Un PC (Personal Comupter) , produs dupa standardele IBM are in exterior vizibile doua module : towerul si monitorul . Se deosebesc apoi perifericcele care sunt tastaura , mouse-ul , boxe , joystick , modem extern .

Towerul la randul sau are drept rol a tine toate componentele intr-un loc , a le feri de praf , socuri ,etc . Este pur si simplu o cutie care la exterior prezinta o serie de butoane ce indeplinesc functii de baza : pornire/oprire , resetare si eventual buton pentru schimbarea frecventei ceasului intern . Ultimele doua butoane nu sunt intilnite la toate carcasele , la carcasele ATX butonul de reset nu mai este prezent in unele cazuri , restartarea revenind in sarcina sitemului de operare si a Bios-ului ; in schimb , butonul de schimbare a frecventei a disparut complet de pe carcasele noi , rolul sau fiind activ in cazul procesoarelor din familia i286 , i386 , i486 . Avea rolul de a injumatati frecventa de tact a procesorului sau dimpotriva de a o mari ; astfel frecventa putea fi setata la 66 sau 33Mhz , etc .

Inainte de a incepe prezentarea detaliata subliniez ca pentru buna functionare a unui calculator nu este responsabila o singura componenta ; fiecare componenta participa activ sau pasiv la realizarea unei functionalitati satisfacatoare .

p r o c e s o r u l

Componenta ce are rolul de a dirija celelalte dispozitive , de a imparti sarcini fiecareia , de a coordona si verifica executia sarcinilor primite . Un calculator nu poate functiona fara procesor . Deloc . Procesoarele au avut evolutie rapida de la 8088,8086 . 80486 , productia fiind asigrata in principal de firma Intel , printre primii producatori de procesoare destinate utilizatorilor privati . Alte firme producatoare sunt AMD , Cyrix , ITD . Procesoarele produse de AMD si Cyrix sunt mai ieftine decat cele produse de Intel si au o arhitectura compatibila cu cele produse de Intel , insa se dezvolta separat .

Procesorul i386 a fost primul processor care a inclus 6 faze de executie paralela , la procesorul 80486 s-a dezvoltat mai mult paralelismul executiei prin expandarea unitatilor de decodificare a instructiunii si de executie intr-o banda de asmblare (pieline) cu cinci nivele , astfel ajungandu-se la 11 faze paralele . In plus , procesorul 486 are un cache intern de date si instructiuni de nivel L1 de 8Ko pentru a mari procentul instructiunilor ce pot fi executate la viteza de o instructiune pe impuls de tact . La acest processor a fost pentru prima data integrata unitatea de calcul in virgula flotanta (coprocesorul) in acelasi cip cu CPU-ul .

Amd a lansat in aceeasi perioada procesorul 486 DX5 cu frecvente pina la 133 , fara prea mult success . Surprinzator , dupa 486 nu a urmat 586 , decat pentru Cyrix si AMD . Intel a decis sa schimbe formatul numelui trecand la Pentium .

Procesorul Pentium a adaugat o a doua banda de asamblare pentru a obtine performante superioare (cele doua benzi de asmblare (U,V) pot executa doua instructiuni pe un impuls de tact); memoria cache s-a dublat , existand un cache de 8 Ko pentru cod si unul similar pentru date . Pentru imbunatatirea executiei ramificatiilor din programe s-a implementat conceptul de predictie a salturilor, introducandu-se un tabel pentru memorarea adreselor cele mai probabile la care se fac salturile . Registrele principale au ramas pe 32 de biti , caile interne fiind pe 128 sau 256 de biti , magistrala de date externa – 64 biti . Procesorul Pentium are integrat un controller de intreruperi avansat (APIC) folosit in sistemele multiprocessor .

Amd a lansat intr-o perioada intermediara procesorul 586 , apoi K5 . dupa 586 pentru Cyrix urmand 6x86 .

