Bazele Tehnologiei Informatiei
SUPORT DE CURS
TOC \o "1-3" \h \z \u Capitolul 1. Concepte de baza privind
tehnologia informationala si de comunicatii PAGEREF _Toc150674596 \h
Informatia,
resursa strategica a societatii PAGEREF _Toc150674597 \h
1.1.1. Evaluarea informatiei PAGEREF _Toc150674598 \h
1.1.2. Informatia si întreprinderea PAGEREF _Toc150674599 \h
1.1.3. Clasificarea informatiilor PAGEREF _Toc150674600 \h
Tehnologia
informationala si impactul acesteia asupra organizatiilor PAGEREF _Toc150674601 \h
Aspecte
privind organizarea si structurarea datelor PAGEREF _Toc150674602 \h
1.3.1. Date elementare si date structurate PAGEREF _Toc150674603 \h
1.3.2. Categorii de operatiuni definite asupra
datelor PAGEREF _Toc150674604 \h
1.3.3. Modele de structuri de date PAGEREF _Toc150674605 \h
Informatica
si informatica utilizatorului final PAGEREF _Toc150674606 \h
Sisteme
informationale si sisteme informatice PAGEREF _Toc150674607 \h
1.5.1. Sistemul informational si rolul sau
în cadrul organismelor economice PAGEREF _Toc150674608 \h
1.5.2. Clasificarea sistemelor informationale PAGEREF _Toc150674609 \h
1.5.3. Sistemul informatic PAGEREF _Toc150674610 \h
Capitolul 2. Calculatorul
electronic -elemente fundamentale de structura si principii de
functionare PAGEREF _Toc150674611 \h
Structura
unui calculator electronic si modul de functionare a acestuia PAGEREF _Toc150674612 \h
2.1.1. Componenta hardware a sistemului electronic de
calcul PAGEREF _Toc150674613 \h
2.1.2. Componenta software a sistemului elctronic de
calcul PAGEREF _Toc150674614 \h
2.1.3. Unitatea centrala - structura
si
functionare PAGEREF _Toc150674615 \h
Principii
de functionare a calculatoarelor electronice PAGEREF _Toc150674616 \h
Echipamente
periferice si suporturi de date PAGEREF _Toc150674617 \h
Echipamente
periferice de intrare PAGEREF _Toc150674618 \h
2.2.2. Echipamente periferice de iesire PAGEREF _Toc150674619 \h
2.2.3. Echipamente pentru citirea directa a
documentelor PAGEREF _Toc150674620 \h
Echipamente
periferice pentru redarea sunetelor PAGEREF _Toc150674621 \h
Echipamente
si suporturi pentru stocarea datelor PAGEREF _Toc150674622 \h
2.2.6. Echipamente de comunicatie: modem-ul PAGEREF _Toc150674623 \h
Clasificarea
sistemelor electronice de calcul PAGEREF _Toc150674624 \h
Capitolul 3. Sisteme de operare PAGEREF _Toc150674625 \h
3.1. Prezentare generala, caracteristici,
structura, clasificare, functii PAGEREF _Toc150674626 \h
3.1.1. Prezentarea generala a sistemelor de operare PAGEREF _Toc150674627 \h
Caracteristicile
sistemelor de operare PAGEREF _Toc150674628 \h
Clasificarea
sistemelor de operare PAGEREF _Toc150674629 \h
Structura
unui sistem de operare PAGEREF _Toc150674630 \h
Obiectivele si functiile
sistemelor de operare PAGEREF _Toc150674631 \h
3.2. Tehnici de exploatare a calculatoarelor PAGEREF _Toc150674632 \h
Monoprogramarea PAGEREF _Toc150674633 \h
Multiprogramarea PAGEREF _Toc150674634 \h
Multiprelucrarea PAGEREF _Toc150674635 \h
Prelucrari
SPOOLING PAGEREF _Toc150674636 \h
Prelucrari
n
timp real PAGEREF _Toc150674637 \h
Sisteme
de lucru multiutilizator PAGEREF
_Toc150674638 \h
Capitolul 4. Retele de calculatoare PAGEREF _Toc150674639 \h
4.1. Conceptul de retea de calculatoare PAGEREF _Toc150674640 \h
4.2. Clasificarea retelelor de calculatoare PAGEREF _Toc150674641 \h
4.2.1. Clasificarea retelelor de calculatoare în
functie de raspândirea geografica a sistemelor de calcul PAGEREF _Toc150674642 \h
4.2.2. Clasificarea retelelor de calculatoare în
functie de arhitectura PAGEREF _Toc150674643 \h
4.2.3. Clasificarea retelelor de calculatoare în
functie de topologie PAGEREF
_Toc150674644 \h
4.2.4. Clasificarea retelelor de calculatoare în
functie de modelul de comunicare (standardul de comunicare) PAGEREF _Toc150674645 \h
4.3. Administrarea si securitatea retelelor de
calculatoare PAGEREF _Toc150674646 \h
4.4. Interconectarea retelelor de calculatoare PAGEREF _Toc150674647 \h
Capitolul 5. Produse-program utilizate în economie PAGEREF _Toc150674648 \h
5.1. Caracteristici generale PAGEREF _Toc150674649 \h
5.2. Principii de utilizare specifice produselor program
generalizabile PAGEREF _Toc150674650 \h
5.3. Caracteristici de calitate ale produselor program PAGEREF _Toc150674651 \h
Selectia
produselor program generalizabile si evaluarea performantelor
acestora PAGEREF _Toc150674652 \h
Capitolul 6. Logica
programarii PAGEREF _Toc150674653 \h
6.1. Etapele rezolvarii problemelor economice PAGEREF _Toc150674654 \h
Algoritmi:
Definitie, proprietati, operatiuni de baza PAGEREF _Toc150674655 \h
Notiuni
generale privind algoritmii PAGEREF _Toc150674656 \h
Proprietatile
algoritmilor PAGEREF _Toc150674657 \h
Operatiuni
de baza n
algoritmi PAGEREF _Toc150674658 \h
6.3. Tehnici de reprezentare a algoritmilor PAGEREF _Toc150674659 \h
Scheme
logice PAGEREF _Toc150674660 \h
Pseudocoduri PAGEREF _Toc150674661 \h
Orice societate nu poate exista fara informatie si comunicarea ei. Cantitatea de informatie este în continua crestere si aceasta este caracteristica evolutiei societatii umane care se afla în faza societatii informationale. "Alimentarea" oamenilor cu informatia de care au nevoie are darul de a duce la generarea unor noi si noi fapte, adica tot informatie. Noua.
Lumea în care traim se afla într-o continua schimbare, asistam astazi la un proces de tranzitie de la societatea industriala la societatea informationala. Dar ce înseamna o societate informationala? În privinta acestui termen exista numeroase dispute, mai ales la noi în tara, datorita limbii din care a fost tradus (information society, société de l`information). Astfel, de exemplu, mai apar termenii de societate a informatiei, societate informatizata, economie informatizata, societate postindustriala
Societatea informationala este societatea "în care majoritatea fortei de munca se compune din cei care opereaza cu informatii si pentru care informatia este elementul cel mai important" . Ea pune accent nu numai pe informatie, ci si pe aparitia a noi moduri de viata ca urmare a modificarii viziunii asupra lumii.
Termenul de societate informationala reflecta conceptia cu privire la modificarile sociale si organizationale care au loc ca urmare a evolutiei din domeniul tehnologiilor informationale si de comunicatii.
