Lecţia 3

1. Total slide-uri: 22TIC, cls. a IX-a, liceu, rută directă • Rolul şi funcţiile componentelor unui calculator personal prof. Coroiu Mircea DumitruColegiul Economic “Nicolae Titulescu” Baia Mare Lecţia 3 Competenţe specifice urmărite: 1. 2. Descrierea funcţionării unui calculator personal

2. Unele din Legile lui Murphy (opţional) Toate computerele aşteaptă cu aceeaşi viteză. Un program pentru calculator face ceea ce îi spui tu să facă, nu ceea ce vrei tu să facă.

3. Tipuri de calculatoaredin punctul de vedere al hardware-ului/ software-ului Din punctul de vedere al hardware-ului: A. Statice: +Server- folosit ca şi coordonator, în cazul în care există o rețea de calculatoare; arecapacitate de lucru foarte mare, viteză mare, poate susține aplicații diverse șicontrolează traficul în rețea (ex. în birouri) // + Desktop(„personal calculator” - PC) – folosite, în general, atât pentrumediul de afacericât și pentru uz casnic; au diferite forme și mărimi –tendința este de a le minimaliza pentru un spațiu tot mai mic; nu au o puterefoarte mare dar au o aplicabilitate foarte largă // + Workstations– folosite pentru aplicații în inginerie (CAD/ CAM), dezvoltarede software etc., în general pentru tot ceea ce necesită o viteză și o puteremoderate, capacități grafice de înaltă calitate // + Thin client– este un terminal inteligent cu capacități de procesare locale,care se conectează la un server printr-o rețea și care poate accesa și lucra cudiferite aplicații aflate pe server (monitor + tastatură + mouse). B. Mobile: + Laptop sau notebook – oferă mobilitate, viteză și capacitate de lucrucomparabilă cu un desktop sau un workstation, în funcție de scopul pentrucare a fost creat // + Tablet PC- notebook cu aceleași caracteristici, care integrează tehnologia „pen” – stilou // + Pocket PC– un mini calculator care încorporeazǎ caracteristicile unui calculator personal (cel puțin la nivel de software), totul la dimensiuni foarte reduse. Din punctul de vedere al software-lui, rolurile nu sunt la fel de bine delimitate. În funcție de aplicațiile care rulează pe unitatea respectivă, acesta poate îndeplini, laun moment dat, rol de server sau de desktop. Ca și tipologie, serverele pot fi de maimulte feluri: + Server pentru baze de date// + Server pentru e-mail/ + PPTP server etc.

4. Tipuri de calculatoaredin punctul de vedere al apariţiei lor 1.Microcalculatoare (după unii Personal Computer - PC) • calculator creat în jurul unui microprocesor realizat cu un singur cip (un circuit integrat obţinut prin încapsularea a milioane de tranzistoare într-un înveliş ceramic, pe o singură pastilă de siliciu) • sunt de dimensiune şi performanţă relativ mici, comparativ cu cele ce urmează • remarcăm câteva caracteristici: accesibilitate dpdv al preţului, dimensiuni reduse – unele pot fi portabile, utilizatorii pot învăţa foarte uşor operarea acestora, pot fi folosite în orice domeniu, lucrează în reţea putând realiza schimburi de date 2.Minicalculatoare (după unii Server) • pentru executarea unor funcţii specializate: aplicaţii multiutilizator, maşini cu control numeric, automatizări industriale, transmisii de date între sisteme dispersate geografic • poate fi identificată ca şi soluţie software, dar şi ca echipament de calcul (mai nou serverele au înlocuit minicomputerele şi se găsesc ca şi putere de calcul, între cele personale şi mainframe-uri) // au dimensiuni medii // conectarea la reţeaua electrică se face fără restricţii 3.Calculatoare ”mainframe” • prelucrează un volum foarte mare de date, viteze de lucru ridicate, procesor foarte complex, permit acces multiutilizator, necesită instalaţii speciale şi proceduri de menţinere în funcţiune (nu pot fi cuplate direct la reţeaua de alimentare), funcţionează de regulă fără întrerupere – ceea ce presupune accesul controlat la date şi la un sistem de protecţie adecvat • se utilizează în spitale, bănci etc. 4.Supercalculatoare • putere mare da calcul (cele mai puternice), complexe şi costuri ridicate (scumpe), procesorul este format dintr-un număr mare de microprocesoare (de ordinul miilor), sunt proiectate pentru calcul paralel • viteza poate depăsi 1 miliard de instrucţiuni/ secundă • se utilizează în domeniile: militar, cercetare, simulări (reactoare nucleare, proiectarea aeronavelor, seismologie,meteo etc.)

