiferent de forma pe care o ia (ştire, semnal, comunicare). Putem spune deci că informaţia este un mesaj, dar cu precizarea că nu orice mesaj este o informaţie. Dacă mesajul nu transmite nici o noutate şi nu are un suport real, atunci acesta nu prezintă interes pentru receptor şi deci nu are caracter de informaţie.

Informaţia primeşte întotdeauna atributul domeniului pe care îl reflectă. Procesul de sesizare, înţelegere şi însuşire a informaţiilor dintr-un anumit domeniu reprezintă un proces de informare. Informaţiile dobândite în urma unui proces de informare într-un anumit domeniu, formează cunoştinţele despre acel domeniu, iar mulţimea acestora reprezintă patrimoniul de cunoştinţe.

Cunoştinţele reprezintă o însumare în timp a tuturor informaţiilor dobândite într-un anumit domeniu sau obiect.

Data este forma de reprezentare materială a informaţiei. Datele reprezintă suportul formal al informaţiei care se concretizează în cifre, litere, simboluri, coduri şi alte semne plasate pe suporţi tehnici de date.

3

Datele reprezintă obiectul prelucrării pentru informatică, materia primă a acesteia şi numai prin asociere cu realitatea pe care o reflectă, se poate spune că informatica generează informaţii.

Datele obţinute în urma procesului de prelucrare pot avea calitatea de informaţii pentru o anumită categorie de utilizatori sau rămân simple date dacă îşi pierd calitatea de noutate semantică.

În practică, de multe ori termenul de informaţie este utilizat pentru a desemna date, iar expresia "prelucrarea informaţiilor" înlocuieşte expresia "prelucrarea datelor". Putem considera că datele prelucrate, în măsura în care afectează în sens pozitiv comportamentul receptorilor (oameni sau maşini), au calitatea de informaţii.

În procesul prelucrării şi utilizării informaţiilor, acestea sunt privite din trei puncte de vedere:

din punct de vedere sintactic, când se urmăreşte aspectul formal al reprezentării acestora, în sensul că datele care se prelucrează se supun riguros anumitor reguli de validitate;

din punct de vedere semantic, urmărindu-se semnificaţia, înţelesul informaţiei (conţinutul real al informaţiei) ce derivă din datele prelucrate;

din punct de vedere pragmatic, urmărindu-se utilitatea pentru utilizatori, măsura în care sunt satisfăcute cerinţele acestora.

Deşi informatica are în vedere în primul rând aspectul formal al informaţiei, în procesul prelucrării datelor nu se poate face abstracţie de nici unul din cele trei aspecte (sintactic, semantic şi pragmatic). Chiar dacă în procesul prelucrării datelor se pleacă de la un interes pragmatic, acesta nu se poate realiza dacă nu se respectă anumite reguli de sintaxă şi semnificaţie privind datele supuse prelucrării.

4

2. Configuraţia şi arhitectura unui sistem de calcul

Un sistem electronic de calcul reuneşte din punct de vedere fizic şi funcţional, două componente de bază:

componenta hardware;

componenta software.

Componenta hardware reprezintă ansamblul elementelor fizice, care compun calculatorul electronic: circuite electrice, componente electronice, dispozitive mecanice şi alte elemente materiale ce intră în structura fizică a calculatorului electronic.

Componenta software cuprinde totalitatea programelor, reprezentând "inteligenţa calculatorului", prin care se asigură funcţionarea şi exploatarea sistemului de calcul.

Prin intermediul acestor programe utilizatorul are posibilitatea de a comunica cu sistemul de calcul, introducând date, programe şi comenzi primind rezultatele prelucrării şi diverse mesaje. O parte din date, rezultate sau programe pot fi memorate pentru prelucrări ulterioare.

2.1. Hardware

Componentele hardware sunt asamblate fizic pentru a îndeplini funcţiile de bază ale oricărui sistem de calcul, care sunt:

funcţia de introducere a datelor şi programelor;

funcţia de prelucrare;

funcţia de memorare;

funcţia de afişare a mesajelor şi rezultatelor.

