Prietenul meu calculatorul

Definiţia sistemului de calcul

Un sistem de calcul (calculator) este un ansamblu de componente de două tipuri :

§ Hardware = componente fizice şi tehnice cu ajutorul cărora datele se pot culege, verifica, transmite, stoca şi prelucra (componentele care pot fi atinse).

§ Software = programe, proceduri, rutine care controlează funcţionarea corectă şi eficientă a elementelor hard (se mai numesc componente logice, deoarece nu au substanţă).

COMPONENTELE HARDWARE ALE UNUI SISTEM DE CALCUL

Un calculator este alcătuit din unitatea centrală şi dispozitivele periferice. Unitatea centrală este asamblată într-o carcasă metalică şi conţine un număr de componente care realizează funcţiile de bază ale calculatorului. Din structura unităţii centrale fac parte:

§ placa de bază

§ microprocesorul

§ memoria internă

§ plăcile de extensie

§ dispozitivele de memorare

Placa de bază (motherboard)

Conţine circuite electronice pentru integrarea tuturor componentelor calculatorului într-un ansamblu cu funcţionare corectă. Pe placa de bază se amplasează microprocesorul, memoria internă şi plăcile de extensie. Cele mai importante componente ale plăcii de bază sunt: soclul pentru microprocesor, controller-ul de intrare-ieşire, soclurile pentru memorie, sloturile pentru extensie (conectori ai plăcii de bază care permit legarea unor dispozitive pe magistrala sistemului), chipset-ul (set de circuite adiţionale care permit funcţionarea corectă a microprocesorului), BIOS-ul, memoria cache, ceasul şi altele.

Microprocesorul

Denumit unitatea centrală de prelucrare(CPU=Central Processing Unit) este „creierul calculatorului”, unde sunt prelucrate datele. Microprocesorul este un circuit integrat care execută instrucţiunile unui program, împreună cu datele corespunzătoare instrucţiunilor. Atât datele cât şi instrucţiunile se găsesc în memoria internă.

Microprocesorul este alcătuit din trei module:

§ unitatea aritmetico-logică : are rolul de a efectua operaţiile aritmetice şi logice

§ unitatea de intrare-ieşire : asigură comunicaţia dintre microprocesor şi restul calculatorului. Există două magistrale interne prin care aceasta comunică cu restul componentelor: magistrala de date şi magistrala de adrese. Pe aceste magistrale circulă date, comenzi şi instrucţiuni a căror viteză de deplasare depinde de doi factori: lăţimea magistralei( 8 biţi, 16 biţi, 32 biţi, 64 biţi sau 128 biţi) şi frecvenţa de tact a procesorului.

§ unitatea de control : coordonează întreaga activitate a microprocesorului.

O caracteristică importantă a microprocesorului este frecvenţa de lucru (tact). Frecvenţa de tact reprezintă numărul de paşi de lucru pe care îi poate face procesorul într-o secundă. Frecvenţa se măsoară în herţi (Hz). Frecvenţa procesoarelor actuale este de ordinul gigaherţilor (GHz).

Memoria

Memoria este de două tipuri: memoria internă şi memoria externă. Memoria internă este utilizată pentru stocarea temporară a datelor şi programelor, pe timpul execuţiei lor.

Memoria externă este aceea care foloseşte dispozitive de stocare (memorare) a datelor, cum ar fi: hard disk-ul, discheta, compact discul (CD), DVD, Flash-ul pe USB.

Memoria internă

Memoria internă este utilizată pentru stocarea temporară a datelor şi programelor, pe timpul execuţiei lor. Datele care circulă în calculator sunt în format binar (simbolurile 0 şi 1), deci şi stocarea lor în memoria internă se face în acelaşi format.