Odata cu trecerea la societatea informationala s-a facut trecerea de la teoria valorii bazate pe munca la teoria valorii bazata pe cunoastere. Alvin Toffler spunea în lucrarea sa Powershift. Puterea în miscare ca, daca în timpul societatii industriale capitalul era unul da natura materiala, cuprinzând masinile si materialele, în societatea post-industriala principala forma a capitalului este cunostinta. Ea este inepuizabila, se poate aplica de catre utilizatori diferiti în acelasi timp si, daca acestia o folosesc inteligent, poate genera si mai multe cunostinte.
Societatea informationala este acea societate în care economia se dezvolta datorita progreselor tehnologice, în care informatia joaca un rol pe care altadata (în societatea industriala) îl aveau bunurile materiale. Ea poseda trei caracteristici principale: informatia este cea mai importanta resursa economica, consumul de informatii este intens si dezvoltarea infrastructurii informationale globale este primordiala.
În primul rând, informatia este o resursa economica pe care întreprinderile trebuie sa o detina si sa o utilizeze pentru a ocupa o pozitie cât mai buna în mediul concurential actual.
În al doilea rând, informatia este utilizata de oameni din întreaga lume în activitatea lor de consumatori informationali.
Cercetatorii japonezi considera ca în societatea informationala sunt îndeplinite urmatoarele patru conditii
Venitul pe cap de locuitor este mai mare de 4000
Numarul angajatilor din sectorul de servicii depaseste 50% din totalul productiei active;
Numarul studentilor depaseste 50% din totalul populatiei de aceeasi vârsta;
Ponderea cheltuielilor legate de informatie depaseste 35% din bugetul unei familii.
Având în vedere aceste patru criterii, România mai are multe de realizat pâna va intra în societatea informationala.
În al treilea rând în societatea informationala se pune accentul pe infrastructuri informationale globale.
Dezvoltarea infrastructurii informationale presupune realizarea a cât mai multe linii de comunicatii prin care se fac legaturile între retelele de calculatoare, între noile retele create prin intermediul telefoniei mobile, a televiziunii prin cablu, a sistemelor personale de comunicatii prin satelit.
Deoarece si în cazul societatii informationale au aparut diferente în ceea ce priveste modul de participare la dezvoltarea ei, la nivelul diferitelor tari sau organizatii, marile forte ale lumii, Uniunea Europeana, S.U.A. si Japonia, care alcatuiesc asa numita Triada a Societatii Informationale fac eforturi pentru realizarea unei zone informationale comune bazata pe convergenta tehnologiilor informationale si de telecomunicatii. Fiecare din componentele triadei, prin politicile organizatiilor guvernamentale, doresc sa asigure coerenta strategiilor de realizare a societatii informationale globale din punct de vedere al legislatiei, competitiei, tehnologiei informationale si a comunicatiilor, al aplicatiilor si serviciilor.
Zona informationala comuna este constituita din mai multe niveluri indivizibile, si anume
componentele hardware si software disponibile utilizatorilor pentru a prelucra aceste informatii;
infrastructura fizica (cablu, retele de comunicatii radio si prin satelit);
serviciile de baza ale telecomunicatiilor, în special e-mail, transfer electronic de date, acces interactiv la baze de date si transmiterea interactiva a imaginii digitale;
aplicatiile care ofera utilizatorilor serviciile specifice de care au nevoie pentru a utiliza nivelurile anterior mentionate. În general, utilizatorii vad numai aplicatia la care sunt conectati. Dar, în acelasi timp, este necesar ca si modul în care are loc "transportul" datelor sa fie transparent pentru utilizatori. Ca urmare, aplicatiile sunt cele pentru care trebuie depuse cele mai mari eforturi din punct de vedere al realizarii unei structuri informationale si a unei interfete prietenoase;
utilizatorii care nu au fost instruiti în vederea folosirii aplicatiilor, dar care sunt constienti de potentialul utilizarii tehnologiei informationale si de comunicatii si de conditiile pe care trebuie sa le îndeplineasca pentru a beneficia de avantajele ei.
Din dorinta de aliniere din punct de vedere legislativ la zona informationala comuna, în România a fost elaborata Strategia nationala de informatizare si implementare în ritm accelerat a societatii informationale, în care sunt prevazute obiectivele pe termen scurt si pe termen mediu - lung. Politica Guvernului României fata de problema societatii informationale este binevenita, dar insuficienta, de o importanta deosebita fiind masurile luate pentru pregatirea specialistilor si utilizatorilor potentiali, dezvoltarea sectorului privat (factor primordial al viitoarei societati), dezvoltarea activitatii de cercetare - dezvoltare în domeniul informatic si cel al telecomunicatiilor.
Societatea informationala globala nu prezinta numai avantaje, criticile aduse revolutiei informationale fiind sintetizate în literatura de specialitate astfel:
Pastrarea, în continuare, a celor doua straturi ale societatii: bogati si saraci, adica cei care au acces la noile tehnologii si se pot bucura de avantajele lor, respectiv cei care se "minuneaza" de ceea ce se întâmpla pe glob
somajul cronic datorat automatizarii productiei, desi se urmareste prin noile proiecte privind societatea informationala elaborate de Uniunea Europeana sa se elimine acest efect prin crearea de noi locuri de munca în domeniul serviciilor informationale
Ruinarea vietii de familie sau a afinitatilor de grup prin izolare si continua cautare de mai bine, pentru dobândirea de noi si cât mai multe cunostinte, inclusiv amenintarea vietii private
Stres crescut care se datoreaza faptului ca oamenii doresc sa-si îmbunatateasca permanent stilul de viata lasând pe ultimul loc fericirea si bunastarea culturala. Oamenii, pentru a-si mentine nivelul de trai au mai multe locuri de munca, chiar daca în rapoartele diferitelor comisii internationale acesta ar fi crescut în ultimele decenii
Elite desprinse de interesele predominante ale societatii, bucurându-se de efectele globalizarii în sfera restrânsa.
Însa, ceea ce este esential sunt efectele într-adevar benefice ale societatii informationale globale, cu avantajele directe sau indirecte pe care le aduce fiecarui individ.
În acest context, informatia devine de o importanta vitala. Se face însa diferenta între informatie ca produs (apare astfel categoria de "intermediatori de informatii" care se ocupa de ordonarea si distributia informatiilor prin carti, reviste, radio si televiziune) si informatie ca mijloc de productie (numarul celor care se ocupa de informatii ca mijloc de productie a crescut mult în ultimii ani, ei participând "la alcatuirea stocurilor interne de informatii, necesare în activitatea continua si eficienta a oricarei întreprinderi sau institutii"
Daca în anii '50 informatia era vazuta ca un rau necesar (paper dragon), o cerinta birocratica, viziunea asupra informatiei s-a schimbat de-a lungul timpului, ea trecând progresiv de la suport al scopurilor generale (perioada 1960-1970), la suport în controlul managerial (perioada 1970-1980), devenind în prezent o importanta resursa strategica cu rol în asigurarea supravietuirii firmei , un agent hotarâtor al dezvoltarii, fiind numita si "petrolul secolului XXI"
Datorita importantei ei, informatia a devenit o resursa la fel de valoroasa ca resursele umane, cele materiale sau financiare. Pregatirea si organizarea unui sistem de informatii necesare unei actiuni coerente si de succes au devenit pentru întreprinderea moderna la fel de însemnate ca productia si vânzarea. Stapânirea informatiilor necesare si utile deciziei înseamna de fapt selectarea si utilizarea datelor obtinute din gestiunea interna si în al doilea rând capacitatea de a le compara cu cele provenite din mediul concurential pentru a evidentia ceea ce are un caracter de durata si strategic de ceea ce este neesential. Gestionarea acestei resurse, numita informatie, reprezinta o preocupare primordiala în întreprinderile moderne. Astfel, au aparut în structura organizatorica a întreprinderii compartimentele specializate de culegere, prelucrare si distribuire a informatiilor, responsabilii acestor compartimente fiind de multe ori manageri de nivel înalt.