Amd si Cyrix au ramas multa vreme intr-un con de umbra al lui Intel , mai ales ca procesoarele intel Pentium (lansate la frecvente de 75Mhz) s-au dezvoltat rapid , de la frecventa de 166 Mhz fiind adaugate instructiunile MMX (-un set de 57 noi instructiuni , patru tipuri noi de date si un nou dst de registrii pentru a accelera performantele aplicatiilor multimedia si de comunicatii ; MMX se bazeaza pe o arhitectura SIMD (Single Instruction,Multiple Data) , permitand imbunatatirea performantelor aplicatiilor ce folosesc algoritmi de calcul intensivi asupra unor mari siruri de date simple (procesoare de imagini 2D/3D) . Dupa Pentium urmeaza Pentium Pro care are o arhitectura superscalara pe trei cai- poate executa trei instructiuni intr-un impuls de tact avand un cache L2 de 256 Kb strans legat de CPU printr-o magistrala dedicata pe 64 de biti . . Procesoarele Pentium si Pentium Pro au fost dezvoltate pana la frecvente de 233 Mhz , urmatorul pas fiind Pentium II (este un PentiumPro cu MMX) si Pentium III .

Revenind la AMD , a lansat procesorul Amd K6 ce avea in plus 32kb cache level 1 fata de K5 . Urmatorul pas a fost AMD K6-2 , care a dat o replica MMX-ului de la Intel cu un set de instructiuni numite !3D NOW ; trebuie amintit ca si procesoarele K6 au inglobat instructiuni MMX frecventa maxima atinsa fiind de 500Mhz . AMD K6-3 inglobeaza 256kb level 1 cache ceea cea aduce un spor de viteza substantial

Cyrix a ramas in urma , unui 6x86 la 200Mhz corespunzandu-i un Pentium la 150Mhz , pe cand la AMD seria K6 –K62 a fost extrem de reusita , depasind pe alocuri procesoarele Intel la frecvente echivalente .

Fiecare processor din seria x86 este compatibil fizic cu placa de baza , astfel procesoarele se introduc intr-un soclu de pe placa de baza , ce are un numar standard de pini (321) . Pentru a descuraja concurenta , Intel a schimbat modul de conectare a procesoarelor Pentium II-III , conectarea la mainboard facandu-se printr-un nou tip de soclu – Sec – Slot 1 ; Intel nu a dat drept de productie (licenta) a acestui soclu firmelor AMD si Cyrix. Ca replica , AMD a conceput procesorul AMD K7 , ce concureaza direct Pentium II prin frecvente de pana la 900Mhz si cache level 2 –512Ko,pentru un nou tip de soclu – Slot A .

Succesul pe piata al procesoarelor Intel a fost datorat faptului ca fiecare nou procesor ingloba functiile precedentului (astfel un Pentium II este capabil de executa cod scris pentr 386) , caracteristici intalniti rar la inceput (1980) . Procesoarele Sparc , Alpha , Dec , Risc sunt extrem de scumpe , incompatile cu codul x86 , ele fiind in proiectate pentru aplicatii paralele , volum mare de calcul, sisteme multiprocessor . Firma SPARC a lansat de curind procesorul pe 64 biti UltraSparc la 1,5 Ghz .

Trebuie amintit ca un calculator poate avea unul sau mai multe procesoare . Placile de baza ‘normale’ permit prezenta unui singur processor , insa sunt producatori ce ofera optiunea de ‘dual processor’ . Astfel in sistemele produse de Digital , HP se pot intalni intre 2-8 procesoare . Problema este ca numai anumite sisteme de operare stiu sa foloseasca multiprocesarea (Linux , SunOs , Unix , WindowsNT) . Astfel in Windows 9x prezenta unui processor suplimentar nu va influenta cu nimic performanta sistemului . Sistemele multiprocessor sunt folosite in servere sau in statii de lucru cu flux mare de date (CAD , GIS , etc) . Un alt motiv de a folosi un sistem multiprocessor este securitatea oferita . Astfel in cazul unei defectiuni produse la unul din procesoare conducerea va fi luata de celalalt .

m e m o r i a

In configuratia unui sistem de calcul intalnim doua mari tipuri de memorii – RAM si ROM. Memoria este spaliul de lucru primar al oricarui calculator . Lucrand in tandem cu CPU (procesorul) are rolul de a stoca date li de a procesa informatii ce pot fi procesate imediat si in mod direct de catre processor sau alte dispozitive ale sistemului . Memoria este de asemenea legatura dintre software si CPU .

