Notiuni de baza ale tehnologiei informatiei

A. Notiuni introductive - concepte generale

Un calculator personal (PC - Personal computer) este un sistem de calcul electronic orientat pentru prelucrarea, stocarea si transmiterea informatiilor.

Exista doua modele de calculatoare personale:

• desktop-urile;

portabile.

Calculatoarele de tip desktop (Fig. 1.1) sunt calculatoarele personale care datorita gabaritului necesita a fi instalate pe un suport fix. Spre deosebire de acestea, calculatoarele portabile (Fig. 1.2) pot fi atat de mici incat le putem purta in servieta sau chiar pe palma (PDA- Personal Digital Assistant, Fig. 1.3) si sunt extrem de utile in acele calatorii in care trebuie sa avem si libertate in miscare, dar si instrumente moderne de creare si/sau folosire a informatiei. Gabaritul redus este datorat miniaturizarii intense si compactitatii constructiei.

Intre cele doua variante de calculatoare personale nu exista diferente constructive, singura diferenta se rezuma la gabarit.

Fig. 1.1 Fig. 1.2 Fig. 1.3

Calculatorul este o masina care prelucreaza informatiile automat. Pentru aceasta trebuie sa i se furnizeze datele pe care trebuie sa le prelucreze (datele de intrare) si o lista de instructiuni (programul), care sa ii indice cum sa prelucreze aceste date. Daca pentru a ajunge la un rezultat trebuie sa execute mai multe operatii, el le va efectua pe rand. Operatiile si ordinea acestora ii sunt specificate calculatorului prin intermediul programului. Calculatorul va furniza utilizatorului rezultatele obtinute in urma prelucrarii (date de iesire). In timpul prelucrarii pot sa apara si date intermediare.

DATE DE INTRARE → PROGRAM → DATE INTERMEDIARE → DATE DE IESIRE

Majoritatea operatiilor initiate prin accesarea calculatorului, vor provoca raspunsuri care ajung la utilizator prin afisare pe ecranul monitorului sau actiuni ale perifericelor (tiparire la imprimanta, redare sunete/muzica, scanare de imagine cu ajutorul unui scanner s.a.). In principiu, toate operatiunile derulate de calculator au ca obiect informatiile.

Informatiile pot fi de tip data, adresa, comanda sau control.

text - incluzand toate caracterele alfanumerice ;

Data- poate fi de tip           imagine – contine imagini ;

sunet – contine piese muzicale .

Adresa - localizeaza un anumit tip de data inmagazinata intr-o memorie interna sau externa;

Comanda - asigura buna intelegere in functionarea ca un intreg al tuturor componentelor fizice care compun un calculator;

Control - se refera la controlul diferitelor stari in care se pot afla la un moment dat componentele fizice dintr-un calculator.

Utilizatorul foloseste un limbaj natural in dialogul sau cu calculatorul, pe cand acesta din urma lucreaza intern cu grupuri de cifre binare alcatuite din 0 si 1, cifre materializate fizic prin semnale electrice corespunzatoare celor doua valori. De la Binary Digit (cifra binara) deriva si denumirea de BIT, care este unitatea elementara de informatie.

Multiplii BIT-ului:

Un calculator personal este alcatuit din doua categorii de componente: hardware si software.

Hardware-ul reprezinta ansamblul elementelor fizice (partea materiala) care compun un calculator personal.

Software-ul se refera la un intreg set de instructiuni care transmit hardware-ului ce sa faca. Aceste instructiuni sunt grupate in asa numitele programe si fiecare program are un specific anume: programe necesare functionarii calculatorului (software-ul de sistem) si programe necesare utilizatorului (software-ul de aplicatii).

→ dispozitive de intrare → tastatura

→ mouse

→ joystick

→ scanner

→ aparat foto digital

→ camera video digitala

→ unitate centrala de prelucrare → microprocesor

→ memorie interna

HARDWARE

→ componente de transmitere a informatiei 

→ unitati de stocare a informatiei → hard disk

(memorie externa) → discheta

→ CD-ROM

→ CD-ReWriteable

→ DVD

→ benzi magnetice

→ memory-stick

→ dispozitive de iesire → monitor

→ imprimanta

→ plotter

→ boxe

→ software de sistem  → sisteme de operare

→ programe utilitare

SOFTWARE

→ software de aplicatii → procesoare de text

→ procesoare de calcul tabelar

→ sisteme de gestiune a bazelor de date

→ prelucrare grafica

→ prelucrare imagini

Exista o interdependenta intre partea hardware si cea software a unui calculator. Aceste doua componente se completeaza reciproc si alcatuiesc impreuna ceea ce numim un calculator personal/sistem de calcul.           

B. Componenta hardware

Componenta hardware a unui calculator personal reprezinta echipamentele fizice din care este alcatuit un sistem de calcul, in care circuitele electronice prelucreaza automat informatiile si asigura comunicarea intre utilizator si sistem.

John Von Neumann a stabilit ca hardware-ul trebuie sa asigure urmatoarele functii:

functia de memorare;

functia de comanda si control;

functia de prelucrare;

functia de intrare-iesire.

1. Functia de memorare asigura memorarea datelor si a programelor si are ca suport memoria interna si memoria externa. In memoria interna sunt stocate programele si datele care sunt in lucru la un moment dat. In memoria externa sunt stocate toate programele si datele de care poate avea nevoie, in diferite situatii, sistemul de calcul.

2. Functia de comanda si control asigura:

extragerea instructiunilor din memoria interna;

analiza instructiunilor;

comanda de executare a unei operatii;

extragerea datelor de intrare din memoria interna;

aranjarea datelor de iesire in memoria interna.

Functia este realizata de Unitatea de Comanda si Control (UCC).

3. Functia de prelucrare asigura efectuarea operatiilor aritmetice (adunare, scadere, inmultire si impartire) si logice (AND, IF, NOT). Functia este realizata de Unitatea Aritmetica Logica (UAL)- unitatea de calcul.