Informatia ca notiune este foarte veche. Ea este utilizata cu diferite semnificatii: suport al cunostintelor umane, unitate de masura în informatica (biti), stire, noutate etc. Sensurile notiunii de informatie sunt mult discutate si interpretate de catre o disciplina sau alta.
Notiunea de informatie este complexa si de mare generalitate, toate stiintele operând cu informatii ca elemente ale cunoasterii senzoriale sau rationale. Cunoasterea umana, transmiterea cunostintelor vehiculeaza informatii.
În sens larg, informatia este notiunea prin care se defineste fiecare din elementele noi continute în semnificatia unui simbol sau grup de simboluri, într-o comunicare, stire, semnal, imagine etc. prin care se exprima o situatie, o stare, o actiune.
Pentru a fi perceputa, informatia trebuie exprimata într-o forma concreta. Aceasta forma concreta se numeste data. Prin data se întelege un numar, o marime, o relatie care serveste la rezolvarea unei probleme sau care este obtinuta în urma unei cercetari urmând a fi supusa unor prelucrari. Data poate fi considerata materia prima pentru informatie. Data are o existenta obiectiva, tangibila. Ea este o informatie potentiala întrucât prin prelucrare conduce la obtinerea informatiilor. Nu orice prelucrare de date genereaza informatii. Informatia este produsul prelucrarii datelor, care sunt aduse într-o forma inteligibila si care pot fi utilizate într-un scop anume. Deci o procesare de date poate genera informatie numai daca exista un receptor care sa considere acest rezultat inteligibil si folositor. Daca data este receptata de un utilizator capabil de întelegere, persoana poate spune ca a primit o informatie.
Un exemplu îl poate reprezenta o ecuatie matematica. Pentru cineva familiarizat cu limbajul matematicii, aceasta ecuatie sau data, când este primita, receptata si prelucrata, comunica o informatie semnificativa. Cineva, însa, neobisnuit cu limbajul matematic, cu toate încercarile pe care le-ar face, nu reuseste sa obtina un plus de informatii prin citirea acestei date.
În informatica prin data se întelege un "model de reprezentare a informatiei, accesibil unui anumit procesor (om, unitate centrala, program), model cu care se poate opera, pentru a obtine noi informatii despre fenomenele, procesele si obiectele lumii reale". Sistemele de calcul prelucreaza date, iar datele furnizate la iesire pot reprezenta informatii diferite pentru utilizatori diferiti.
Schematic relatia dintre date si informatii poate fi reprezentata astfel:
unde d1 SYMBOL 184 \f "Symbol" dn date
i1 SYMBOL 184 \f "Symbol" ininformatii
Fig. nr. 1.1. Relatia date-informatii
O trasatura fundamentala a informatiei este subiectivitatea. Ceea ce poate fi o informatie pentru o persoana, poate sa nu însemne nimic pentru altele. Pe de alta parte, pornind de la acelasi set de date, persoane diferite, prin prelucrari diferite, pot obtine informatii diferite. Daca data are o existenta fizica, tangibila, informatia exista numai în receptor, fiind intangibila.
Corespondenta data-informatie este considerata ca fiind un prim nivel n informatica economica. Acestui nivel i se adauga un al doilea, acela al informatiilor derivate din alte informatii pe baza de rationament, nivel considerat a fi nivelul cunostintelor.
Progresele înregistrate în domeniul tehnologiilor informationale, materializate în cea de-a cincea generatie de calculatoare electronice au generat trecerea de la calculatoare care calculeaza si memoreaza date la calculatoare care rationeaza si informeaza. Astfel, denumirea de calculator devine improprie întrucât se prelucreaza cunostinte, termenul adecvat fiind cel de sisteme de prelucrare a cunostintelor.
În Dictionarul Explicativ al Limbii Române se precizeaza ca "cunostintele cuprind totalitatea notiunilor, ideilor, informatiilor pe care le are cineva într-un domeniu oarecare".
Nu orice data sau informatie creeaza cunostinte. Astfel, unele informatii sunt deja ntre cunostintele receptorului si deci nu genereaza informatii noi. Pe de alta parte, unele informatii s-ar putea sa nu aiba semnificatie pentru receptor, n sensul ca nu se integreaza ntre cunostintele lui. Cunostintele reprezinta, deci, totalitatea informatiilor deb ndite anterior cu privire la obiectul considerat.
În toate modelele decizionale, locul informatiei în procesul luarii deciziilor este esential. Decidentul utilizeaza pentru fiecare decizie informatii specifice, precum si o cunoastere generala (experienta acumulata, formatie, strategie globala aleasa). Procesul decizional produce, la rândul sau, o informatie; fara aceasta informatie si fara comunicarea ei, decizia nu va fi însa urmata de efecte. Rolul comunicarii informatiei revine sistemului informational.
Pentru evaluarea calitativa a informatiei pot fi luate în considerare trei aspecte: dimensiunea temporala, continutul si forma informatiei.
Dimensiunea temporala. O buna informatie trebuie sa fie obtinuta la momentul potrivit (adica sa fie oportuna) si la anumite intervale stabilite (adica sa aiba o anumita frecventa). În plus, informatia trebuie sa reflecte realitatea din momentul (sau cât mai aproape de momentul) utilizarii sale, ceea ce defineste actualitatea sa. Perioada la care se raporteaza informatia constituie un atribut temporal de mare importanta. Din acest punct de vedere, în diverse situatii sunt necesare informatii despre trecut, despre o situatie prezenta sau o prognoza a evolutiei anumitor marimi.
Continutul este, de obicei, considerat a fi cea mai importanta dimensiune a informatiei. Exactitatea este un atribut vital al acesteia. Cu toate acestea, o informatie exacta nu este de mare folos daca nu raspunde unei nevoi specifice a utilizatorului, altfel spus daca nu este pertinenta. Însa, chiar pertinenta, informatia poate fi inadecvata daca nu este si completa. De asemenea, exhaustivitatea este, la fel de importanta ca si conciziunea informatiei, în sensul furnizarii utilizatorului exact a informatiei de care are nevoie, fara a-l sufoca cu un suvoi informational din care sa fie incapabil sa selecteze ceea ce îi este necesar.
Forma defineste modalitatea de prezentare a informatiei, fiind cea care face informatia atragatoare, usoar de utilizat si înteles. De multe ori, informatii actuale, oportune, exacte, pertinente, exhaustive si concise nu au fost valorificate deplin datorita unei prezentari necorespunzatoare. În ultimul timp, însa, efortul a fost canalizat în directia ameliorarii modului de prezentare pentru a face informatiile mai atractive, comprehensibile si mai usor de folosit. Din punctul de vedere al formei, informatiile trebuie sa fie clare, precise, ordonate, prezentate într-o modalitate adecvata (text, grafice, scheme etc) si pe un suport accesibil (hârtie, transparente, ecranul unui calculator etc.).
Pentru a opera cu notiunea de informatie, pe lânga evaluarea ei calitativa se folosesc si forme de evaluare cantitativa. Astfel, s-a pus problema gasirii unui etalon pentru cantitatea de informatie, adica a unei unitati de masura, obiectiv determinata, unitate cu ajutorul careia sa se masoare informatiile si sa se compare, independent de continutul lor sau de modul în care sunt emise, transmise si receptionate.