Din punct de vedere intern memoria RAM este aranjata intr-o matrice de celule de memorie , fiecare celula fiind folosita pentru stocarea unui bit de date (0sau1logic) . Datele memorate pot fi gasite aproape instantaneu (timp de ordinul zecilor de ns) prin indicarea randului si coloanei la intersectia carora se afla celula respectiva . Se deosebesc doua tipuri de memorie :

SRAM Static Ram) si DRAM(Dynamic Ram) .

Tehnologia DRAM este cea mai intalnita in sistemele actuale , trebuind sa fie reimprospatata de sute de ori / secunda pentru a retine datele stocate in celulelede memorie (de aici vine si numele) ; fiecare celula este conceputa ca un mic condensator care stocheaza sarcina electrica .

Este prezenta sub doua tipuri de module : SIMM-urile si DIMM-urile . SIMM-ul a fost dezvoltat cu scopul de a fi o solutie usoara pentru upgrade-uri . Magistrala de date este pe 32 biti , fizic modulele prezentand 72 sau 30 de pini . DIMM-ul a fost folosit intai la sistemele MacIntosch dar a fost adoptat pe PC-uri datorita magistralei pe 64 de biti , avand 128 pini .

Tipurile de memorie DRAM sunt : FPM (Fast Page Mode) , EDO(Extended Data Out) , SDRAM (Synchronous DRAM) . Cele mai rapide sunt SDRAM-urile , fiind si cele mai noi , oferind timpi de acces mici (8ns) .

Tehnologia SRAM foloseste tot un system matricial de retinere al datelor , dar este de cinci ori mai rapida , de doua ori mai scumpa si de doua ori mai voluminoasa decat memoria SRM . Nu necesita o reimprospatare constanta , elementul central al unei celule fiind un circuit basculant bistabil . SRAM este folosit pentru memoriile cache datorita vitezei mari .

p l a c a    d e b a z a

Placa de baza este un dizpozitiv ‘de baza J un ‘pamant’ pe care ‘se planteaza’ celelalte componente . Este componenta pe care se implanteaza procesorul , pe care se afla sloturile de extensie , pe care se afla memoria cache L2 . Pe langa aceasta functie , de support pentru celelalte componente , are rolul de a regla si distribui tensiune procesorului si celorlalte componente . O placa de baza de calitate are variatii mici al intensitatii curentului ‘livrat’ si mai multe valori ale tensiunii pe care o poate furniza .

Pe o placa de baza se afla urmatoarele componente :

1.soclul pentru processor(interfata) – un ‘socket’ in care se introduce procesorul .

• Socket 1 – 169 pini , lucreaza la tensiunea de 5V suporta procesoarele 486 DX2 si DX4
• Socket 2 – o minora imbunatatire facuta de intel pentru a suporta si procesoarele Pentium Overdrive(processor de upgrade) 238 pini
• Socket 3 – alta interfata de la Intel 237 pini 3,3V-5V , suporta procesoarele 586
• Socket 4 – trecerea la procesoare Pentium , suporta doar procesoare Pentium 60 si 66
• Socket 5 – 3,3V 320 pini , suporta iPentium 75-133Mhz
• Socket 6 – 3,3V 235 pini , destinat procesoarelor 486 , un Socket 3 mai avansat
• Socket 7 – cel mai popular , 2,5-3,3V 321 pini suporta procesoare 75-200Mhz , procesoare Pentium MMX,K5,K6,2x86,6x86MMX .
• Socket 8 – 3,1-3,3V 387 pini destinat doar procesoarelor PentiumPro
• Slot 1 – 2,8-3,3V , o schimbare radicala, procesorul se introduce in slot ca o placa obisnuita , 242 pini , este folosita doar de Intel , fiind o alegere buna pentru sistemele biprocessor ,

Placa de baza mai include controllere si conectori pentru hard-disk , floppy-disk , tastatura , port serial , optional PS/2 si USB .