4. Functia de intrare-iesire asigura introducerea datelor si a programelor in memoria interna si furnizarea rezultatelor fiind asigurata de unitatea de intrare-iesire (dispozitive periferice de intrare-iesire).

Arhitectura unui calculator defineste un set de reguli prin care subansamblele hardware sunt conectate fizic, fara sa se tina cont de amplasarea lor.

Rezulta ca un calculator este format din mai multe blocuri functionale, arhitectura Von Neumann fiind:

Fig. 1.4

Dispozitivele periferice de intrare - sunt dispozitive prin care sunt introduse informatii in calculator. Exemple: tastatura, mouse-ul, joystick-ul, scanner-ul, aparatul foto digital, camera video digitala, etc.

Din punct de vedere al arhitecturii fizice (hardware) calculatorul are in componenta unitatea centrala de prelucrare (UCP) si componentele de transmitere si stocare a informatiei.

Dispozitivele periferice de iesire - se folosesc pentru vizualizarea sau audierea datelor sau rezultatelor. Exemple: monitorul, imprimanta, plotter-ul, echipamentele pentru redarea sunetului (boxele audio).

Structura generala a unui calculator personal poate fi prezentata schematic astfel:

CALCULATORUL

date de intrare date de iesire

comenzi/stari stari

Dupa cum se observa, intre calculator si dispozitivele de intrare si cele de iesire exista o continua comunicare, un continuu schimb de informatii care asigura eficienta si fiabilitate in functionarea calculatorului personal.

Calculatorul personal si cele mai comune dispozitive de intrare si iesire cu care poate fi conectat poate arata astfel:

Fig. 1.5

Dispozitive periferice de intrare

Tastatura

Este cel mai utilizat dispozitiv de intrare.

Din punct de vedere al organizarii tastelor exista cateva tipuri de tastaturi: standard (Standard Keyboard), avansata (Enhanced Keyboard), ergonomica (Ergonomic Keyboard) si multimedia (Multimedia Keyboard). Pentru toate aceste tipuri de tastaturi, functie de aranjamentul tastelor, corespunde modelul QWERTY, denumire data de primele sase taste de pe randul de sus.

Spre deosebire de tastaturile obisnuite la care aranjamentul tastelor este in linie, pentru modelul ergonomic sirurile de taste sunt plasate in linie franta dupa un unghi care sa asigure pozitii mai relaxante pentru maini.

Mai recent, au aparut tastaturile multimedia care adauga butoane speciale pentru diferite uzante in acest domeniu.

Din punct de vedere al conexiunii tastatura-calculator, trebuie amintit ultimul model de tastatura: tastatura fara cablu sau wireless.

Zona V

Enterer

Zona I

Fig. 1.6-Tastatura standard

Zona V

Enterer

Zona III

Zona I

Zona IV

Zona II

Fig. 1.7 – Tastatura clasica

Fig. 1.8 –Tastatura ergonomica Fig. 1.9 –Tastatura multimedia

Functionarea tastaturii:

La apasarea unei taste, codul acelei taste este recunoscut de calculator si afisat apoi pe ecran. Pe tastatura sunt evidentiate cinci zone cu taste:

• Zona I = zona standard, care contine litere, simboluri speciale (semne de punctuatie, separatori, operatori aritmetici etc.), cifre si taste de comanda si control (<Shift>, <CapsLock>,<Ctrl>,<Alt>,<Backspace>,<Esc>,<Enter>,<Tab>)
• Zona II = zona tastelor functionale,contine tastele functionale(<F1> <F2> . , F12>);
• Zona III = zona tastelor pentru pozitionare/deplasare cursor, cuprinde taste de comenzi pentru controlul cursorului impartite in doua subgrupe : taste de deplasare (tastele sageti,<Home>,<PageUp>,<End>,<PageDown>), taste de editare(<Insert>,<Delete>) ;
• Zona IV = zona tastelor speciale pentru controlul ecranului (<Print Screen>,<ScrollLock>,<Pause/Break>);
• Zona V = zona tastelor numerice, cuprinde tastatura numerica redusa destinata accesarii rapide a tastelor numerice.

Zona standard este utilizata de obicei atunci cand se introduce text (culegere date).

Cursorul este o reprezentare grafica a pozitiei curente in cadrul unui text. Acesta este evidentiat in diferite forme:”_”,”׀”. El focalizeaza atentia utilizatorului asupra locului de introducere a datelor intr-un document.

La apasarea tastelor de tip “litera” din zona standard se vor genera litere mici (minuscule).

In partea dreapta a tastaturii exista un indicator luminos care indica starea tastei <CapsLock>: activata sau dezactivata, care functioneaza in regim de comutator: prin actionarea sa succesiva se revine la starea anterioara.

Efectele activarii/dezactivarii tastei <CapsLock>

Tasta <CapsLock> dezactivata T actionarea oricarei taste genereaza litere mici

(minuscule), iar o tasta cu litera in combinatie cu tasta <Shift> se genereaza majuscule.

Tasta <CapsLock> activata T actionarea oricarei taste genereaza litere mari (majuscule) iar in combinatie cu tasta <Shift> se genereaza minuscule.

OBS.: Tastele <Ctrl>,<Alt>,<Shift> apasate individual nu au nici un efect. De regula sunt activate in combinatie cu alte taste.

Pentru a actiona o combinatie de taste se tine apasata prima tasta din combinatie (<Ctrl>,<Alt> sau <Shift>) timp in care se actioneaza si cea de-a doua.

Efectele produse de astfel de combinatii de taste sunt:

In general, tasta <Ctrl> asociata cu o alta tasta permite introducerea unor comenzi speciale.

Prin <Alt>+numar se pot introduce toate caracterele ASCII (American Standard Code of Information Interchange=Sistem de Codificare a Informatiei) prin care fiecarui caracter ii corespunde o valoare memorata pe un octet. De exemplu,  Alt + 65 reprezinta caracterul A, iar <Alt> + 215 caracterul β.