Preocuparile de masurare a cantitatii de informatie provin din teoria statistica a comunicatiei si se bazeaza pe ideea ca informatia exprima incertitudinea înlaturata prin realizarea unui eveniment dintr-un set de evenimente posibile.
n 1928, R.V. Hartley a introdus notiunea de cantitate de informatie. n 1948, Claude Shannon numeste masura informatiei entropie informationala, prin analogie cu entropia din termodinamica ce masoara, de asemenea, gradul de nedeterminare a unui fenomen. Astfel, informatia este acea cantitate care nlatura total sau partial starea de nedeterminare, numita entropie, pe baza unui mesaj adresat unui receptor.
SHAPE \* MERGEFORMAT
unde H reprezinta entropia informationala, iar p reprezinta probabilitatea de realizare sau existenta a unui element sau eveniment k în cadrul sistemului.
C. Shannon a propus ca unitatea de masura a cantitatii de informatie sa fie informatia generata de realizarea unui experiment cu doua evenimente având probabilitati egale de realizare. Aceasta unitate de masura poarta denumirea de BIT (BInary DigiT = cifra binara) deoarece precizarea uneia dintre cifrele 0 sau 1 ale sistemului binar, presupuse egal probabile, constituie o informatie unitate. Cantitatea de informatie de un bit este, de exemplu, informatia obtinuta când se alege un raspund "da" sau "nu" la o întrebare sau informatia obtinuta la aruncarea unei monede.
Într-un mediu supra-abundent în informatii, o întreprindere performanta trebuie sa-si dezvolte capacitatea de a identifica sursele importante, de a selecta, stoca, gestiona, prelucra si folosi inteligent informatia, de a-si dezvolta fluxurile de informatii (interne si externe) în calitate de generator de informatie si de a-si alege cele mai favorabile strategii si suporturi de comunicare.
Întreprinderea nu poate exista fara informatie si comunicarea ei, informatia devenind un bun al acesteia. Informatia prezinta într-o întreprindere patru roluri principale
Masura a succesului: de exemplu, informatia cu privire la profitabilitatea întreprinderii poate fi folosita pentru evaluarea succesului acelei firme pe o anumita perioada de timp;
Semnal de alarma: Unele informatii reflecta schimbari însemnate în volumul vânzarilor, nivelul costurilor, nivelul profitului, constituind astfel semnale de alarma pentru manageri, determinandu-i sa ia decizii si sa declanseze actiuni pentru remedierea neajunsurilor. Sistemul informational al întreprinderii are rolul de a dirija informatiile spre locul unde acestea sunt necesare, evitându-se aglomerarea managerilor cu informatii inutile;
Baza pentru aprofundarea analizei activitatii: Investigarea si analiza operatiunilor curente ale unei întreprinderi, în urma carora sunt evidentiate punctele ei forte si aspectele vulnerabile ale activitatii, au la baza informatii pertinente, atât din mediul intern cât si din cel extern;
Baza pentru planificare: Pentru a fi realiste si eficace, obiectivele si actiunile viitoare ale organizatiei trebuie proiectate pe baza unor informatii adecvate. De exemplu, informatiile cu privire la structura personalului unei companii (dupa vârsta, sex, categorii de calificare etc.) pot arata ca este necesar un program de recrutare activa si perfectionare a personalului. Planurile pentru realizarea acestui program trebuie coordonate cu planurile de productie ale firmei si cu bugetele proiectate
Informatia este indispensabila functionarii întreprinderii. Utilizarea informatiilor are în vedere urmatoarele trei tipuri de obiective:
Satisfacerea unor obligatii legale: Orice întreprindere trebuie sa-si organizeze contabilitatea respectând Legea Contabilitatii, Planul general de conturi si Regulamentul de aplicare. Bilantul si contul de profit si pierderi sunt situatii de sinteza publicabile. Dreptul comercial, legislatia fiscala impun întocmirea anumitor documente periodice (declaratii fiscale, declaratii privind veniturile etc.);
Pregatirea deciziilor pe diferite nivele ierarhice. Informatia este baza luarii deciziilor. Elaborarea deciziilor necesita informatii de complexitati diferite;
Asigurarea comunicarii. Este vorba atât de o comunicare interna realizata prin schimburi orizontale si verticale de informatii, cât si de o comunicare externa, materializata în schimbul de informatii cu exteriorul (primirea si difuzarea de informatii din/catre exterior, schimburi regulate de informatii cu partenerii, furnizorii, clientii, creditorii).
Asigurarea comunicarii în organizatii prin intermediul schimburilor de informatii genereaza fluxuri informationale. Drumul pe care îl parcurge informatia, din momentul aparitiei unui eveniment si pâna când, pe baza cunoasterii lui, se declanseaza actiunea de reglare a unui nou eveniment de acelasi tip, se numeste circuit informational. O sectiune din circuitul informational formeaza un flux informational.
Fluxul informational cuprinde ansamblul datelor, informatiilor si deciziilor, necesare desfasurarii unei anumite operatii, actiuni sau activitati. Fluxul informational este caracterizat prin continut, volum, frecventa, calitate, forma, suport, mod de obtinere si cost.
Din punct de vedere al circulatiei informatiei, se disting fluxuri informationale interne si fluxuri informationale externe. Fiecare din aceste fluxuri pot fi orizontale si verticale. Fluxurile verticale pot fi ascendente sau descendente.
Fluxurile informationale interne asigura circulatia informatiei între diferitele compartimente ale structurii organizatorice din interiorul unui organism economic si între diferite persoane din cadrul compartimentelor functionale, în vederea fundamentarii deciziilor. Pot fi orizontale si verticale.
|
|
Fluxul informational orizontal (fig. nr. 1.2.) este reprezentat de schimbul reciproc de informatii între diferite compartimente:
Fig. nr. 1.2. Fluxul informational intern orizontal
Fluxul informational vertical (fig. nr. 1.3) poate fi, la rândul sau, ascendent si descendent. În fluxul informational ascendent, informatia circula de la sistemul operational catre conducere (etapa de informare), iar în cel descendent, de la conducere spre cel operativ (etapa de transmitere a deciziilor).
Fluxul informational extern asigura circulatia informatiei între un organism economic si organele ierarhic-superioare, precum si între diferite unitati economice.
Ca si fluxurile informationale interne, cele externe pot fi: orizontale si verticale.
|
SHAPE \* MERGEFORMAT
|
Fig. nr. 1.3. Fluxul informational intern vertical
Fluxurile informationale externe orizontale (fig. nr. 1.4) asigura circulatia între diferite unitati economice, determinata de circulatia valorilor materiale si banesti în procesele de aprovizionare si desfacere:
|
SHAPE \* MERGEFORMAT
|
Fig. nr. 1.4. Fluxul informational extern orizontal
Fluxurile informationale externe verticale (fig. nr. 1.5) asigura circulatia informatiilor între unitatea economica si organele ierarhic superioare si pot fi: ascendente, prin care se transmit informatii organului ierarhic superior si descendente prin care se transmit decizii catre unitatea economica.
Necesitatea informatizarii societatilor comerciale s-a manifestat pe fondul cresterii continue a volumului de informatii vehiculate într-o firma. Cererea de informatii necesare procesului decizional pe cele trei niveluri ale sale si fiecarui compartiment în parte a sporit vertiginos în ultimele decenii. Excesul de informatii a determinat nevoia de informatii sintetizate, mai usor de urmarit si analizat. Aceasta sintetizare o realizeaza, de exemplu, contabilitatea, dar volumul imens de informatii pe care trebuie sa le gestioneze a impus cautarea de noi posibilitati de eficientizare a respectivelor activitati.