Interfata pentru hard-disk poate fi inclusa (in cele mai multe cazuri este) pe placa de baza sau poate fi achizitionata ca placa de extensie separata . Controllerele pentru hard-disk , ca si hdd-urile de altfel, pot fi de doua tipuri constructive : IDE (EIDE) sau SCSI(Small Computer System Interface) . Hard-diskurile SCSI necesita un controller special , interfata SCSI fiind mai avansata decat EIDE , mai scumpa , cu performante mai mari , avand avantajul de a putea conecta pe acelasi controller si cablu scannere , hard-diskuri , unitati floppy , cdrom , etc , un numar total de 8 device-uri SCSI suportate simultan . Avantajele SCSI sunt multiple : poate conecta pe aceeasi magistrala 8 deviceuri diferite simultan (IDE – 2 deviceuri si acele HDD sau CD-ROM); lungimea panglicii SCSI – 10-25 m , viteza maxima 80Mb/sec wide ultra2 SCSI ; gabaritul redus . SCSI utilizeaza cozi de mesaje . Mecanismele bazate pe astfel de cozi sunt integrate pe scara tot mai larga in sistemele de operare moderne (WindowsNT) . Hard-diskurile SCSI au fost intotdeauna cu un pas in fata celor IDE , astfel capacitatile au fost mai mari si viteza de transfer net superioara , cel mai rapid hard-disk IDE acutual are o rata de transfer maxima de 66Mb/sec (UDMA/66) . Marimile hard-diskurilor singulare sunt cuprinse intre 20Mb si 4T . Aceasta capacitate poate fi extinsa prin intermediul discurilor RAID sau prin tehnologia de clustering (conectarea mai multor hdd-uri astfel ca sistemul sa le vada ca fiind unul singur; aceasta tehnologie este folosita si in procesarea paralela

Pe placa de baza exista si un controller de floppy disk , care poate fi de 3,5’ sau 5,25’ , modelele mai vechi nu prea mai sunt suportate . Astfel disketele sunt folosite cu unitatea floppy avand capacitate neformatate de 2Mb , prin formatare MSDOS – 1,44Mb . Exista unitati de diskette care suporta diskette de mare densitate de 100-200Mb , nestandard (Sony , Travan)si care pot citi si disketele de 3,5’ ; interfata este separata pentru acest tip de unitati de diskette .

Mai exista pe placa de baza sloturile in care se pot introduce placi de extensie (modemuri , placi video, laci de retea , placi de sunet , etc). Sloturile pot fi diferentiate in functie de diferentele constructive : VL-BUS , ISA , EISA , PCI ,PCMCIA, AGP . Interfata VL-BUS este depasita , interfata ISA este inca folosita cu success , fiind prezenta pe majoritatea placilor de baza de generatie noua . PCI este cea mai folosita interfata , oferind rate de transfer mari la preturi rezonabile in prezent . A fost introdusa cu ~5 ani in urma urmand standardului EISA . PCMICA este destinat utilizatorilor de calculatoare portabile , oferind conectivitate rapida , autoconfigurarea . Aceste placi sunt extraordinar de mici (si de scumpe) , fiind de marimea unei cartele telefonice , duble ca grosime .

Interfata AGP este ultimul venit pe ring , cel mai nou , destinat placilor grafice , in secolul acceleratiei este destnat acceleratoarelor grafice de mare vitezi , facand o legaturi directa intre processor si placa grafici , oferind rate de transfer de pina la 3Gb/sec .

Toate aceste tipuri de sloturi difera intre ele , exista totusi sloturi PCI/ISA shared in care se pot introduce placi PCI sau placi ISA .

Porturile seriale sunt destinate conectarii in exterior a deviceurilor care sunt cam putine : modem/mouse . Versiunile noi poseda cache si o interfata ce ‘gindeste’ singura degrevand procesorul (UART 16550) .

Porturile paralele sunt destinate conectarii imprimantelor sau altor dispozitive ce functioneaza pe acest tip de port (scannere , placi de acizitie , etc) .