Tasta <AltGr> (dreapta-jos in Zona I) asigura selectarea tastelor triplu inscriptionate: caracterul plasat in mijlocul tastei se obtine prin simpla apasare a tastei respective, caracterul de sus se obtine prin combinatia <Shift>+tasta iar cel de jos prin combinatia <AltGr>+tasta.

Tasta <Enter> se foloseste de obicei pentru confirmari sau activari de comenzi iar in programele orientate pentru introducere de text marcheaza sfarsitul de paragraf.

Tasta <Backspace> sterge de obicei caracterul din stanga cursorului.

In partea de jos a zonei cu taste standard se afla tasta <Space> cu rol de a insera spatiu in procesul de introducere text sau in constructia de comenzi atribuite calculatorului.

O tasta de control importanta prezenta in aceasta zona de taste este si tasta <Esc>. Sarcina primordiala a acestei taste este aceea de a intrerupe o actiune in curs de desfasurare.

Tasta <Tab> prezenta cu simbolul <Tab> sau doua sageti cu sensuri opuse are rolul de a introduce un aliniat intr-un proces de introducere text sau in trecerea dintr-o fereastra in alta (din cea curenta in cea anterioara) in procesul de lucru cu mai multe ferestre sau in deplasarea intre celulele unui tabel.

O tasta mai nou introdusa in structura unei tastaturi este cea de Windows care are drept efect activarea suprafetei de lucru specifica sistemului de operare Windows.

Zona tastelor functionale (F1, F2, , F12) localizeaza in partea superioara a tastaturii cele 12 taste functionale care indeplinesc functii predefinite care difera de la o aplicatie la alta. Exemplu: activarea tastei <F1> genereaza activarea Help-ului in majoritatea produselor soft.

Zona tastelor pentru pozitionare/deplasare cursor localizeaza tastele directionale pentru pozitionarea cursorului:<←>,<↑>,<→>,<↓>.

Tasta <Home> poate realiza deplasarea cursorului in pozitia cea mai din stanga (inceput de rand) sau in coltul stanga-sus al ecranului (inceput de pagina).

<End> are efect opus tastei <Home>, plasand cursorul la sfarsitul randului curent sau in dreapta-jos al ecranului (sfarsit de pagina).

<PageUp> si <PageDown> asigura defilarea pagina cu pagina sau ecran cu ecran din pozitia curenta a documentului spre inceputul documentului respectiv spre sfarsitul acestuia.

Tastele <Insert> si <Delete> se folosesc in editare (corectarea datelor introduse deja).

Tasta <Insert> functioneaza ca un comutator intre modul inserare si cel de suprascriere. In modul inserare, caracterul tastat este adaugat in pozitia curenta a cursorului, iar in modul suprascriere, caracterul tastat inlocuieste pe cel pe care se afla cursorul.

Zona tastelor speciale pentru controlul ecranului cuprinde setul de trei taste localizate in partea de sus-stanga a tastaturii.

Tasta <PrintScreen>asigura copierea imaginii de pe ecran la imprimanta sau inserarea acesteia intr-un text.

<ScrollLock> asigura controlul derularii informatiilor prezente in mod text pe ecranul calculatorului: cand ecranul se umple, incepe defilarea: liniile incep sa avanseze cu cate un rand in sus, astfel incat textul introdus intr-un anumit document se va evidentia pe ultimul rand al ecranului.

Tasta<Pause/Break> suspenda temporar derularea randurilor afisate pe ecran iar in combinatie cu <Ctrl> poate suspenda executia unui program.

Zona tastelor numerice cuprinde setul de caractere numerice.

Tasta <NumLock> permite comutarea acestei zone din tastatura numerica in tastatura de comanda si invers. Astfel, daca tasta <NumLock> este apasata (actiune indicata de activarea primului led din grupul de leduri din partea dreapta a tastaturii) devin active tastele numerice din aceasta zona de taste. Daca se reapasa tasta <NumLock>, aceasta zona de taste este dezactivata devenind active comenzile simbolizate in partea de jos a acestor taste numerice.

Se pot actiona in combinatie si seturi de trei taste: <Ctrl>+<Alt>+<Del>, care genereaza reinitializarea sistemului de operare actiune necesara din diferite motive de blocaj a calculatorului.

Pentru un incepator, in utilizarea tastaturii se recomanda a se urma pasii:

Apasati scurt fiecare tasta urmarind efectul pe ecranul calculatorului;

Sa va impuneti tastarea cu ambele maini pornind de la pozitia de baza;

Tastati privind doar ecranul pentru a observa reactia tastaturii la apasarea tastelor.

Taste si combinatii de taste importante:

Mouse-ul

Denumit in acest mod din cauza asemanarii vagi cu un soarece, este un dispozitiv de intrare foarte frecvent utilizat in aplicatiile bazate pe manevrarea de ferestre si meniuri, datorita usurintei in manevrare fiind mai preferat decat tastatura. Functionarea mouse-ului este conditionata de instalarea unui driver de mouse (produs soft care-i permite integrarea in ansamblul calculatorului).

Exista patru criterii de a diferentia aceste dispozitive de intrare: tehnologia folosita, numarul de butoane, modalitate de conectare la calculator si protocolul („limbajul de intelegere”) mouse-calculator.

Cand este deplasat, un mouse trimite calculatorului un set de semnale care ii vor identifica pozitia curenta, semnal. In functie de consistenta acestor semnale va avea loc o deplasare mai inceata sau mai rapida a cursorului pe ecran.

Cursorul mouse-ului: reprezentare grafica a pozitiei curente de pe ecran, materializat printr-un simbol de sageata, linie verticala sau un alt simbol care poate fi selectat dupa preferinta utilizatorului. Cursorul focalizeaza atentia utilizatorului asupra locului in care va avea loc urmatoarea actiune determinata de apasarea unui buton (validare, inserare de noi caractere, deplasari.