Procesul de informatizare se refera la activitatea de introducere a informaticii în întreprindere, oricare ar fi partea din sistemul informational pe care o vizeaza Procesul în ansamblul sau a influentat benefic dezvoltarea societatii. Este adevarat ca o parte din posturile de munca au disparut, dar noile dezvoltari tehnologice au cerut aparitia pe piata fortei de munca a unor noi specializari, ce au presupus ocuparea unui numar însemnat de persoane.
SHAPE \* MERGEFORMAT
Fig. nr.1.5. Fluxul informational extern vertical
Paul Harmon si Curtis Hall cerceteaza evolutia lantului valoric data-informatie-cunoastere prin prisma procesului de informatizare, încadrând întreprinderea moderna în patru categorii:
Succesul informatizarii întreprinderilor depinde de mai multi factori. În primul rând, este necesar ca managerii sa aiba cunostinte corespunzatoare de informatica pentru a sustine acest proces, iar în al doilea rând este necesar sa se asigure o foarte buna comunicare între informaticieni si utilizatori (trebuie sa se gaseasca un limbaj "de mijloc" prin care cererile utilizatorilor sa fie întelese de informaticieni, iar ceea ce concep informaticienii sa fie înteles de utilizatori). Multe proiecte informatice esueaza tocmai datorita neluarii în calcul a acestor factori.
Firmele care doresc sa-si automatizeze sistemul informational dispun de o multitudine de solutii, mai mult sau mai putin cuprinzatoare, mai complexe sau mai simple, dar si mai scumpe sau mai ieftine. Astfel, din punct de vedere hardware, pot fi utilizate calculatoare mari, minicalculatoare sau microcalculatoare, eventual interconectate în retele locale sau la distanta, pentru a exploata baze de date si programe comune. Din punct de vedere software, pot fi proiectate pachete de programe originale, pentru a satisface nevoi informationale specifice sau pot fi achizitionate pachete de programe standard, gata scrise, pentru rezolvarea problemelor informationale cu un grad mai mare de generalitate. Cea de-a doua metoda este mult mai ieftina si eficace, deoarece programele scrise de firme specializate au fost deja testate în functionare la alti utilizatori (desi slabiciuni ale softului pot fi gasite oricând). În plus, piata softului de aplicatii este în crestere rapida, ceea ce faciliteaza alegerea solutiilor convenabile pentru firmele interesate.
Diversitatea informatiilor, volumul lor în continua crestere, formele diferite de exprimare si alte considerente practice sunt argumentele care conduc la necesitatea clasificarii informatiilor. Cele mai utilizate criterii de clasificare întâlnite în literatura de specialitate sunt:
forma de exprimare;
situarea în timp fata de fenomenele reprezentate;
continutul;
domeniul de activitate la care se refera.
1. Dupa forma de exprimare a fenomenelor pe care le reflecta, informatiile sunt:
Informatii cantitative;
Informatii calitative.
Informatiile cantitative pot fi analogice si numerice (digitale).
Informatia analogica este exprimata prin parametri cu variatie continua din cadrul proceselor tehnologice, asa cum sunt ei perceputi de dispozitivele tehnice de masura si control (presiunea, temperatura, viteza, tensiunea electrica etc.).
Informatia numerica (digitala) exprima aspectul cantitativ al fenomenelor si se prezinta sub forma de cifre, care se obtin prin masurare, numarare, cântarire sau calcul. Pe suportul tehnic, informatia se prezinta ca o succesiune de valori binare (0,1).
Informatia nenumerica (calitativa) este cea mai raspândita si se prezinta printr-o mare varietate de forme: concepte, liste bibliografice, texte, rapoarte etc.
În functie de suportul informational utilizat pentru redarea, transmiterea sau pastrarea acesteia, informatia calitativa poate fi: sonora, inclusiv verbala, scrisa, grafica (imagini fixe), video (imagini în miscare), sub forma undelor radio sau magnetice, sub forma codificata înregistrata pe benzi sau discuri magnetice, pe discuri optice sau magneto-optice.
2. Dupa situarea în timp fata de fenomenele reprezentate, distingem:
Informatii active (dinamice, operative);
Informatii pasive;
Informatii previzionale.
Informatiile active (dinamice, operative) reprezinta procese sau fenomene în curs de desfasurare.
Informatiile pasive se refera la procese sau fenomene care au avut loc si care s-au terminat. Ele sunt utile pentru conducerea proceselor si fenomenelor cu caracter repetitiv..
Informatiile previzionale sunt cele cuprinse în planuri si programe si comensureaza procese si fenomene ce se vor desfasura în viitor.
3. Dupa continut, pot fi:
Informatii elementare;
Informatii complexe;
Informatii sintetice.
Informatiile elementare sunt specifice sistemului operational în care se desfasoara nemijlocit activitatile economice si definesc operatii si fenomene indivizibile (datele din documentele primare).
Informatiile complexe sunt informatiile rezultate din agregarea informatiilor elementare pentru a caracteriza un proces sau un fenomen (nivelul productivitatii muncii, valoarea productiei marfa, costul productiei etc.).
Informatiile sintetice se obtin, de regula, prin aditionarea informatiilor elementare de acelasi tip (balante de verificare, bilant contabil etc.).
4. Dupa domeniul de activitate la care se refera, distingem:
Informatii tehnologice;
Informatii tehnico-stiintifice;
Informatii economice.
Informatiile tehnologice sunt utilizate pentru conducerea si dirijarea proceselor tehnologice industriale.
Informatiile tehnico-stiintifice sunt utilizate în domeniul cercetarii stiintifice si al proiectarii tehnologice.
Informatiile economice sunt instrumente de conducere nemijlocita a proceselor social-economice. Ele devin utile si eficiente numai în cadrul schimbului permanent de cunostinte între oameni, situati pe diverse trepte ierarhice ale economiei. Informatiile economice prezinta câteva particularitati: volum si diversitate tipologica mare, prelucrari specifice relativ simple si cu mare frecventa (calcule aritmetice, sortari, grupari, comparari etc.), timp de valabilitate relativ redus.
Dupa sursele de provenienta distingem: informatii interne, externe, primare etc.
Dupa principiile de prelucrare în sistemele informatice pot fi: date aritmetico-logice, texte, documente grafice, secvente audio si secvente (clipuri) video.
Unul dintre factorii care influenteaza evolutia societatii informationale este reprezentat de tehnologiile informationale.
Prin fuziunea informaticii cu telecomunicatiile, birotica, robotica s-a realizat un conglomerat de industrii si servicii cunoscute sub numele de tehnologie informationala (Information Technology) sau dupa alti autori tehnologie informationala si de comunicatii (Information and Communication Technology - ICT) sau noile tehnologii informationale (New Information Technology - NTI).
Astazi este recunoscuta de toata lumea importanta deosebita pe care o are informatia n dezvoltarea economica si sociala. Pentru a deveni utila n orice domeniu de activitate, informatia trebuie colectata, stocata, prelucrata si transmisa celor care au nevoie. Aici intervin tehnologiile informationale care au nregistrat n ultimele decenii progrese remarcabile, greu de controlat si care au provocat profunde transformari la nivelul societatii, al organizatiilor si al indivizilor. Utilizarea tehnologiei informationale amelioreaza oportunitatile n valorificarea informatiei si determina aparitia a noi abordari cu privire la ce este o organizatie si cum se comporta aceasta.