5. Tipuri de microcalculatoaredin punctul de vedere al mărimii 1.4.Palm PC (Palmtop, Handhold sau Organizer) • se utilizează ca: agendă telefonică, calculator de buzunar, calendar • posibilitate transfer date prin PC • recunoaşterea scrisului de mână • acces la Internet • procesare text dificilă din cauza dimensiunilor reduse 1.1. Desktop • monitorul este aşezat pe carcasa unităţii centrale 1.2.Tower • carcasa unităţii centrale lângă monitor sau sub masă 1.5.PDA (Personal Digital Assistent) • asistent digital personal de dimensiuni foarte mici, putând fi purtat în mână • combină facilităţi de calcul, telefon, fax cu cele de reţea • penbased – un stilou special în locul tastaturii, si, ca urmare pot recunoaşte scrisul de mână (unele recunosc chiar şi vocea) • preţuri mari şi domeniul de aplicaţie limitat 1.3.Laptop (notebook) • uşor de transportat (3-5 kg), construite pentru a fi folosite în afara biroului • sursă independentă de alimentare (baterii, cel mai adesea acumulatoare) • componente uşoare şi mici (afişajul cu cristale lichide, tastatura şi touchpad)

6. Hardware Componenta hardware asigură următoarele funcţii: + funcţia de memorare (constă în memorarea datelor şi a programelor; asigurată de memoria internă şi cea externă), + funcţia de comandă şi control (asigură: extragerea instrucţiunilor din memoria internă şi analiza lor, comanda pentru executarea fiecărei operaţii, extragerea datelor de intrare din memoria internă şi aranjarea datelor de ieşire în memoria internă; asigurată de unitatea de comandă şi control), + funcţia de prelucrare (asigură efectuarea operaţiilor aritmetice şi logice elementare; asigurată de unitatea aritmetico - logică) şi + funcţia de intrare – ieşire (asigură introducerea datelor şi programelor în memoria internă şi furnizarea rezultatelor; asigurată de dispozitivele periferice de intrare – ieşire şi interfeţele de intrare - ieşire).

7. Arhitectura unui calculator Defineşte modul în care subansamblele hardware sunt conectate fizic, fără să se ţină cont de amplasarea lor. Este dată de: + unitatea de comandă şi control, + unitatea aritmetico – logică, + unitatea de memorie internă, + unităţile de memorie externă, + unităţile de intrare – ieşire. Primele două funcţii alcătuiesc unitatea centrală.

8. Modalitatea de funcţionare a unui sistem de calcul + BM – bandă magnetică + DM – disc magnetic + UC – unitatea centrală

9. Blocurile funcţionale ale unui computer

10. Detalii privind structura şi funcţionarea unui sistem de calcul

11. Unitatea de comandă şi control (UCC) “Inima" calculatorului şi asigură citirea instrucţiunilor din Memoria internă şi execuţia lor. Coordonează prin semnale de comandă funcţionarea tuturor celorlalte unităţi ale calculatorului şi girează schimburile de informaţii între ele. Toate componentele calculatorului funcţionează sub supravegherea UCC. UCC este legată de celelalte componente prin circuite de comandă prin care circulă comenzile tot sub forma impulsurilor electrice. Impulsurile declanşează sau opresc funcţionarea unităţilor de I/O (I/E), unităţii aritmetico-logice, în funcţie de comenzile decodificate din programul executat. Instrucţiunile care formează programul de executat sunt prelucrate prin intermediul unităţii de intrare şi stocate în unitatea de memorie. Din unitatea de memorie instrucţiunile sunt preluate şi decodificate de UCC. După citirea datelor de intrare şi stocarea în unitatea de memorie, unitatea aritmetico-logică pe baza ordinelor primite de la UCC execută operaţiile de prelucrare indicate asupra operanzilor identificaţi tot de UCC prin adrese. Rezultatele obţinute sunt stocate la adresele indicate în unitatea de memorie. Ulterior, ele pot fi vizualizate sau extrase sub comanda UCC prin intermediul unităţii de ieşire.