Exista doua tehnici de functionare a unui mouse: mecanica (bazata pe miscarea unei mici bile pe suprafata pad-ului) si optica (transmiterea unor impulsuri optice care identifica pozitia curenta a mouse-ului pe suprafata pad-ului).

Exista patru operatii esentiale care se pot realiza cu ajutorul mouse-ului:

Indicare – se deplaseaza cursorul muse-ului astfel incat sa atinga un obiect plasat pe ecranul calculatorului;

Transport sau tragere(drag-and-drop)-se fixeaza un obiect (clic-stanga pe obiect), se mentine butonul stang apasat deplasand obiectul in noua pozitie dupa care se elibereaza butonul stang;

Clic pe butonul stang-se marcheaza un obiect de pe ecranul calculatorului sau se activeaza o anumita comanda;

Clic pe butonul drept-apare un meniu imediat specific obiectului in cauza.

Pentru a fi folosit, mouse-ul trebuie acoperit cu mana in asa fel incat sa avem degetele deasupra celor doua sau trei butoane pe care le are in structura.

Miscarea acestuia este una relativa, adica atunci cand se ajunge la marginea mouse-pad-ului, dar nu s-a incheiat deplasarea cursorului pe ecran, mouse-ul se poate ridica de pe pad, repozitiona si continua deplasarea cursorului.

Mouse-ul (intellimouse ) poate include in structura sa o rotita cu rol de deplasare mai facila in derularea paginilor de text (proces numit scrolling).

Mouseul poate fi cu bila (Fig. 1.10) sau optic (Fig. 1.11), cu fir sau wireless (fara fir).

          

Fig. 1.10                               Fig. 1.11 Fig. 1.12

Joystick-ul

Este un dispozitiv de intrare a informatiei, un periferic destinat jocurilor pe calculator, prin care utilizatorul controleaza cu usurinta diferite directii sau deplasari.

Fig. 1.

Scanner-ul

Este un dispozitiv de intrare a informatiei de tip imagine (fotografii, harti, text, desene tehnice, etc). Scanner-ul “citeste“ imaginea printr-o tehnologie de captare a luminii reflectate de imaginea in cauza. Imaginea este trimisa calculatorului (unitatea centrala de prelucrare) care o analizeaza cu ajutorul unui program specializat de prelucrare a imaginilor. In cazul scanarii unui text in ideea reeditarii ulterioare, imaginea textului trebuie prelucrata in continuare cu ajutorul unui program specializat OCR (Optical Character Recognition = recunoasterea optica a caracterelor)

Unele modele de scanner sunt insotite de un dispozitiv adaptor care ofera facilitatea de scanare a filmelor transparente(diapozitive).

Fig. 1.14

Aparatul foto digital

Aparatul foto digital utilizeaza tehnica de stocare a imaginilor fotografiate cu ajutorul unui sistem de stocare incorporat. Dupa ce s-au realizat mai multe fotografii, acestea vor fi transferate in calculator dupa ce in prealabil in acesta s-a instalat un program care sa realizeze acest proces de preluare, stocare si eventual de prelucrare a imaginilor precum si conectarea aparatului foto digital la calculator prin intermediul unui cablu.        Fig. 1.15

Cele mai cunoscute firme producatoare de aparate foto digitale : Canon, Agfa, Casio, Epson, FujiFilm, Kodak, Minolta, Nikon, Soni.

Camera video digitala

Este o camera video cu inregistrarea imaginilor in format digital (logic/valori de 1 si 0 logic). Se achizitioneaza impreuna cu un driver (componenta software specifica unui echipament electronic) care-i asigura functionarea in procesul de transfer a imaginilor in calculator. Aceasta camera digitala se va conecta la calculator printr-un cablu .

Fig. 1.16

Unitatea centrala de prelucrare (CPU)

Unitatea centrala de prelucrare, pe scurt unitatea centrala, este integrata pe suprafata placii de baza (MB = MatherBoard) si este alcatuita in principal din microprocesor si memoria interna operativa. Ea este inima calculatorului.

DISPOZITIVE DE IESIRE

DISPOZITIVE                DE INTRARE

UCP

MICROPROCESOR

inf. de intrare inf. de iesire

C comenzi/stari stari

	MEMORIA                 INTERNA OPERATIVA (RAM)

Fig. 1.17

UCP = unitatea centrala de prelucrare

RAM (Random Access Memory) = memorie cu acces aleator/randomizant

Intre unitatea centrala de prelucrare si dispozitivele de intrare si iesire se realizeaza un continuu schimb de date, comenzi si stari.

Unitatea centrala de prelucrare executa programele, realizeaza calcule si stocheaza temporar informatii folosindu-se in special de memoria interna operativa (RAM =Random Access Memory), memoria CACHE sau memoria virtuala, creata automat de microprocesor pe hard-disk-ul calculatorului daca memoria RAM este insuficienta.

interfete/extensiisii

placa de baza

memoria operativa RAM

microprocesor

Fig. 1.18

Microprocesorul

Este denumit si “creierul calculatorului” sau nucleul functional al calculatorului. Este de fapt un circuit integrat care exercita functia de executie, comanda, control si gestioneaza toate celelalte componente din calculator: memoria interna si externa, interfetele si perifericele (dispozitivele de intrare si iesire).

In timpul rularii unui program, microprocesorul este acela care preia instructiunile si le executa pe rand, ajutat bineinteles de memoriile volatile RAM si CACHE, la viteze de ordinul sutelor de MHz (MegaHertzi) sau mai nou de ordinul GHz-lor (GigaHertzi-lor).

De precizat este faptul ca exista placi de baza performante care au in componenta mai multe microprocesoare realizand in acest fel performante deosebite legate de viteza de executie a diferitelor operatii.

Fig. 1.