În consecinţă în structura generală a oricărui calculator, din punct de vedere funcţional, vom întâlni componente hardware integrate în unităţi funcţionale, între care există legături fizice care permit execuţia proceselor de prelucrare a datelor.

5

Arhitectura unui sistem de calcul defineşte ansamblul integrat de unităţi funcţionale, în conformitate cu un set de principii şi reguli standardizate, formând un tot unitar şi având ca scop realizarea funcţiilor sistemului la un anumit standard de performanţă.

Componentele funcţionale ce formează arhitectura unui sistem de calcul sunt definite astfel (fig. 2.1.):

a) unitatea centrală care cuprinde:

unitatea de comandă şi control (UCC);

unitatea aritmetico-logică (UAL);

memoria internă (MI); b) unitatea de memorare externă; c) unităţile de intrare-ieşire.

Fig. 2.1 Arhitectura generală a unui sistem de calcul

Unitatea de intrare, unitatea de ieşire şi unitatea de memorie externă se mai numesc şi unităţi periferice.

Unităţile funcţionale sunt reprezentate de echipamentele şi componente hardware specializate cu caracteristici tehnice într-o continuă îmbunătăţire. În cazul calculatoarelor personale, de exemplu, folosim ca unitate standard de intrare tastatura, iar pentru afişare monitorul. Hard-disk-ul şi stick-ul usb alcătuiesc unităţile de memorare externă.

Microprocesorul, care efectuează operaţiile aritmetico-logice și operaţiile de control, împreună cu memoria internă formează unitatea centrală.

De regulă, la unitatea centrală pot fi conectate un număr variabil de echipamente periferice care comunică cu aceasta prin unitaţi de interfaţă.

Configuraţia sistemului de calcul desemnează, mulţimea tuturor componentelor concret asamblate şi conectate pentru a realiza un sistem de calcul, privite din punct de vedere al caracteristicilor tehnice şi funcţionale.

UCC UAL

MI

Unităţi de intrare

Unităţi de ieşire

Unitate de memorare

UC

6

Configuraţia oricărui sistem de calcul se înscrie între două limite: o limită inferioară, numită configuraţie de bază, definită de numărul minim necesar de componente pentru ca sistemul să fie operaţional şi o limită maximă rezultată prin adăugarea de noi componente, până la limita maximă admisă de unitatea centrală. Între cele două limite se poate realiza orice altă configuraţie admisă de sistem care să răspundă cât mai bine cerinţelor utilizatorului şi posibilităţilor sale financiare.

Configuraţia unui sistem de calcul o putem privi atât din punct de vedere al structurii externe, cât şi din punct de vedere al structurii interne.

Structura configuraţiei externe este vizibilă oricărui utilizator, cuprinzând toate componentele fizice distincte care, în scopul realizării funcţiilor lor, sunt conectate la unitatea centrală prin intermediul porturilor si controllerelor.

Unitatea centrală este plasată într-o carcasă dreptunghiulară numită CASE. Din motive ergonomice aici alături de microprocesorul şi memoria internă amplasate pe o placă de circuite numită placă de bază se mai află şi unităţile de memorie externă; hard discul, floppy discul, unitatea de CD-ROM şi sursa de alimentare.

Echipamentele periferice, tastatura, mouse-ul, monitorul, imprimanta, sunt cablate la unitatea centrală prin intermediul unor mufe conectate la aşa numitele porturi plasate în partea din spate a carcasei.

Structura configuraţiei interne este mai complexă şi are în vedere toate componentele ce se pot individualiza, atât cele exterioare cât şi cele din interiorul carcasei calculatorului, care se pot înlocui şi dezvolta prin adăugare în scopul creşterii performanţelor şi sporirii facilităţilor sistemului.

2.1.1. Memoria internă

Memoria internă este o componentă pasivă care păstrează pe durata prelucrării atât programele care se execută cât şi datele de care acestea au nevoie.

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 afişate sau stocate pe medii magnetice.