12. Memoria internă Memoria internă: + locul de muncă al computerului. Aici sunt aduse programele şi datele pentru a fi prelucrate de către microprocesor + este un depozit pentru informaţia codificată în binar. Se măsoară în: kilooctet (kilobyte), megaoctet, gigaoctet + două tipuri de memorii interne ies în evidenţă: • ROM (Read Only Memory), memorie care permite doar citirea, nu şi scrierea datelor. Toate calculatoarele conţin memorie ROM, în care sunt scrise instructiunile de pornire a calculatorului. Este rezervată sistemului de operare şi inaccesibilă programatorului obişnuit • RAM (Random Access Memory), memoria cu acces aleator. Acest tip de memorie permite atât citirea cât şi scrierea de date. Este o memorie neremanentă sau volatilă, adică la oprirea calculatorului, datele din această memorie se pierd. De aceea e bine să fie salvate pe medii externe (hard-disk, floppy etc...). Este accesibilă programatorului pentru derularea lucrărilor sale Capacitatea memoriei interne se referă la capacitatea memoriei RAM. O capacitate mică a memoriei interne limitează performanţele calculatorului, pentru că nu permite folosirea oricărui software.

13. Read Only Memory Memorii programabile PROM (Programable ROM), neînregistrate de producător, utilizatorul le poate încărca o singură dată. Folosită pentru a înregistra un program specific utilizatorului; Memorii de tip EPROM (Erasable PROM), pot fi şterse şi reprogramate de către utilizator, însă ştergerea nu poate fi selectivă, operaţia distrugând întregul conţinut al locaţiei de memorie. Dezavantaj eliminat de EEPROM; Memorii de tip EEPROM sau E2PROM (Electricaly Erasable PROM) care pot fi atât citite, cât şi şterse în mod selectiv şi reprogramate de către sistemul care le utilizează.

14. Random Acces Memory Dinamice (DRAM – Dynamic RAM) au nevoie de un mecanism de refresh pentru a menţine datele stocate. Din acest motiv timpul de acces este mai mare: 60ns – 70ns. Sunt avantajoase deoarece sunt mai ieftine. Statice (SRAM – Static RAM) nu au nevoie de mecanismul de refresh şi sunt mult mai rapide. Timpul de acces este sub 10ns. Dezavantajul major: absorb o putere mai mare şi se încălzesc mai repede. Unitatea aritmetico-logică (UAL) UAL este unitatea de execuţie care efectuează operaţiile aritmetice şi logice asupra operanzilor aplicaţi la intrare în conformitate cu o comandă, un cod de operaţie furnizat de UCC şi redă rezultatul. La ieşire UAL furnizează: + rezultatul operaţiei; + indicatorii de condiţii (paritatea rezultatului, rezultat egal cu zero) sau indicatorii de eroare (depăşirea capacităţii de reprezentare de către rezultat).

15. Memoriile externe Sunt suporturi electromagnetice sau optice reutilizabile, pe care informaţia se păstrează codificat, în formă binară. Memoriile externe sunt caracterizate de capacitatea de memorare, iar unităţile de memorie externă sunt caracterizate de viteza de transfer a informaţiilor. Clasificarea dispozitivelor: + suporturi magnetice + suporturi optice

16. Dispozitive pentru suporturi magnetice (1/2) Discuri flexibile sau dischete (Floppy Disk - FD) – au două suprafeţe pe care se poate scrie informaţia Hard – discuri (HarD Disk – HDD) – asemănătoare dischetelor, doar că sunt mai multe discuri – paralele, închise într-o cutie ermetică (fără să pătrundă praful) Discurile au o suprafaţă care este împărţită în cercuri concentrice – piste, care la rândul lor sunt împărţite în arce de cerc egale – sectoare. Pistele care au aceeaşi rază formează un cilindru. Sunt construite dintr-un material plastic (material flexibil) sau din aluminiu (material rigid) pe care este depus un strat de substanţă cu proprietăţi feromagnetice şi care este protejat de o carcasă sau de o învelitoare. Această substanţă poate fi magnetizată după două polarităţi diferite, care corespund cifrelor binare 0 şi 1. Locaţia pentru memorare pe disc, care poate fi identificată printr-o adresă unică este sectorul, care are o capacitate de 512 octeţi. Capacitatea de memorare a discurilor flexibile obişnuite este de 1,44 Mo, iar viteza de transfer a unităţii este de 500 Ko/s. Hard-discurile pot avea o capacitate de zeci/ sute de Go (mergând până la câţiva To) şi o viteză de zeci de ori mai mare decât discurile flexibile.