Memoria interna

Memoria RAM

Este tipul de memorie dinamica care permite atat citirea cat si scrierea de informatie. De precizat este faptul ca informatiile inmagazinate se pierd la inchiderea calculatorului. Cu cat exista mai mult RAM, masurat de obicei in MB (megabytes), cu atat programele vor functiona mai bine si mai repede. Ea stocheaza atat programul in executie cat si informatiile utile in acel moment. Capacitatea de memorare este multiplu de 8MB sau 16MB: 8/32/64/128/256/512MB/1GB/ .

Ca si tehnologie de realizare si functionare sunt cunoscute memorii RAM de tip SIMM, DIMM, SDRAM, DDRRAM. DIMM-urile (Dual Inline Memory Module) mai performante decat clasicele SIMM-uri(Single Inline Memory Module) dar inferioare SDRAM-urile(Synchronous Dynamic Random Access Memory) si bineinteles mult mai inferioare DDRRAM-urilor (Double Data Rate Random Access Memory). Modelul memoriei RAM este primordial pentru placa de baza deoarece fiecare generatie de placi de baza are propriile specificatii, iar placa de baza materializeaza calea de comunicatie intre RAM si microprocesor.

Memoria CACHE

Necesitatea de a interpune o memorie cache (numita si buffer) intre microprocesor si memoria interna a aparut datorita vitezei diferite la care lucreaza cele doua componente: microprocesorul functioneaza mai repede decat este in stare memoria interna iar cache-ul ofera posibilitatea celui mai rapid sa-si termine mai repede operatiile. Din punct de vedere al transferului de date de la microprocesor spre RAM pot exista doua variante de lucru :

• datele sunt inregistrate in cache urmand ca ulterior sa fie transferate in RAM;
• datele sunt inregistrate direct in RAM (alternativa mai lenta dar mai simpla).

Memoria cache este mult mai rapida decat memoria de lucru RAM, insa ea are o capacitate sensibil mai mica decat aceasta, de ordinul sutelor de KB.

Nu de mult, pe langa varianta de cache plasata pe placa de baza, a aparut modelul de memorie cache plasata in interiorul microprocesorului, mai mica dar mult mai rapida.

Alte tipuri de memorii interne (ROM,CMOS)

ROM (Read Only Memory)=memoria din care se poate doar citi; memorie statica accesata doar la pornirea calculatorului pentru preluarea unor informatii utile in lansarea sistemului de operare;

CMOS(Complementary Metal Oxide Semi-conductor)=memorie de tip RAM, deci o memorie dinamica, activa si in perioada de nefunctionare a calculatorului: aici este tinut activ timpul (data si ora zilei) si ultima configuratie hard a sistemului de calcul.

Elemente de transmisie

Transmiterea informatiei, din exterior spre interior, in interiorul si dinspre interiorul spre exteriorul calculatorului, este asigurata de diferite dispozitive si accesorii specializate in transportul  informatiei: magistrale de date, adrese, comanda si control, interfete, porturi si cabluri de conexiuni.

• magistralele de date, adrese, comenzi si control sunt circuite electrice care transporta aceste informatii in interiorul calculatorului;
• interfata este un dispozitiv hard utilizat pentru a permite comunicatia intre doua echipamente cu caracteristici functionale diferite; fiecare dispozitiv de intrare sau de iesire are cate o interfata hard specifica;
• portul (mufa) este un dispozitiv prin care unitatea centrala de prelucrare face schimburi de informatii cu exteriorul ei;
• cablurile pot fi de alimentare sau de conexiune.

Placa video

Este o placa de stricta necesitate in functionarea monitorului. Prin aceasta interfata video sau „adaptor video”, cum se mai numeste, monitorul primeste toate informatiile necesare pentru a fi capabil sa afiseze pe ecran datele de intrare (texte, imagini), adaptandu-le pentru a fi intelese de acesta.

Placa de sunet

Este utilizata pentru a traduce informatia din format digital/binar prezenta in calculator, in vibratie sonora, redata in exteriorul acestuia prin intermediul boxelor audio sau a microfonului. Ca si amplasare, placa de sunet, interfata audio sau ‘‘adaptorul audio’’ cum mai este cunoscuta, se monteaza intr-un slot prezent pe placa de baza.

Placa de retea

Este o interfata utilizata doar in cazul conectarii calculatorului intr-o retea de calculatoare. Este prezenta si ea intr-un slot pe placa de baza si are rolul de a intermedia si adapta comunicatia calculatorului cu celelalte calculatoare din retea sau cu posibile dispozitive de iesire care au sau nu au inclusa o placa de retea in structura hard (echipamente periferice de retea: imprimante) .

Modem-ul

Denumirea de modem vine de la functia bidirectionala de MOdulare-DEModulare a semnalului dinspre calculator si spre calculator prin intermediul liniei telefonice sau undelor radio, actiune pe care o dezvolta pentru a permite comunicarea intre calculatoare .

Din punct de vedere constructiv, un modem poate fi:

intern -sub forma unei placi care se monteaza intr-un slot pe placa de baza;

extern –dispozitiv independent .

Indiferent de varianta constructiva, un modem are de obicei si functia de fax si impreuna sunt capabile sa initieze o conexiune telefonica, adica sa formeze automat numarul de telefon al destinatiei; pot activa atat in retele telefonice cu centrale analogice cat si in retele telefonice cu centrale digitale.

Mai toate au si functia de compresie a datelor pentru o folosire mai eficienta a liniei iar parametrul cel mai important este viteza maxima de transfer care se masoara in Kbps.

Modem intern Modemuri externe

Fig. 1.20

Placa TV Tunner

Aceasta interfata cu televizorul, placa montata si ea intr-un slot pe placa de baza, adapteaza informatia TV, transformand-o in informatie digitala. Astfel, cu ajutorul calculatorului se pot urmari concomitent si programele TV preferate.