Atât datele cât şi instrucţiunile ce compun programele sunt alcătuite din punctul de vedere extern al utilizatorului din litere, cifre și 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.

7

O cifră binară care poate avea numai două valori 1 sau 0 se numeşte BIT, prescurtarea de la binary digit.

Pentru a codifica oricare din cifrele de la 0 la 9 cu care operează sistemul de numeraţie zecimal ar fi de ajuns 4 cifre binare. Dar pentru că trebuie codificate deopotrivă şi literele alfabetului şi caracterele speciale, operatorii aritmetici, parantezele, virgula, punctul etc. s-a convenit să se folosească un şir de 8 poziţii binare.

Un şir de 8 biţi se numeşte byte. Bitul se botează cu „b” iar byte-ul cu „B”. 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.

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 Charles Boole şi cunoscuta sa algebră booleană a constituit suportul logic al calcululelor cu numere binare.

Capacitatea de memorare foloseşte următoarele unităţi de măsură:

1 KiloByte =1024 bytes (210 bytes)

1 MegaByte =1024 Kb (210 kilobytes) =220

bytes 1 GigaByte =1024 Mb (210

megabytes) =230 bytes

1 TeraByte =1024 Gb (210 gigabytes) =240

bytes

Principial memoria internă o putem privi ca o succesiune adiacentă de celule de memorie, fiecare celulă având proprietatea de a memora un byte. 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. Unii autori mai folosesc şi termenul de locaţie de memorie în loc de celulă de memorie.

Memoria sistemelor de calcul este caracterizată de următorii parametrii:

a. capacitatea – reprezintă numărul maxim de bytes pe care îi poate stoca memoria la un moment dat; capacitatea se exprimă în multiplii de bytes: KB, MB, GB, TB;

b. timpul de acces – reprezintă intervalul de timp dintre solicitarea unei date/informaţii din memorie şi obţinerea ei;

c. rata de transfer reprezintă numărul de bytes ce se transferă în/din memorie într-o unitate de timp;

d. modularitatea reprezintă posibilitatea divizării memoriei în module de memorie cu o anumită capacitate, cu posibilitatea extinderii în funcţie de configuraţie.

Transferul datelor în memorie se numeşte scriere, iar extragerea informaţiilor din memorie se numeşte citire, ambele operaţii efectuându-se sub supravegherea UCP.

Localizarea unei informaţii în memorie se realizează prin specificarea adresei într-un registru de adrese. După localizarea adresei în memorie, dacă se emite un semnal de scriere, datele

8

conţinute în registrul de date se transferă în memorie sau dacă este o comandă de citire datele conţinute la adresa specificată sunt aduse în registrul de date.

Intervalul de timp necesar unei referiri la memorie se numeşte ciclu de memorie (a nu se confunda cu timpul de acces) pe parcursul căruia conţinutul registrului de adrese rămâne nemodificat.

Din punct de vedere funcţional, deci al rolulului pe care-l îndeplineşe în funcţionarea sistemului, memoria internă se divide în următoarele categorii:

memoria RAM;

memoria ROM;

memoria Cache;

memoria video.

Memoria RAM este o memorie cu acces direct realizată din module (cipuri) de diverse capacităţi. Este o memorie volatilă (continutul acesteia se pierde la oprirea sistemului de calcul) de mare capacitate în care utilizatorul, de fapt programele acestuia, au dreptul de a scrie şi ulterior de a citi date. Ea este memoria de lucru curentă. Dacă dorim să păstrăm 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.

Alături de memoria de lucru RAM utilizată pentru execuţia diverselor aplicaţii în curs de execuţie, 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. Cea mai importantă parte a programelor de sistem care coordonează activitatea PC-ului şi furnizează servicii esenţiale pentru programele de aplicaţii, sunt implementate din construcţie în memoria ROM, constituind sistemul de intrare/ieşire de bază BIOS (Basic Input Output System). ROM – BIOS-ul conţine programe de conversaţie cu elementele hardware ale PC-ului.