Memoria internă este de două tipuri:

memoria RAM (Random Access Memory) – conţine programele care sunt în execuţie şi datele asociate acestora. Este o memorie volatilă – conţinutul ei se pierde atunci când calculatorul este deconectat de la reţeaua electrică.
memoria ROM (Read Only Memory) – conţine date nevolatile pe care nu putem decît să le citim. Datele din memoria ROM sunt înscrise o singură dată, nemaiputând fi modificate, cât timp se utilizează calculatorul în cauză. Această caracteristică o face adecvată pentru păstrarea unor informaţii nevolatile, conţinute în BIOS (Basic Input Output System), de exemplu secvenţe de program executate în procedura de pornire a calculatorului.

Memoria cache este un mediu de stocare de mare viteză, putând fi încorporată în microprocesor (cache intern) sau o porţiune din memoria principală sau o componentă independentă montată pe placa de bază (cache extern). Prezenţa memoriei cache asigură un plus de performanţă calculatorului.

Memoria virtuală reprezintă totalul memoriei care poate fi folosită de calculator–

internă sau de pe hard disk – dar care se accesează ca şi cum ar fi memorie internă.

Unităţi de măsură a memoriei

Unitatea elementară de măsură a memoriei este bit-ul (binary digit). Un bit poate memora o singură cifră binară (0 sau 1).

Byte-ul (octet-ul) = cea mai mică unitate adresabilă de către microprocesor.

1 Byte = 8 biţi

1 KB (KiloByte) = 2¹⁰ Byţi (octeţi) = 1024 Byţi(octeţi)

1 MB (MegaByte) = 2¹⁰ KB = 2²⁰ octeţi

1 GB (GigaByte) = 2¹⁰ MB = 2²⁰ KB = 2³⁰ octeţi

1 TB (TerraByte) = 2¹⁰ GB = 2²⁰ MB = 2³⁰KB = 2⁴⁰ octeţi

Plăcile de extensie

1. Placa grafică – are rolul de a face posibilă afişarea imaginilor pe monitor. Este înzestrată cu microprocesor propriu pentru efectuarea anumitor operaţii, numit accelerator grafic şi cu memorie proprie, numită memorie video. Imaginea afişată pe ecran este formată dintr-un ansamblu de mici suprafeţe pătrate, numite pixeli. Numărul pixelilor care sunt afişaţi pe ecran se numeşte rezoluţie.

2. Placa de sunet – are rolul de a converti informaţia binară în informaţie analogică necesară boxelor pentru redarea sunetelor, sau invers, preia informaţia analogică şi o transformă în informaţie binară.

3. Placa de reţea – cu ajutorul plăcilor de reţea se realizează cuplarea calculatoarelor la o reţea.

Sursa de alimentare

Calculatoarele funcţionează prin utilizarea tensiunii continue. Sursa, componentă care se găseşte în interiorul unităţii centrale, are rolul de a transforma tensiunea alternativă, furnizată de reţeaua electrică, în tensiune continuă necesară calculatorului.

Dispozitive de memorare

Hard disk-ul – este principalul dispozitiv de stocare a datelor şi programelor. Este un suport magnetic. Fizic, este alcătuit din mai multe suprafeţe circulare, plasate în jurul unui ax. Un cap de citire/scriere multiplu se deplasează deasupra lor, permitând astfel accesul direct la informaţie. Pe fiecare suprafaţă se scrie pe ambele părţi. Fiecare suprafaţă este organizată în piste, iar pistele sunt împărţite în sectoare. Caracteristicile tehnice ale unui hard disk sunt: capacitatea de stocare, timpul de acces la date şi viteza de transmitere a datelor.

Discheta (floppy disk) – dispozitiv magnetic de stocare portabil. Este formată dintr-o suprafaţă acoperită cu oxid de fier care memorează informaţia prin magnetizare. Ea este protejată de un înveliş de plastic. Dischetele sunt scrise / citite cu ajutorul unităţii de dischetă.

Capacitatea de memorare = 1.44 MB.

CD-ul (Compact Disc)– este un suport optic de stocare a datelor, ce permite memorarea unei cantităţi mari de date, la viteze apreciabile. Pentru memorare se foloseşte tehnologia laser. Pentru citirea CD-urilor se foloseşte unitatea de CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), iar pentru inscripţionarea CD-urilor se foloseşte unitatea de CD-RW (Compact Disc ReWritable).