O definitie uzuala a tehnologiei informationale a fost data de Departamentul de Comert si Industrie al Marii Britanii care precizeaza ca tehnologiile informationale permit "colectarea, prelucrarea, stocarea si transmiterea informatiilor sub forma de voce, imagine, text si numerica pe baza microelectronicii, prin intermediul combinarii informaticii cu telecomunicatiile"
O definitie mai cuprinzatoare considera tehnologia informationala o paradigma a dezvoltarii tehnico-economice ce include comunicatiile, fotonica, informatica, sistemele de fabricatie, retelele, softul, echipamentele de stocare a informatiei si memoriile.
Tehnologiile informationale cuprind procesele, metodele, tehnicile si operatiile necesare prelucrarii automate a datelor. Ele întrunesc un bogat set de functii, aspecte, activitati care pot fi grupate în urmatoarele categorii:
colectarea, reprezentarea, nregistrarea (scrierea) si identificarea (citirea) informatiilor;
organizarea în memorie si pastrarea informatiilor;
prelucrarea informatiilor;
cautarea si extragerea informatiilor;
transmiterea informatiilor;
securitatea informatiilor;
redarea informatiilor.
Tehnologiile informationale prezinta anumite particularitati
Sunt tehnologii multiforme care se pot adapta majoritatii activitatilor umane. Tehnologia informatica s-a pulverizat într-o multitudine de activitati, ramuri industriale si servicii, marindu-si considerabil portofoliul de aplicatii;
Sunt tehnologii complexe în care serviciile ocupa o parte considerabila. Prin utilizarea acestora în cadrul unei organizatii, specialistii interni sau externi recurg foarte des la serviciile de asistenta. Acest lucru se întâmpla mai ales în faza de implementare, decât în faza operationala. Nevoile întreprinderilor si ale indivizilor se schimba, tehnologia progreseaza si câmpul de aplicare a tehnologiilor informationale se largeste continuu. În cazul achizitionarii unui produs complex, orice cumparator sau utilizator IT trebuie sa se informeze pentru a întelege tendintele si presiunile la care trebuie sa faca fata;
Sistemele informationale nu pot transforma singure maniera de functionare a unei organizatii, ele reprezinta doar un mecanism catalizator. Indivizii lucreaza cu tehnologiile informationale la toate nivelurile ierarhice pentru a-si realiza obiectivele propuse. Dar deseori acestia considera sistemele informatice ca fiind "cutia neagra" a organizatiei, neîntelegând de fapt în totalitate rolul si avantajele utilizarii noilor tehnologii. De aceea, se impune o colaborare permanenta între informaticieni si utilizatori la nivelul unei firme.
Schimbarile intervenite n tehnologiile informationale sunt rapide si au numeroase implicatii. Pentru a cunoaste mai bine aceste implicatii trebuie identificate caracteristicile globale ale noilor tehnologii informationale. În acest sens, Herbert Simon defineste urmatoarele caracteristici ale NTI
pun la dispozitie capacitati mari de memorare pentru sistemele de prelucrare a informatiilor;
orice informatie care se dovedeste utila va putea fi transmisa n alt punct din acelasi sistem cu costuri scazute;
sistemele de prelucrare a informatiilor sunt din ce n ce mai capabile de a informa, de a sprijini procesul decizional si, mai mult, de a nvata.
În prezent, doua schimbari esentiale se datoreaza utilizarii NTI
Un important rezultat al amplorii si dezvoltarii tehnologiei informationale l constituie generalizarea sistemelor informatice. Sistemele informatice constituie cadrul de patrundere si de aplicare a tehnologiei informationale n organizatii, dar nu numai, aceasta influentând evolutia si dezvoltarea sistemelor informatice. n acest sens, tehnologia informationala ar cuprinde, pe lânga elementele care asigura colectarea, prelucrarea, stocarea si transmiterea informatiilor, si elementele teoretice si metodologice privind dezvoltarea sistemelor informatice.
În prezent se constata, ca urmare a dezvoltarii explozive a tehnologiei informationale, o incapacitate a firmelor de a beneficia pe deplin de facilitatile oferite de noile tehnologii. De asemenea, trebuie avut în vedere ca nu este suficienta simpla introducere a unor noi tehnologii, ci si formarea unei noi atitudini fata de utilizarea lor prin crearea unei arhitecturi informationale adecvate.
Progresul si ritmul de evolutie al tehnologiei este greu de anticipat astazi. Multi specialisti nu mai cred ca tehnologia informationala poate oferi un avantaj de durata, ea transformându-se adesea într-o necesitate strategica. Experienta multor întreprinderi a demonstrat ca ceea ce astazi reprezinta un avantaj fata de concurenta, mâine poate fi o obligatie, o necesitate pentru a ramâne în competitie. Din punct de vedere al activitatilor si proceselor economice, prima întrebare care trebuie pusa este daca tehnologia informationala poate sa sprijine procesele economice si daca da, în ce masura.
Tehnologiile informationale s-au dezvoltat ca raspuns la necesitatile de prelucrare a informatiilor, fenomen cauzat de industrializarea societatii. Astazi, putine aspecte ale vietii cotidiene au ramas n afara sferei de influenta a tehnologiei informationale, iar pentru organizatii ele reprezinta cu adevarat o miza strategica din care pot decurge numeroase avantaje concurentiale. Cadrul general de analiza a impactului tehnologiilor informationale asupra organizatiei economice este prezentat în fig. nr. 1.6
SHAPE \* MERGEFORMAT
Fig. nr.1.6. Cadrul general de analiza a impactului organizational al tehnologiilor informationale
Unii specialisti atribuie un rol primordial tehnologiei informationale în schimbarea organizationala, neglijând aportul altor factori de mediu, adica factorii sociali, politici, economici. Într-adevar, tehnologia informationala reprezinta cea mai importanta pârghie în realizarea schimbarii, ea însa este completata de factorii organizationali, cum ar fi cultura organizationala (este necesara o cultura care sa fie dinamica si sa încurajeze initiativa si inovarea) si structura organizatorica (structura trebuie sa permita coordonarea si colaborarea interfunctionala), precum si de resursele umane (aceasta implica instruirea, motivarea, evaluarea si compensarea personalului).
Tehnologiile informationale ofera noi solutii în domeniul comunicatiilor, hardware, software, precum si în reproiectarea proceselor economice în întreprinderi.
Tendinta majora a comunicatiilor contemporane o constituie dezvoltarea comunicatiilor celulare si potentiala integrare a acestora cu retele digitale de servicii integrate, ceea ce duce la posibilitatea conectarii diferitelor echipamente: fax, video, PC-uri, statii de lucru ale retelelor locale (LAN).
Integrarea telecomunicatiilor cu tehnologia informatica a fost facilitata de dezvoltarea circuitelor integrate de tip ISDN - Integrated Digital Network (Retele integrate de servicii digitale), împreuna cu raspândirea retelelor de comunicatii locale, metropolitane si globale, a retelelor locale optice, retelelor locale fara fir (cablu).
În ceea ce priveste tendintele din domeniul hardware, acestea sunt prezentate în tabelul nr.1.1.