Scopul principal îl constituie încărcarea sistemului de operare de pe dispozitivul de iniţializare şi autotestarea componentelor în momentul pornirii PC-ului (dispozitivul de iniţializare este de obicei hard-disc-ul, CD-ROM-ul sau portul de reţea).

Memoria cache interpune un bloc de memorie rapidă între microprocesor și memoria internă. 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; dacă informaţia cerută nu este în

9

memoria cache, ea este transferată din RAM la viteza corespunzătoare RAM-ului, constituind un eşec cache.

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 tranferată este mai mare. Practic, cache-ul este cuprins între 256 K şi 10-12 M.

Dezavantajul unui cache mai mare îl reprezintă costul, cipurile 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 cipuri de memorie externă.

Un cache este folosit pentru stocarea oricărui tip de informaţie (instrucţiuni sau date) – denumit cache unificat, sau este împărţit funcţional în cache de instrucţiuni şi cache de date; această împărţire poate duce la îmbunătăţiri de performanţă.

Memoria video. Fără a intra în amănunte constructive să reţinem 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.

2.1.2. Microprocesorul

Microprocesorul îndeplineşte funcţiile unităţii centrale de prelucrare de aceea se mai numeşte şi CPU – Central Proccessing Unit (sau UCP – Unitate Centrală de Prelucrare). El este un circuit integrat programabil alcătuit din milioane de tranzistori.

Microprocesorul decodifică instrucţiunile de program, solicită operanzii, execută calcule aritmetico-logice transmite altor componente din sistem mesaje şi semnale de control, sincronizează întreaga funcţionare a calculatorului.

Programele sunt introduse în memoria calculatorului sub formă binară, reprezentând coduri de instrucţiuni.

Un cod de instrucţiune semnifică configuraţia semnalelor de la pinii microprocesorului, care declanşează în interiorul acestuia execuţia unei anumite operaţii. Fiecare instrucţiune are o semnificaţie pentru microprocesor. De exemplu, instrucţiunea codificată 0010110 comandă executarea unei operaţii de scădere. Alte instrucţiuni cer microprocesorului să adune, să înmulţească, să împartă, să deplaseze biţi, să facă operaţiuni logice – comparări, repetări, modificare de biţi sau doar să aştepte.

Totalitatea instrucţiunilor pe care le înţelege un microprocesor reprezintă setul de instrucţiuni.

10

Programele şi datele asociate lor se află în memoria RAM iar pentru a fi executate sunt preluate instrucţiune cu instrucţiune de microprocesor, rezultatele fiind plasate înapoi tot in memoria RAM, de unde vor fi afişate ulterior.

Registrul este componenta de bază a microprocesorului. El este capabil să memoreze şi să prelucreze un şir de biţi. Numărul şi rolul acestor registre a evoluat rapid de la 8 registrii la PC 8086 la 128 de registrii la un Pentium.

Performanţele unui procesor sunt dependente direct de capacitatea registrului care poate fi 8, 16, 32 sau 64 de biţi.

Din punct de vedere funcţional microprocesoarele au patru unităţi:

unitatea aritmetico – logică;

unitatea de comandă şi control;

unitatea de memorie cache;

unitatea multimedia

Unitatea aritmetico – logică execută prelucrările aritmetice şi operaţiile logice prin intermediul a două componente:

unitatea de calcul în numere întregi, care este unitatea ALU – Aritmetical Logical Unit propriuzisă;

unitatea de calcul în virgulă mobilă FPU – Floating Point Unit, care iniţial era un coprocesor matematic separat;

Calculele în virgulă mobilă au reprezentat un câştig important sub aspectul vitezei şi preciziei calculelor.

Creşterea vitezei de prelucrare a microprocesorului se obţine şi prin executarea în paralel a unor instrucţiuni prin tehnica de suprascalare, care este posibilă prin includerea mai multor unităţi ALU în structura microprocesorului.

Unitatea de comandă şi control decodifică şi execută instrucţiuni, gestionează cererile de acces la memorie, controlează şi sincronizează funcţionarea tuturor componentelor din configuraţie pe principiul întreruperilor.