DVD-ul (Digital Video Disc sau Digital Versatile Disc) – suport optic de stocare a datelor, asemănător CD-ului, dar cu capacitate de memorare mult mai mare.

Memorii flash – sunt memorii speciale, portabile, de capacităţi de memorare cuprinse între 32 MB şi câţiva GB folosite pentru stocarea şi transportul datelor. Dispozitivul de stocare care poate fi conectat la calculator prin interfaţa USB se numeşte Flash Pen Drive USB.

Dispozitive periferice

Dispozitivele periferice sunt de trei tipuri:

§ dispozitive de intrare – cu ajutorul lor utilizatorul introduce date şi dă comenzi calculatorului

§ dispozitive de ieşire – sunt folosite pentru a pune la dispoziţia utilizatorului rezultatele prelucrărilor efectuate cu ajutorul calculatorului

§ dispozitive de intrare/ieşire

Dispozitive periferice de intrare

Tastatura – este cel mai important dispozitiv de intrare prin care se transmit calculatorului datele ce vor fi prelucrate şi anumite comenzi. O tastatură standard cuprinde mai multe grupe de taste: taste alfanumerice (pentru introducerea textului), taste numerice (pentru introducerea datelor numerice), taste de deplasare, taste funcţionale (au anumite funcţii în cadrul diferitelor programe), taste speciale (Enter, Tab, CapsLock, Shift, Ctrl, Alt, Del, Backspace, PrintScreen, Pause, Esc).

Mouse-ul – controlează deplasarea cursorului pe ecranul monitorului şi selectează comenzile din cadrul programelor conduse prin meniuri. Este un echipament care poate fi deplasat pe o suprafaţă plată. Este prevazut cu două sau trei butoane.

Există mouse-uri mecanice (prevazute cu bilă prin care se înregistrează mişcarea mouse-ului) şi optice (roulul bilei este

preluat de fotocelule).

Scanner-ul – dispozitiv care poate prelua textele sau imaginile tipărite pe hârtie, transformându-le într-un format prelucrabil cu ajutorul unor aplicaţii speciale. Imaginile obţinute prin scanare se salvează pe discul calculatorului sub formă de fişiere-imagine de tip: bmp, jpg, gif etc.

Joystick-ul – este o manetă care se mişcă în toate direcţiile, controlând astfel, deplasarea cursorului. Este asemănător mouse-ului, cu deosebirea că în cazul mouse-ului mişcarea cursorului încetează odată cu încetarea deplasării, în timp ce, în cazul joystick-ului, cursorul continuă să se deplaseze în direcţia în care acesta este îndreptat, încetând doar în momentul în care se revine în poziţia iniţială (de repaos). Este utilizat în special la

jocurile pe calculator.

Touchpad-ul – este o suprafaţă mică sensibilă la atingere, folosită ca dispozitiv de indicare a poziţiei la unele calculatoare portabile. Deplasarea cursorului pe ecran se face prin mutarea degetului pe touchpad.

Light pen-ul – dispozitiv care, prevalându-se de un detector sensibil la lumină, este folosit pentru selectarea obiectelor de pe ecarnul calculatorului, prin indicarea directă a obiectelor.

Trackball-ul – este un echipament de intrare care poate fi asemănat cu un mouse aşezat pe spate, întrucât deplasarea cursorului se face prin rotirea bilei şi nu prin deplasarea echipamentului, reducând suprafaţa de lucru. Cu acest dispozitiv erau prevazute primele calculatoare portabile.

Microfonul – este utilizat pentru înregistrarea şi digitizarea sunetelor cu ajutorul calculatorului. Este conectat la placa de sunet. Poate fi utilizat în telefonia prin internet sau la introducerea comenzilor verbale, dacă interfaţa calculatorului permite aşa ceva.