Modemurile sunt dispozitive destinate conectarii intre calculatoare cu ajutorul liniei telefonice . Pot fi de doua tipuri constructive : . interne si m. externe . Modemurile interne se instaleaza intr-un slot PCI sau ISA avand integrate portul serial propriu , Ofera conectari la viteze cuprinse intre 600bps si 56700bms . Unele versiuni ofera si capabilitati fax si voice , viteza maxima de primire/trimitere a unui fax fiind de 14400bps . Exista un numar mare de protocoale de corectie si compresie pentru modemuri , ce au rolul de a pastra integritatea datelor transmise (V32/V42,K5Flex,etc) .

Placile video sunt dispozitive ce fac legatura intre processor/system si monitor . Au rolul de a afisa pe monitor datele procesate de CPU (de fapt rezultatul acestori procesari) . Se conecteaza pe placa de baza printr-un slot ISA/PCI sau AGP .Placile video pot contine acceleratoare 3D care degreveaza procesorul , versiunile profesionale incluzand chiar 2 procesoare 3D pe placa video (ELSA Guillemond) . Sunt dotate cu memorie (VRAM) intre 512k(Trident) si 96Mb(ElsaG) . Reprezinta o componenta importanta a sistemului , viteza sa influentand in mare parte pareformanta sistemului . In functie de cantitatea de memorie existenta pe placa video rezolutiile la care poate lucra sunt 640x480,800x600,1055x764,etc . Placile video bune ofera si o rata de reimprospatare a imaginii optima ce reduce riscul aparitiei afectiunilor oculare .

Placile de sunet sunt dispozitive ce au rolul de a reda informatia binara sub forma de sunet , sau de a converti sunetele in format .bin . Astfel o placa de sunet se conecteaza la slotul ISA/PCI , apoi la CD-ROM printr-un cablu separat.

Placile de sunet de la Creative sunt dotate cu memorie in care sunt inregistrate sunete originale de instrumente , fiind utile compozitorilor . Atat Creative cat si Aureal au lansat recent o tehnologie de redare spatiala a sunetului .

m o n i t o r u l .

Primele generatii de monitoare au fost de tip digital , primind de la calculator toata informatia necesara afisarii sub forma de semnale TTL aparand apoi monitoarele analogice din ce in ce mai constructive . S-a diversificat oferta , perfectionandu-se tehnologiile cristalelor lichide,plasma sa altele .

O clasificare sumara a monitoarelor ar putea fi facuta dupa unul din criteriile :

a)dupa culorile de afisare –monitoare monocrome (afiseaza doar doua culori – negru si alb/verde/galben) ; cu niveluri de gri – pot afisa o serie de intensitati intre alb si negru ; monitoarele color

b)dupa tipul semnalelor video

*Monitoare digitale : accepta semnale video digitale (TTL) sunt conforme cu standardele mai vechi IBM CGA si EGA . Sunt limitate la afisarea unui numar fix de culori .

*Monitoarele analogice : pot afisa un numar nelimitat de culori .

c)dupa tipul grilei de ghidare a electronilor in tub

*Cu masca de umbrire : ghidarea fluxurilor de electroni spre punctele de fosfor corespunzatoare de pe ecran este realizata de o masca metalica subtire prevazuta cu orificii fine

*Cu grila de apertura : in locul mastii de umbrire se afla o grila formata din fibre metalice fine , verticale , paralele , bine intinse si foarte apropiate intre ele . .Calitatea acestor monitoare este superioara .

c)dupa tipul constructiv al ecranului

*Monitoare cu tuburi catodice coneventionale (CRT) , sunt cele mai ieftine si mai performante de pe piata . Prezinta diferite variante , cele mai intalnite fiind shadowmask CRT si tuburile Trinitron , cu grila de apertura

*Dispozitive de afisare cu ecran plat (FPD-Flat Panel Display), LCD (cristale lichide) si PDP(Plasma Display Panel) . Sunt utilizate la laptopuri , fiind net inferioare monitoarelor clasice

*Ecrane tactile – adauga posibilitatea de selectare si manipulare a informatiei de pe ecran cu mana . ;dimensiunile monitoarelor pot varia intre 14 si 21 inch .