Unitatea de memorie cache, cu cele două componente cache date şi cache instrucţiuni, optimizează traficul de informaţii dintre memoria RAM şi microprocesor.

Unitatea multimedia realizează optimizarea prelucrărilor grafice 3D, a efectelor audio – video şi imaginilor în mişcare, prin extensii de instrucţiuni.

11

2.1.3. Memoria externă

Memoria externă 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 deosebite faţă de memoria internă:

este nelimitată 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 şi altele.

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 (FD), hard-disc (HD), compact-disc (CD), etc.

2. unitatea fizică de memorare, constituită din mecanismul de antrenare şi acces la mediul de memorare: unitatea de floppy-disc (FDD), unitatea de hard-disc (HDD), 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 semnale dintre unitatea fizică de memorare şi celelalte componente ale PC-ului; programele se regăsesc sub numele de drivere localizate în BIOS.

Hard disc-ul 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 hard-disc-ului, viteza, capacitatea şi facilităţile sale de instalare.

Hard-disc-ul stochează fişierele şi extinde capacitatea RAM a PC-ului cu memoria virtuală. El lucrează acum la capacităţi de ordinul gigabytes. Hard disc-urile diferă prin tehnologie de fabricare, interfaţă, viteză şi capacitate de stocare a datelor - toate aceste elemente fiind interdependente.

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.

DVD-urile (Digital Versatile Disc) constituie a doua generaţie de dispozitive de stocare fotomecanice. Folosind tehnologia dezvoltată de Toshiba, DVD-ul are ambele feţe operaţionale, iar informaţia citită de pe disc este identică cu cea de pe CD. Iniţial produs

12

pentru a stoca filme, suportul poate fi folosit pentru orice fel de memorare, inclusiv pentru producţia multimedia interactivă.

2.1.4. Echipamente periferice de intrare/ieşire

Echipamentele periferice de intrare – ieşire au rolul de a asigura comunicarea între unitatea centrală şi mediul exterior prin intermediul unor unităţi de interfaţă.

Principalele funcţii ale echipamentelor periferice de intrare respectiv de ieşire pot fi grupate astfel:

asigură introducerea datelor, a programelor şi a comenzilor în memoria calculatorului;

asigură redarea (afişarea sau tipărirea rezultatelor prelucrării într-o formă accesibilă utilizatorului);

asigură înregistrarea, stocarea şi păstrarea volumelor mari de informaţii (date şi programe) pe suporturi de memorie externă, în vederea unor prelucrări şi utilizări ulterioare ale acestora;

asigură supravegherea şi posibilitatea intervenţiei utilizatorului pentru funcţionarea corectă a sistemului în timpul unei sesiuni de lucru;

asigură dirijarea automată a sistemului de calcul şi manipularea programelor prin comenzi transmise de utilizator.

Potrivit acestor funcţii, echipamentele periferice se pot grupa astfel:

echipamente periferice de intrare, prin intermediul cărora se asigură introducerea datelor, a programelor, transmiterea unor comenzi manuale, citirea unor imagini etc. (tastatura, mouse, touch-pad, scanner, joystick, microfon, cameră web, etc);

echipamente periferice de ieşire, care servesc la redarea rezultatelor prelucrărilor, a mesajelor, a programelor şi a altor informaţii (monitor, imprimantă, plotter, boxe);

echipamente cu funcţii mixte (modem, touch-screen);

2.2. Software

Un sistem de calcul nu poate să prelucreze date fără să fie programat, un program constând dintr-o succesiune de instrucţiuni care converg către soluţia problemei ce se rezolvă.

Sistemul de calcul dispune pe lângă componenta fizică (hardware) şi de o componentă logică (software) alcătuită din ansamblul programelor şi procedurilor care asigură îndeplinirea funcţiilor sistemului de calcul şi din programele aplicative care asigură prelucrarea automată

13

a datelor (software). Mulţimea datelor care urmează a fi prelucrate este organizată în fişiere sau baze de date.