17. Dispozitive pentru suporturi magnetice (2/2) Discurile CD. Au o capacitate de 682 Mo, organizaţi în 99 piste şi 300 blocuri de pistă.Spre deosebire de discurile magnetice pistele acestora nu sunt concentrice, ci continue, în formă de spirală. Blocurile pot avea 512, 1024 sau 2048 octeţi. Viteza de transfer a unităţii care exploatează aceste suporturi este de 150 – 7800 Ko/s. Ulterior vitezei iniţiale de 150 Ko/s, aceasta a crescut apărând un factor de multiplicare 2x, 4x, ..., 48x, 52x faţă de rata de transfer iniţială. Discurile DVD. Au mai multe straturi de plastic, ceea ce le conferă o capacitate de memorare mult mai mare: 1 strat – 4,7 Go, 2 straturi – 8,5 Go, 3 straturi – 17 Go, iar pistele sunt mai dese. Primele DVD-uri au avut o viteză de transfer de 600 rpm. Şi la acest tip a apărut factorul de multiplicare 7x, 8x, 16x, 48x faţă de rata de transfer iniţială.

18. Sistemul de intrare-ieşire Asigură comunicaţia computerului cu lumea înconjurătoare prin intermediul unor echipamente specializate numite dispozitive periferice sau unităţi de intrare - ieşire. Sisteme de numeraţie. Reprezentare binară Numărul întreg 8276 în baza 10 (cea în care operăm noi în mod obişnuit) se scrie: 8276(10) = 8*103 + 2*102 + 7*101 + 6*100 Transformarea unui număr din baza 2 în baza 10 Valoarea în baza 10 a numărului 110101 din bază 2, este: 110101(2) = 1*25 + 1*24 + 0*23 + 1*22 + 0*21 + 1*20 = = 64 + 16 + 0 + 4 + 0 + 1 = 85(10)

19. Sisteme de numeraţie. Reprezentare binară Transformarea unui număr din baza 10 în baza 2 179(10) = ?(2) se face astfel: 179 : 2 = 89 + 1 89 : 2 = 44 + 1 44 : 2 = 22 + 0 22 : 2 = 11 + 0 11 : 2 = 5 + 1 5 : 2 = 2 + 1 2 : 2 = 1 + 0 1 : 2 = 0 + 1 179(10) = 10110011(2)

20. Sisteme de numeraţie. Adunarea binară Mulţimea cifrelor sistemului de numeraţie S(2) = {0, 1} S(5) = {0, 1, 2, 3, 4} S(8) = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} S(10) = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} S(16) = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F} 1(16) + F(16) = 10(16) 1(10) + 9(10) = 10(10) 1(8) + 7(8) = 10(8) 1(2) + 1(2) = 10(2) Adunarea în bază 2: 101101 + 100111 1010100

21. Sisteme de numeraţie. Transformarea directă de numere între baze puteri ale lui 2. 4 = 22 8= 23 16= 24 0 = 00 0 = 000 0 = 0000 8 = 1000 1 = 01 1 = 001 1 = 0001 9 = 1001 2 = 10 2 = 010 2 = 0010 A = 1010 3 = 11 3 = 011 3 = 0011 B = 1011 4 = 100 4 = 0100 C = 1100 5 = 101 5 = 0101 D = 1101 6 = 110 6 = 0110 E = 1110 7 = 111 7 = 0111 F = 1111 Transformăriledirecte între baze puteri ale lui 2: 1.00.11.10(2) = 1032(4) 001.001.110(2) = 116(8) 0100.1110(2) = 4E(16)

22. Tema pentru acasă Consultaţi orice sursă doriţi dvs. (firme, Internet etc.) şi aduceţi o ofertă detaliată SCRISĂ conţinând caracteristicile celui mai bun computer posibil. Oferta va conţine şi preţurile pieţei. Încercăm să premiem cel mai bun raport calitate preţ, fără a pierde din vedere cel mai bun computer. Bibliografie • diverse pagini de pe Internet • Mariana Miloşescu - TIC, manual pentru cls. a IX-a, EDP, RA, Bucureşti, 2004