Camera digitală – are aspectul unui aparat de fotografiat clasic. Obiectivul aparatului proiectează imaginea pe un plan care sesizează intensităţile luminoase reflectate şi convertesc semnalul recepţionat în coduri digitizate pe care le stochează în memoria aparatului. Imaginile astfel obţinute pot fi descărcate ulterior pe hard discul calculatorului.

Webcam-ul – dispozitiv folosit pentru transmiterea imaginilor.

Dispozitive periferice de ieşire

Monitorul - este dispozitivul standard de ieşire. Există două tipuri de monitoare:

- monitoare cu tub catodic (CRT) – iamginea se formează pe suprafaţa unui tub cu raze catodice pe acelaşi principiu cu imaginea televizoarelor.

- monitoare cu cristale lichide (LCD) – această tehnologie se bazează pe o soluţie cu cristale lichide aşezată între două straturi de material polarizat. La trecerea curentului prin acest lichid, cristalele se aşază astfel încât opresc sau permit trecerea luminii.

Imprimanta – este dispozitivul folosit pentru afişarea pe suport de hârtie a textelor şi imaginilor. În funcţie de tipul lor, imprimantele pot lista alb-negru sau color. În funcţie de tehnologia utilizată, imprimantele pot fi:

- matriciale (cu ace)

- cu jet de cerneală

- laser

Plotter-ul – este o imprimantă care listează pe formate de hârtie mari (A2, A1, A0). Este de mare utilitate în domenii cum ar fi: arhitectura, construcţii etc.

Boxele – sunt folosite pentru redarea sunetelor, fiind legate la placa de sunet. Sunt utile în cazul aplicaţiilor multimedia.

Dispozitive periferice de intrare/ieşire

Modemul – dispozitiv ce permite calculatorului să transmită informaţii pe liniile de comunicaţie. Rolul lui este de modulator-demodulator, adică modulează semnalul digital transformându-l în semnal analogic, respectiv demodulează semnalul analogic sosit pe linia telefonică, transformându-l în semnal digital utilizabil de calculator. Modemul poate fi intern sau extern. De obicei, pentru comunicare sunt folosite dispozitive de fax-modem, care au rolul de fax şi de modem.

Touch screen-ul – este un ecarn acoperit cu o folie transparentă rezistentă şi sensibilă la atingere. Selectarea elementelor de pe ecran se face cu ajutorul degetelor.

Multifuncţionalele – echipamente care înglobează imprimantă, scanner, copiator şi fax-modem.

TIPURI DE CALCULATOARE

Există patru tipuri de calculatoare:

§ calculatoare personale

§ minicalculatoare

§ calculatoare „mainframe”

§ supercalculatoare

Calculatoare personale (PC)

Se mai numesc şi microcalculatoare. Au dimensiuni reduse, unele fiind chiar portabile. Ele pot fi conectate in reţea, devenind utile în realizarea unor aplicaţii distribuite.

După modul în care sunt ansamblate, se disting următoarele tipuri de calculatoare personale:

Desktop – carcasa unităţii centrale este amplasată orizontal pe birou.

Tower – carcasa unităţii centrale este amplasată vertical.

Laptop, notebook – calculator personal portabil, construit dintr-o singură unitate, unde unitatea centrală este îmbinată cu tastatura, mouse-ul, iar afişajul este cu cristale lichide. Are o sursă de alimentare independentă pe termen limitat (2-5 ore), dar poate fi alimentat şi de la priză.

Personal Digital Assistant (PDA) – microcalculatoare speciale, de dimensiuni foarte reduse (pot fi ţinute într-o mână), având o greutate de câteva sute de grame. Sunt denumite diferit, în funcţie de fabricant (PocketPC, palmOne, Handhelds). Sunt utilizate pentru stocarea numelor, adreselor şi a altor informaţii pentru corespondenţa prin fax şi e-mail.

Minicalculatoare

Minicalculatoarele sunt calculatoare create pentru realizarea unor aplicaţii specializate: aplicaţii multiutilizator, programarea maşinilor cu comandă numerică, realizarea unor aplicaţii în domeniul automatizărilor industriale, schimburi masive de date între sisteme de calcul dispersate geografic etc. Unitatea centrală a minicalculatoarelor este mai complexă, structural şi funcţional, decât a calculatoarelor personale.