La nivelul unui sistem de calcul există două categorii de programe:

programe de sistem care coordonează activitatea componentelor fizice ale sistemului şi asistă utilizatorul la dezvoltarea programelor de aplicaţii (software de bază), cel mai important fiind sistemul de operare;

programe de aplicaţii care sunt destinate să rezolve probleme specifice unei clase de probleme (software de aplicaţii).

Un sistem de operare constă dintr-o colecţie integrată de programe de sistem, ce oferă utilizatorului posibilitatea folosirii eficiente a resurselor sistemului de calcul (memorie internă, timp UCP, control magistrală, dispozitive periferice), concurând la dezvoltarea programelor de aplicaţie.

Se poate aprecia că un sistem de operare acţionează ca o interfaţă între componenta hardware a unui sistem de calcul şi programele de aplicaţie ale utilizatorului.

Pentru a îndeplini rolul de interfaţă între hardware şi utilizatori, un sistem de operare îndeplineşte următoarele funcţii:

pregătirea şi lansarea în execuţie a programelor de aplicaţie;

alocarea resurselor necesare executării programelor prin identificarea programelor ce se execută, a necesarului de memorie şi a dispozitivelor periferice, identificarea şi protecţia colecţiilor de date;

operaţii cu fişiere, cataloage de fişiere, sortare, interclasare, comprimare/decomprimare date, depistare şi ştergere viruşi etc. prin programele utilitare disponibile;

planificarea execuţiei lucrărilor după anumite criterii pentru utilizarea eficientă a UCP în cazul lansării mai multor programe în execuţie;

coordonarea execuţiei mai multor programe prin urmărirea modului de execuţie a instrucţiunilor programelor, depistarea şi tratarea erorilor, lansarea în execuţie a operaţiilor de intrare/ieşire şi depistarea eventualelor erori;

asistarea execuţiei programelor de către utilizator prin comunicarea sistem de calcul-utilizator atât la nivel hardware, cât şi la nivel software;

2.2.1. Concepte de bază ale sistemelor de operare pentru calculatoare personale

Sistemul de operare este un sistem de programe care intră în funcţiune la pornirea calculatorului, asigurând în principal următoarele activităţi:

gestiunea operaţiilor de intrare/ieşire;

gestiunea datelor pe suportul de memorie externă;

14

controlul încărcării în memoria internă, punerii în funcţiune şi încetării activităţii programelor utilizatorului.

Conceptele de bază utilizate sunt: fişier, unitate, director, cale şi specificator de fişier.

Fişierul este conceptul fundamental pe care se bazează organizarea structurală a tuturor informaţiilor memorate pe discuri magnetice şi gestionate de sistemul de operare.

Un fişier este o colecţie de informaţii (date de prelucrat, programe, comenzi, texte, imagini, sunete), omogenă din punct de vedere al naturii precum şi al cerinţelor de prelucrare, organizată după reguli bine determinate şi memorată pe un suport tehnic de pe care pot fi citite automat de calculator în timpul prelucrării. Fişierul se identifică după numele şi extensia atribuită la creare.

Orice fişier are un nume alcătuit din două părţi:

numele propriu-zis - numele după care poate fi identificat fişierul şi care este obligatoriu;

extensia sau tipul - opţional.

Tipul sau extensia fişierului este un şir de caractere alcătuit din unu până la trei caractere. Extensia trebuie să se separe de numele propriu-zis prin caracterul special punct (.).

Dacă pentru anumite fişiere extensia este obligatorie şi impusă prin folosirea numai a anumitor grupe de caractere (cum sunt .DLL, .EXE, .AVI, .SYS, .DOC, etc), atunci acestea sunt considerate cuvinte rezervate şi au un rol determinant în prelucrarea fişierelor respective.

Unele din extensiile obligatorii (denumite şi extensii standard) sunt ataşate la numele propriu-zis al fişierelor în mod implicit de către programul cu care sunt create fişierele respective.