Memoria externa

In ceea ce priveste unitatile/dispozitivele pentru stocarea informatiei, acestea reprezinta principala modalitate de gazduire a unui suport de pastrare a unei cantitati mai mari de informatie. Principalul depozit il constituie hard-disk-ul care ofera un loc pentru stocare permanenta a informatiei introdusa in calculator. Dischetele, CD-urile, DVD-urile sau benzile magnetice sunt alte variante uzuale sau mai putin uzuale care ofera posibilitate de stocare si totodata de a transporta informatie intre calculatoare.

Hard-disk-ul

Este un ansamblu de mai multe discuri concentrice care se rotesc in jurul unui ax, pe ale caror suprafete (doua suprafete per disc) se deplaseaza radial un sistem de capete de citire-scriere, totul fiind montat intr-o carcasa etansa.

Hard-disk-ul face parte din categoria memoriilor externe de capacitate mare, realizate dintr-un aliaj metalic pe baza de aluminiu, destinata memorarii informatiilor pe o durata mai mare de timp. Capetele magnetice acceseaza suprafata discurilor, spre a citi sau inregistra informatiile. Datorita distantei de ordinul micronilor intre capete si suprafata discurilor, precizia si calitatea constructiei sunt esentiale.

Un hard-disk suporta o singura formatare fizica (low level format), realizata de firma constructoare, ca ulterior acesta sa suporte doar formatari logice (high level format). Formatarea fizica, formatare de nivel scazut, presupune definirea zonelor sau locatiilor fizice efective ale pistelor (zone inelare concentrice) si sectoarelor (zone in forma de arc de cerc definite in lungul pistelor ) care alcatuiesc din punct de vedere constructiv suprafata activa a unui disc magnetic, iar formatarea logica, formatare de nivel inalt, presupune o pregatire a suprafetei disk-ului in vederea unei organizari logice a suprafetei discurilor, operatie realizata prin crearea de zone de dimensiuni fixe, numite cluster-si, care vor fi gazdele informatiei prezente sub forma de fisiere. Modul de inregistrare pe suprafata magnetica a discului presupune inregistrarea informatiei printr-un procedeu de magnetizare echivalent valorilor de 0 si 1 logic. In concluzie, microprocesorul recunoaste si proceseaza orice informatie introdusa sau stocata in calculator in varianta valorilor de 1 sau 0 logic.

Litera care identifica unitatea de hard-disk in calculator este ‘‘C’’ iar capacitatea unui hard-disk poate fi de ordinul GB:1-70GB sau sutelor de GB.

Fig. 1.21

Discheta de 1,44MB

Toate PC-urile au in componenta o unitate pentru discheta. Aceasta unitate este gazda care poate primi o discheta in vederea citirii sau inregistrarii de informatie pentru un timp indelungat. Este cel mai mic si mai lent mediu de stocare a fisierelor. Este vorba de un mic disc din plastic subtire si flexibil, acoperit cu un strat de substanta cu proprietati magnetice, pe care se pot inregistra date prin tehnologia specifica inregistrarilor magnetice.

Pe plasticul carcasei care protejeaza discheta, este desenata o sageata cu rol de indicator vizual pentru modalitatea de introducere a dischetei in unitatea de discheta si o clapeta de protectie la scriere permite transformarea dischetei intr-un mediu de acces numai pentru citire, protejand in acest fel datele impotriva modificarilor.

Numita si floppy-disk sau disk flexibil, discheta face parte din categoria memoriilor externe si este utila in memorarea permanenta a informatie in cantitate mai restransa de 1.44MB, in format de 3,5 “(inci) si o suprafata activa organizata dupa o structura similara celei de la hard-disk-uri, adica doua fete active impartire in piste si sectoare.

Discheta este poate fi extrasa din unitatea de discheta si accesata pe un alt calculator pentru transfer de informatie. Unitatea de discheta este cel mai lent suport de citire/scriere a informatiei si de obicei, litera care identifica unitatea de discheta in calculator este litera A.

Fig. 1.22

Discheta de 120 MB

Unitatea de discheta de 120 MB a fost lansata ca un nou standard pentru dischetele de 3,5'. Acest model asigura o capacitate de stocare de 120 MB. Numita LS-120, noua tehnologie mareste capacitatea de peste 80 de ori fata de discheta standard de 1,44 MB. Tehnologia LS-120 plaseaza pe fiecare discheta piste de serviciu laser, numite adesea si piste laser, (de aici vine si acronimul LS) care sunt citite si scrise de catre un sistem cu laser sau prin cunoscutul procedeu de magnetizare/demagnetizare.

Unitatea de discheta LS-120 dispune de un cap cu intrefier dublu care ii permite sa citeasca si sa scrie atat dischete LS-120, cat si dischete standard de 1,44 MB.

CD-ROM

Mai toate calculatoarele sunt dotate cu o unitate CD-ROM care permite doar citirea CD-urilor (CompactDisk-urilor). CD-urile intra in categoria memoriilor externe, deci pot sa retina informatii perioade mari de timp (zeci-sute de ani). Ele pot contine informatii de tip text (programe, enciclopedii, diferite documente, baze de date), audio (piese muzicale) sau audio-video, (filme, spectacole). Unitatea de CD este montata in cutia unitatii centrale si prezinta frontal urmatoarele accesorii:

• Sertar de introducere /scoatere a CD-urilor;
• Buton de deschidere/inchidere a sertarului;
• Buton de pornire/oprire a ascultarii CD-urilor muzicale (optional);
• Potentiometru de reglare a volumului auditiei la redarea CD-urilor muzicale (optional);
• Mufa pentru casti audio (pentru ascultarea directa a CD-urilor muzicale).

Principiul de functionare a unei unitati CD-ROM se bazeaza pe emiterea unei raze laser pe suprafata discului citindu-se apoi reflexia acesteia.

Diametrul unui CD este de 5.25’’ sau 3.5’’, capacitatea uzuala de stocare este de 650-700 MB (exprimat in durata audio de aproximativ 74-80 minute), iar principala caracteristica este viteza de citire a informatiilor inmagazinate.