Tabel nr.1.1. Tendintele tehnologiilor hardware
|
Tendinte în tehnologia hardware |
|||
|
PC -uri |
Calculatoare neuronale |
Calculatoare si periferice optice |
Supercalculatoare |
|
Devin integratoarele sistemelor (videotext, prelucrarea vocii, fax etc.) PC-uri pe un singur cip (transputer) 3D, CAD, UNIX, statii de lucru inteligente laptopuri, notebook-uri, palm-topuri, etc calculatoare de tip "pen-based", fara cablu. |
Sisteme de recunoastere a scrisului de mâna; Sisteme pe baza logicii neuronale si a logicii fuzzi; Sisteme de recunoastere a caracterului si propozitiei; Retele neuronale inteligente |
Sisteme de prelucrare paralela a unui volum masiv de date, utilizând retele neuronale; Tehnologii optice de interconectare; Procesoare optice; Circuite integrate optoelectronice; Retele neuronale optice; Discuri optice WORM; sisteme DVD Tehnologia floppy-optica |
Supercalculatoare pe baza de simulatoare în timp real; Supercalculatoare grafice cu facilitati 3D ; . Supercalculatoare pe baza de Galiu-Arseniu Supercalculatoare cu componente de conectare optice Masini 3T (Trilion Instruction/sec) |
Schimbarile în tehnologia informatica au fost generate de facilitati importante în ceea ce priveste depozitarea si accesarea datelor. Evolutia sistemelor de depozitare masiva a datelor, sistemele optice si magneto-optice faciliteaza constituirea si actualizarea unui volum imens de date, oferindu-le unor largi categorii de utilizatori la preturi foarte reduse, respectând totodata criteriile de securitate si confidentialitate pentru unele tipuri de informatii.
Prelucrarea neuronala , care ocupa pozitia de mijloc între forma conventionala de lucru a calculatoarelor si cea de functionare a gândirii umane, are un urias potential de utilizare. Calculatoarele neuronale au extins aria de aplicare a calculatoarelor în domenii ca: recunoasterea caracterelor (propozitii si fraze scrise de mâna), recunoasterea vocii umane, identificarea automata a componentelor de fabricatie si sunt în curs de extindere la activitati de tipul: automatizarea prelucrarii, traducerea automata dintr-o limba în alta, automatizarea asamblarii în procesul de manufacturare, verificarea documentelor.
Daca echipamentele si retelele reprezinta suportul fizic al oricarui sistem informatic, software-ul este suportul logic, prin intermediul caruia se organizeaza si se gestioneaza informatiile vehiculate. Din multitudinea coordonatelor pe care se deruleaza evolutia pe termen scurt si mediu a programarii calculatoarelor electronice, cele mai importante vizeaza urmatoarele domenii:
CAD
(Computer Aided Design - proiectare asistata de calculator) /
proiectarea asistata de calculator a sistemelor informatice (CASE)
arhitectura aplicatiilor sistem
sisteme de operare
programare orientata pe obiecte
sisteme de gestiune a bazelor de date
programare distribuita
prelucrari paralele
sisteme cu toleranta la erori
inteligenta artificiala: logica fuzzy, retele neuronale, sisteme expert, agenti inteligenti.
Schimbarile principale care influenteaza sensibil ciclul de dezvoltare al software-ului sunt legate de: programarea orientata pe obiect, baze de date obiectuale, medii de programare distribuita, inclusiv SGBD distribuite, sisteme expert. Aceste elemente coroborate cu evolutia catre sistemele cu arhitectura deschisa trebuie sa satisfaca toate cerintele utilizatorilor legate de securitatea si confidentialitatea datelor, legare în retele, acces distribuit, grafica, timp partajat, multiprogramare si multiprocesare.
Principalele tehnologii informationale care conduc întreprinderile spre modernitate, iar societatea spre globalizare sunt
Secolul nostru este teatrul unei evolutii tehnologice foarte rapide. Lumea a devenit din ce n ce mai "interconectata": puteti contacta o persoana dintr-o alta parte a globului de la telefonul aflat n masina d-voastra; datorita televiziunii puteti asista n direct la performantele atletilor din toata lumea; bursele de la Tokio, Paris si New York sunt legate printr-o retea telematica ceea ce permite efectuarea de investitii 24 de ore din 24 practic n lumea ntreaga. Internetul, definit ca o retea a tuturor retelelor, este una din cele mai pasionante manifestari a acestui fenomen al societatii. El a revolutionat si a dinamizat toate activitatile economice dintr-o întreprindere, a stat si sta la baza altor tehnologii informatice. ntr-adevar, Internetul pune n relatie pe o scara larga oameni si calculatoare ce vorbesc un limbaj comun si care sunt racordati ntre ei prin kilometri de cablu si de linii telefonice.
Internetul, loc de comunicatie, de schimb de idei si informatii se va dezvolta continuu si viitorul sau va depinde de utilizatorii sai. Ca urmare a globalizarii schimburilor si a cresterii importantei informarii, ntreprinderea devine din ce n ce mai mult o utilizatoare a Internetului. În esenta, acesta are la baza retele de calculatoare dispersate la nivel mondial în toate colturile lumii, retele care comunica între ele prin intermediul unui protocol (Internet Protocol - IP), usor de recunoscut indiferent de tipul echipamentelor (calculatoare) si de sistemul de operare utilizat.
Pe baza Internet-ului s-au dezvoltat o serie de aplicatii, precum: Intranet-ul, Extranet-ul, groupware-ul, EDI Internet, posta electronica, e-marketing, e-learning, discutii pe Internet (forumuri, grupuri de întâlniri, grupuri de stiri), chat (discutii în timp real), comert electronic (e-commerce cu urmatoarele modele de afaceri: magazin electronic (e-Shop), aprovizionare electronica (e-procurement), licitatie electronica (e-auction), supermagazinul electronic (e-mall), piata unui tert (Third Party Marketplace), comunitati virtuale (Virtual Communities), conectari la distanta, telefonie, videoconferinte, universuri virtuale, captare de programe radio-tv, biblioteci digitale etc.
b. Recunoasterea optica a caracterelor (Optical Character Recognition) este utilizata în operatiile de digitizare a datelor de tip text. În scop comercial ea se foloseste pe scara larga în magazine la citirea codurilor de bare de pe diferite produse. Astfel, se obtin informatii cu privire la denumire, pret, raion de vânzare, taxele aferente (TVA, accize etc.), termen de valabilitate, producator etc. Daca la aceste informatii se adauga data vânzarii, casa si vânzatorul, precum si cumparatorul, atunci se obtine o imagine completa privind actul de vânzare-cumparare. Toate aceste informatii se transfera serverului central pentru înregistrare contabila, pentru luarea unor decizii etc.
c. Bancomatele (Automat Teller Machine - ATM) reprezinta tehnologia informatica si de comunicatii prin care cardul bancar este identificat si poate fi folosit pentru retragerea unei sume de bani sau efectuarea unor plati în conturi predefinite (telefonie, utilitati, magazine).
d. Sistemele electronice de realizare a întâlnirilor faciliteaza întâlnirea virtuala a membrilor unei comunitati sau unei echipe cu diferite prilejuri: conferinte, luarea unei decizii, simple discutii video etc. Aceasta tehnologie consta în digitizarea secventelor audio si video, compresia, criptarea, transmiterea, decriptarea, decompresia si vizualizarea acestora cu o viteza foarte mare folosind infrastructura de baza - Internet-ul.
e. Tehnologia groupware si gestiunea electronica a documentelor
Groupware reprezinta un model organizational aparut în anii '90 care are în vedere trei dimensiuni ale întreprinderii: managementul sau dimensiunea umana, organizarea sau dimensiunea organizationala, informatica sau dimensiunea tehnologica. Instrumentele groupware sunt aplicatii în retea care permit grupurilor de lucru sa colaboreze într-o maniera facila . Lucrul în medii colaborationiste presupune lucrul cu documente în format electronic (creat sau digitizat prin scanare), folosind un software special care contine absolut toate componentele pentru lucrul de birou, la care se adauga si componenta de transmitere co-echipierilor (posta electronica, gestionar de documente).
f. Inteligenta artificiala si aplicatiile ei
Aceasta tehnologie informatica reuneste aplicatii ce vor cunoaste o extindere deosebit de mare în viitorul apropiat. În categoria aplicatiilor specifice inteligentei artificiale sunt incluse: sistemele inteligente, recunoasterea formelor, recunoasterea si întelegerea vorbirii, robotica, rezolvatoarele generale de probleme, învatamântul asistat de calculator si prelucrarea limbajului natural.
g. Tehnologia multimedia prevede reprezentarea în ansamblu a diferitelor tipuri de date Multimedia înseamna utilizarea calculatorului electronic pentru prezentarea informatiilor prin combinarea de texte, grafice, sunete, imagini statice, animate sau video, folosind instrumente care permit utilizatorului sa navigheze, sa interactioneze, sa creeze si sa comunice. Aceasta definitie cuprinde cele patru componente importante ale multimediei: calculatorul electronic, legaturile între documente, numite link-uri, instrumente de navigare si metode de colectare, prelucrare si comunicare a datelor si ideilor.