Exemple de extensii:

.EXE – fişier executabil;

.SYS – fişier ce conţine un driver sau informaţii aparţinând sistemului;

.LIB – fişier conţinând o bibliotecă de programe;

.DLL – fişier dintr-o bibliotecă de programe de legătură cu acces direct;

.TXT – fişier care conține texte;

.ZIP, .RAR – fişiere arhivă;

.DOC – fișiere WORD;

.XLS – fişiere ce conțin foi de calcul (fișiere EXCEL);

.PPT – fişiere ce contin prezentări (PowerPoint);

Unitatea (device) reprezintă un echipament periferic identificat printr-un nume simbolic de dispozitiv. Numele de dispozitiv pentru unităţile de disc magnetic constă dintr-o literă urmată de caracterul special două puncte (:); litera A: identifică unitatea de floppy disc, litera C: identifică hard disk-ul, iar F: identifică unitatea de CD-ROM (dacă nu avem mai multe unități de hard-disk, sau mai multe partiții). Aceste litere pot fi schimbate.

15

Hard discul poate fi împărţit logic în mai multe discuri virtuale numite partiţii, care se identifică tot printr-un nume simbolic asociat (de exemplu: D:, E: pentru trei partiţii logice).

Directorul (folder) este un concept fundamental pe care se bazează organizarea memoriei externe a PC-urilor pe niveluri ierarhice arborescente pentru gestionarea fişierelor pe floppy discuri sau hard discuri. Un director se constituie ca o tabelă, ca un catalog ce conţine nume de fişiere, dimensiunile acestora exprimate în bytes, data când fişierele au fost create sau modificate şi eventual numele de subdirectori incluşi.

Directorul apare ca o zonă virtuală de disc alocată unui grup de fişiere. O comandă este limitată implicit numai la prelucrarea fişierelor şi programelor din directorul curent, dacă nu s-a specificat în mod explicit un alt director.

Atunci când numărul de fişiere dintr-un director este destul de mare sau când există mai mulţi utilizatori, fiecare utilizator având fişiere proprii, se pot folosi subdirectori incluşi într-unul din directori; în acest caz, organizarea structurală poartă denumirea de sistem de directori multinivel sau sistem ierarhizat de directori; primul nivel este constituit din directorul rădăcină creat automat atunci când se formatează discul, director la care se conectează ceilalţi directori (fig. 2.2.).

Figura 2.2. Organizarea arborescentă pe disc

D1, …, Dn directori legaţi la directorul ROOT SD1, …, SDn subdirectori aparţinând directorului D2

F1 , …, Fn fişiere aparţinând directorului ROOT FD1, …, FDn fişiere aparţinând subdirectorului SDn

Directorul care conţine subdirectori se numeşte director de origine sau director părinte.

Atunci când se folosesc directori multinivel, este necesar să se precizeze unde sunt situate fişierele în sistemul de directori de pe discul implicit, folosind în acest scop o cale.

D1 Dn D2 F2 Fn

SD1 SDn

FD1 FDn

… …

ROOT

…

…

F1

16

O cale este o secvenţă de directori separaţi prin caracterul special “\” (backslash), secvenţă ce trebuie parcursă pentru a ajunge la directorul care conţine fişierul. Sintaxa generală este următoarea:

[\nume_director_1][\nume_director_2...]\nume_director_n

Un nume de cale este o cale urmată de un nume de fişier, având sintaxa următoare:

[\nume_director_1][\nume_director_2...]\nume_fişier

Numele unei căi poate conţine orice număr de directori; restricţia este să nu aibă o lungime mai mare de 256 de caractere.

Dacă un nume de cale începe cu caracterul \ (backslash) sistemul de operare caută fişierul începând cu directorul rădăcină, iar dacă începe cu numele directorului de lucru, căutarea se realizează începând de la acest director.

Specificatorul de fişier este termenul folosit pentru a desemna fără ambiguităţi un fişier memorat pe un disc. El se compune din:

numele unităţii;

cale;

numele şi extensia fişierului

[nume_dispozitiv][\cale]\nume_fişier