Fig. 1.23

Unitatea de inscriptionare CD-uri

Acest tip de unitate CD, poate fi incorporata sau neincorporata in cutia unitatii centrale si contine aceleasi accesorii pe care le poseda o unitate CD-ROM. Tehnologia de inscriptionare se bazeaza pe asa numita „ardere a discului” folosind o raza laser, iar suportul poate fi :

CD-R (CD Recordable)-un disc care poate fi inscriptionat doar o singura data ;

CD-RW (CD ReWritable)-un disc care poate fi reinscriptionat (inscriptionat de mai multe ori).

Discurile CD-ROM, CD-R sau CD-RW pot fi citite atat de catre o unitate CD-ROM cat si de o unitate ReWritable (unitate de citire/scriere CD-uri).

DVD

Unitatile pentru discuri DVD (Digital Video Disk) sunt integrate si ele in cutia unitatii centrale si au  aceleasi accesorii ca si unitatile CD-ROM.

Sunt unitati speciale care pot citi toate tipurile de DVD-uri:

Read-only (doar citire): DVD-ROM ;

Write-once (o singura inscriptionare): DVD-R ;

Rewritable (inscriptionare/reinscriptionare): DVD-RW.

Discurile DVD sunt CD-uri cu densitate de inregistrare crescuta , multistrat, capabile sa inregistreze ore intregi de informatie muzicala/video, de capacitate intre 2,6-17 GB.

Banda magnetica

Banda sau streamer-ul este o unitate de salvare rapida a informatiei de pe hard disk pe suport de banda magnetica asemanatoare cu cea de casetofon. Capacitatea uzuala a unui streamer este de ordinul GB-tilor.

Fig. 1.24

Dispozitive de iesire

Monitorul

Monitorul/ecranul/display-ul calculatorului, este cel mai important si uzual dispozitiv de iesire. Din punct de vedere al coloritului de imagine exista doua categorii de monitoare: monocrom si color, primele iesind treptat din uz datorita atractiei oferite de culoare si totodata de imbunatatirile aduse in ceea ce priveste tehnologia si precizia redarii de imagine. In ceea ce priveste tehnologia redarii de imagine exista mai multe tehnici constructive: cu tub catodic (CRT) - monitoare analogice (Fig. 1.25), cu cristale lichide (LCD) - monitoare digitale (Fig. 1.26), folosite in special la echipamentele de calcul portabile (laptop-uri, notebook-uri, PDA-uri, telefoane mobile) si mai nou, ecrane cu plasma (Fig. 1.27) sau bazate pe polimeri cu proprietati optice.

           

Fig. 1.25             Fig. 1.26 Fig. 1.27

Panoul de comanda al monitorului, plasat de obicei frontal-jos, contine un buton de pornire/oprire si o serie de butoane pentru reglarea luminozitatii si stralucirii/contrastului, reglaje de dimensiune si plasare (verticala si orizontala) a imaginii, de concavitate si convexitate a imaginii sau de demagnetizare.

Principiul de functionare este simplu: informatia introdusa in calculator prin intermediul dispozitivelor de intrare este preluata de microprocesor, adaptata de placa video si redata apoi pe ecranul monitorului prin zeci de milioane de puncte de culoare. Unitatea de imagine se numeste pixel iar multimea pixeli-lor de pe ecranul monitorului defineste rezolutia acestuia.

Chiar daca, traditional, monitoarele sunt dispozitive de iesire (prin care informatia ajunge vizual la utilizator), exista si ecrane bidirectionale, care pe langa functia de afisare, permit si introducerea de comenzi. Se numesc touch-screen-uri si folosesc un sistem de senzori aflati pe suprafata de afisare.

Cele mai importante caracteristici ale monitoarelor :

• Marimea imaginii, reprezentata prin diagonala ecranului masurata in inch (14/15/17/19/21 inch,1inch=2,54 cm).
• Rezolutia de afisare a imaginii, masurata in pixeli (rezolutia=nr.puncte pe orizontala x nr.puncte pe verticala :ex. 800*600,1055*728,1280*1055, . )

Imprimanta

Ca grad de utilizare, imprimanta este al doilea dispozitiv de iesire a informatiei din calculator. Ea se conecteaza la reteaua electrica si la placa de baza prin intermediul a doua cabluri speciale. Dupa modul in care informatia este transpusa pe hartie, exista trei tipuri clasice de imprimante :

Cu ace: un anumit numar de ace apasa pe o banda tusata care la randul ei atinge hartia;

Cu laser: cu ajutorul unei raze laser, hartia este incarcata electrostatic exact dupa forma imaginii de tiparit, dupa care se acopera cu un praf fin numit toner iar apoi fixat la cald;

Cu jet de cerneala (inkjet): hartia este stropita cu jeturi infime de cerneala dupa forme foarte precis stabilite.

Pentru a tiparii, va trebui sa ne asiguram de urmatoarele:

• Hartia trebuie sa fie de calitate si specifica imprimantei.

• Incarcam cu hartie imprimanta;

• Conectam imprimanta la calculator si la reteaua electrica, o pornim si o setam pe ON LINE;
• Programul din care dorim sa tiparim trebuie sa recunoasca imprimanta;
• Verificam setarile imprimantei: dimensiune hartie, numar de copii, calitatea tiparirii;

Imprimantele evoluate sunt dotate cu microprocesoare, memorie RAM si hard disk-uri si se pot conecta atat intr-o retea locala (LAN) cat si intr-o retea extinsa (WAN), prin porturi de viteza mare (10Mbps; Mbps=Megabiti per secunda) si foarte mare (10Mbps-100Mbps).

Cea mai recenta realizare in domeniul imprimantelor sunt cele la care se poate tipari din orice loc de pe glob, cu conditia de a-i specifica prin setari adresa de Internet.

Fig. 1.28

Boxele, castile

Sunt de fapt cele doua difuzoare externe calculatorului.

Boxele vor reda informatia activa din calculator daca aceasta informatie va avea natura sonora.