Calculatoare „mainframe”

Prin caracteristicile constructive şi performanţe, aceste tipuri de calculatoare sunt situate între minicalculatoare şi supercalculatoare. Aceste calculatoare au apărut primele. Au procesorul deosebit de complex, memorie internă de capacitate mare, sistem de intrare/ieşire foarte dezvoltat, orientat pe gestionarea staţiilor de lucru şi a altor servere de capacităţi mai reduse, permiţând accesul multiutilizator. Acest tip de calculatoare necesită condiţii speciale de instalare, alimentare şi întreţinere, ceea ce conduce la costuri ridicate de utilizare.

Supercalculatoare

Numite si transputere, sunt cele mai puternice tipuri de calculatoare electronice. Sunt caracterizate de complexitatea remarcabilă a unităţilor centrale (procesorul poate fi compus dintr-un număr mare de microprocesoare), viteza de lucru foarte mare (peste 1 bilion de instrucţinuni /secundă), suportă calcul paralel, programare paralelă. Costurile sunt ridicate, direct proporţionale cu performanţele lor. Sunt folosite intens in domenii care necesită prelucrări ale datelor de mare complexitate, cum ar fi: programele spaţiale, reactoarele nucleare, proiectarea navelor şi aeronavelor, meteorologie, seismologie etc.

SISTEME DE OPERARE

Sistem de operare reprezintă totalitatea programelor care gestionează alocarea şi folosirea resurselor sistemului de calcul (procesoare, memorie, echipamente periferice, informaţii memorate sub formă de fişiere) şi asigură funcţionarea dispozitivelor periferice conectate la calculator şi interfaţa dintre utilizator şi calculator.

Funcţiile unui sistem de operare

Principalele funcţii ale unui sistem de operare sunt:

ü controlul execuţiei proceselor

ü alocarea eficientă a resurselor fizice şi logice

ü facilitarea dezvoltării de noi aplicaţii

ü facilitarea gestiunii eficiente a datelor de către utilizatori

ü asigurarea unei interfeţe între utilizator şi sistemul de calcul

Clasificarea sistemelor de operare

§ monotasking – execută un singur program (task) la un moment dat, realizând două funcţii de bază:

Ø încărcarea şi execuţia programelor

Ø asigurarea unei interfeţe cu dispozitivele periferice

§ multitasking – pe lângă cele două funcţii de bază, asigură suplimentar partajarea timpului între programele care se execută şi gestiunea alocării resurselor sistemului.

Exemple de sisteme de operare:

§ monotasking: MS-DOS (MicroSoft – Disk Operating System), AppleDOS

§ multitasking: UNIX, LINUX (versiune a UNIX-ului), Windows

INTERFAŢA GRAFICĂ CU UTILIZATORUL

Numită şi GUI (Graphic User Interface), reprezintă un ansamblu de componente grafice standard sau improvizate, cu ajutorul cărora se realizează comunicarea eficientă şi comodă cu utilizatorul sistemului de calcul.

Componentele de baza ale unei interfeţe grafice sunt:

cursorul grafic – poate lua diferite forme (săgeată, clepsidră etc.) în funcţie de natura activităţii desfăşurate de sistemul de operare sau de aplicaţie.
dispozitivul de deplasare a cursorului – poate fi un mouse sau un trackball
pictogramele (icons) – mici desene ce reprezintă sugestiv comenzi, fişiere sau aplicaţii ce pot fi activate cu ajutorul mouse-ului.
desktop-ul – porţiunea de ecran în care sunt rezidente pictogramele şi meniul sistemului de operare.
ferestrele (windows) – zone ale ecranului în care se pot desfăşura activităţile legate de introducerea datelor şi afişarea rezultatelor pentru aplicaţiile utilizatorilor.
meniurile – conţin, într-o manieră structurată, comenzile pe care le pot executa aplicaţiile sistem sau utilizator.