Fizic, ele sunt conectate la placa de sunet prezenta intr-un slot de pe placa de baza.

Boxele se alimenteaza printr-un cablu de alimentare cu energie electrica, au un buton de pornire/oprire precum si un buton pentru reglarea volumului (taria sunetului).

Plotter-ul

Este un periferic destinat imprimarii pe hartie a informatiilor grafice. Se utilizeaza in special in proiectarea asistata de calculatorul pentru realizarea desenelor tehnice.

Plotter-ele pot fi intalnite la dimensiuni diferite (dimensiunea hartiei pe care se imprima), de la formatul A4 pana la hartie de 2x2 m si mai mult.

Fig. 1.29

C. COMPONENTA SOFTWARE

Interfata utilizator-calculator si nu numai cade in sarcina software-ului care realizeaza conversia datelor de intrare in format acceptat de calculator.

Fig. 1.30

Soft-ul este informatia (programe existente sub forma de fisiere) care coordoneaza activitatea unui sistem de calcul pentru a se obtine in final un anumit obiectiv (functionarea calculatorului, dialogul calculator-periferice (drivere), evidenta financiar-contabila in cadrul unei institutii, realizarea unui document Word, Excel, Power Point

Un program este o colectie de instructiuni, respectiv comenzi, care pot determina calculatorul sa efectueze operatii/activitati spre a raspunde cerintelor concrete de zi cu zi a unui utilizator.

O instructiune este o combinatie de litere si cifre care determina calculatorul sa efectueze diferite actiuni.

Fisierul este o forma de alocare a informatiei pe un suport de pastrare a informatiei .

Executia unui program consta in aducerea programului de pe suportul gazda in RAM, urmata de preluarea si executia instructiunilor una dupa cealalta de catre microprocesor, acesta transformandu-le in obiective intermediare care in final vor da viata obiectivului final.

Software-ul de sistem

Acea parte de software destinata functionarii calculatorului se numeste software de sistem si este compusa din:

programe scurte necesare la pornirea calculatorului;

sistemul de operare;

programe utilitare.

Sistemul de operare este un intermediar care ajuta utilizatorul sa controleze calculatorul; un ansamblu de programe care asigura buna functionare a calculatorului si resurselor acestuia, iar programele utilitare sunt acele programe care asigura functionarea optima a calculatorului prin diagnosticarea si eliminarea tuturor problemelor nedorite care pot apare in functionarea unui calculator (detectare de virusi si devirusare, organizarea optima a informatiei pe suporturile de stocare a informatiei).

Software-ul de aplicatii

Programele destinate sa ajute utilizatorul la desfasurarea diverselor activitati se numeste software de aplicatii. In aceasta categorie intra :

realizarea de documente (editare de texte) ;

realizarea de calcule tabelare ;

lucrul cu baze de date ;

realizarea de reprezentari grafice ;

gestionarea de imagini ;

navigarea in reteaua Internet ;

diferite gestiuni financiar-contabile ;

proiectare asistata de calculator.

De obicei, software-ul, oricare ar fi el, este stocat in memoria externa a calculatorului (hard-disk, CD-uri, benzi magnetice) ca fisiere care urmeaza a fi incarcate/aduse in memoria interna (operativa, RAM) atunci cand devin necesare.

D. RETELE DE CALCULATOARE

CLASIFICAREA RETELELOR DE CALCULATOARE DUPA ARIA DE INTINDERE

Ce ar mai fi de precizat in legatura cu functionarea unui calculator este faptul ca acesta poate fi activ de unul singur sau intr-o retea de calculatoare. Avantajul oferit de al doilea mod de functionare este acela ca permite un transport al informatiei in siguranta intre calculatoare eliminand partial utilizarea dischetelor, si conectarea prin partajare la noi resurse (o varietate mai mare de periferice), pe care le poate oferi o retea de calculatoare.

O retea de calculatoare este un ansamblu de calculatoare legate impreuna pentru a partaja resursele informatice: date, fisiere, directoare, imprimante, plottere, modemuri).

Dupa aria de intindere, retelele de calculatoare se impart in doua categorii:

• LAN (Local Area Network)-retele locale;
• MAN (Metropolitan Area Network) - retele metropolitane (la nivelul unei localitati);
• WAN (Wide Area Network) - retele cu larga raspandire.

TIPURILE DE TOPOLOGII

Cele mai frecvente sunt retelele locale, asa numitele LAN-uri, ale caror calculatoare se afla intr-o incapere, o cladire sau in cladiri invecinate. O retea LAN poate avea diferite arhitecturi/topologii:

Statie de lucru

Server

Server Statie de lucru

Statii de lucru

Topologie BUS/Magistrala Topologie STEA

Server

Statie de lucru

Statie de lucru

Topologie INEL

Fig. 1.31

Oricare ar fi topologia unei retele locale, aceasta presupune existenta a cel putin doua statii de lucru si a unui server de date, fiecare cu cate o placa de retea incorporata. Din punct de vedere logic, trebuie sa existe un soft de retea instalat pe server si un altul instalat pe fiecare statie de lucru. Mai exista un soft instalat pe statia de lucru, soft care functioneaza ca o „centralista”: „asculta” tot timpul reteaua si controleaza schimbul de informatie, intretinand in acest fel dialogul statie-retea. Acesta este de fapt asa numitul protocol de comunicatie in retea.

Retelele de tip MAN sunt retele raspandite pe aria unei localitati iar cele de tip WAN sunt retele de larga raspandire geografica. Aceste doua tipuri de retele permit, in principal, transmisia/receptia de informatie la/de la distanta prin intermediul liniei telefonice, cablu TV, fibra optica sau unde radio.

Conectarea la o retea WAN a utilizatorilor dintr-o retea LAN, presupune conectarea la un provider de semnal cu raspandire larga. O astfel de conectare la o retea WAN presupune existenta si a altor echipamente specializate care vor asigura o optima comunicare inter-calculatoare LAN-WAN.