Cele doua aspecte, fundamentale si concomitente, ale multimediei sunt integrarea diverselor documente si interactivitatea.
În literatura de specialitate, multimedia este considerat un concept aflat la intersectia mai multor domenii, ea combinând cele trei mari inovatii ale secolului: calculatorul electronic, telecomunicatiile si tehnica audiovizualului. În anii '70 multimedia era doar un cuvânt care însemna audiovizual, în prezent ea devenind o tehnologie care a revolutionat domeniul calculatoarelor.
Calculatorul a trecut progresiv, de la rolul sau de mijloc de prelucrare a textelor, la cel de prelucrare a diverselor si complexelor date, precum imagini video, fotografii sau sunete. Calculatorul dirijeaza afisarea diferitelor documente, trateaza prioritatile, dupa cererile utilizatorilor si permite, deci, un parcurs interactiv în aplicatie. Folosirea tehnologiilor multimedia necesita dotarea calculatorului cu CD-ROM, difuzoare si placi audio, Video-CD, camera de luat vederi si placa video, în functie de aplicatiile utilizate.
Informatica sta la baza multimediei. Totusi multimedia nu constituie un domeniu particular al informaticii, ea nu este decât o prelungire logica si un rezultat al evolutiei tehnologice, atât a echipamentelor, cât si a programelor. Dezvoltarea acestei tehnologii a fost determinata de raspândirea, pe scara larga, a calculatoarelor personale, de dezvoltarea capacitatilor si performantelor componentelor si perifericelor calculatorului ce permit tratarea, depozitarea si distributia datelor multimedia, de realizarea de afisaje video de înalta calitate si generalizarea interfetelor grafice utilizator ce permit realizarea unor prelucrari alta data complexe si mai dificil de obtinut, de raspândirea si standardizarea placilor de sunet, de dezvoltarea tehnologiilor de stocare care au permis cresterea volumului de date (aparitia CD-ROM-ului si a altor suporti de stocare de mare capacitate). Multimedia s-a consolidat odata cu aparitia standardelor importante în materie de comunicatii si de comprimare/decomprimare a datelor, cu integrarea functiilor video si audio în componente electronice sau procesoare si servicii avansate de telecomunicatii prin satelit sau cablu, cu faimoasele "autostrazi informationale".
În acelasi timp, multimedia a devenit o adevarata industrie. Productia de documente multimedia este economica. Un CD-ROM este un suport cu mult mai ieftin pentru a contine o enciclopedie decât kilograme de hârtie imprimata. În numeroase domenii, multimedia este deosebit de eficace. De exemplu, prezentarea unei întreprinderi este mult mai atragatoare daca îi integram comentarii sonore sau secvente video care prezinta un aspect particular legat de acea întreprindere. În plus, aceasta prezentare se poate face fara prezentator, cu ajutorul unui nod interactiv.
Daca multimedia se raspândeste, încet cu încet, asupra tuturor sectoarelor de activitate, marele public este si el vizat. Multimedia devine din ce în ce mai mult un serviciu pentru un public avid de a descoperi cât mai multa informatie, de diferite tipuri, prin intermediul televizorului sau monitorului, a sintetizatorului muzical sau a televiziunii interactive. Trecerea de la profesional catre marele public este facilitata si de generalizarea unor interfete utilizator prietenoase, asigurate în general prin simboluri recunoscute de întreaga lume: pictograme, optiuni de meniu, zone de dialog, butoane de control etc., mijloace prin care utilizatorului i se asigura un acces rapid la aplicatii informatice si la informatii inedite.
h. Alte tehnologii informationale
Se pot încadra aici toate tehnologiile moderne de proiectare asistata de calculator, semnatura digitala pentru care si în România s-a adoptat legislatia în domeniu, asa-zisele tehnologii calme, teleprezenta la locul de munca, calculatoarele Web, microsistemele etc
Dezvoltarea rapida si complexa a societatii a dus în mod inevitabil la o sporire însemnata a volumului de date, care tind sa aglomereze si sa blocheze canalele informationale, în aceeasi masura în care creste continuu nevoia de informatie. Orice organism economic se confrunta cu un volum mare de date, supus unor prelucrari relativ simple, dar cu un caracter repetitiv si cu o frecventa mare. În acelasi timp datele se caracterizeaza printr-o structura uniforma rezultata din structura documentelor primare specifice operatiilor economice. Toate acestea reprezinta, de fapt, restrictii în activitatea de structurare si organizare a datelor economice în sistemele informatice.
Organizarea datelor reprezinta procesul de identificare, definire, structurare si memorare a datelor . O buna organizare a datelor impune folosirea unor structuri care sa permita o prelucrare cu un cost cât mai redus. Pentru specificul activitatilor economice, fiecare nivel de abstractizare implica date elementare si date structurate.
Data este un model de reprezentare a informatiei, accesibil unui anumit procesor (om, calculator, program), model cu care se va putea opera pentru a obtine noi informatii.
O data care apare ca o entitate indivizibila, atât în raport cu informatia pe care o reprezinta, cât si în raport cu procesorul care o prelucreaza se numeste data elementara. Data elementara poate fi privita ca model de reprezentare a informatiei la nivelul unui procesor uman (nivel logic) sau la nivelul reprezentarii interne, respectiv pe suport (nivel fizic).
Din punct de vedere logic, data poate fi reprezentata printr-un triplet de forma:
Identificatorul datei (numele) este un simbol asociat datei pentru a o putea distinge de alte date si pentru a se putea face referiri la ea în timpul procesului de prelucrare (de exemplu, codprod, denprod, um)
Atributele precizeaza proprietatile datei si determina modul în care poate fi ea tratata în procesul de prelucrare. Iata câteva exemple de atribute:
tipul datei care defineste apartenenta acesteia la o anumita clasa de date, în functie de natura si de domeniul valorilor luate. Se disting astfel date de tip numeric (întreg, real, complex), logic, sir de caractere.
precizia reprezentarii interne care defineste cât mai fidel reproduce modelul intern de reprezentare obiectul pe care îl reprezinta. Precizia depinde de zona de memorie afectata datei. Ea poate fi simpla precizie sau dubla precizie.
valoarea initiala
modul de alocare a memoriei pe parcursul prelucrarii (static, dinamic).
Valorile datei pot fi precizate prin enumerare sau printr-o proprietate comuna si pot fi numere, valori logice, siruri de caractere. În functie de valoare, datele se clasifica în :
date variabile (variabile) - date care pe tot parcursul procesului de prelucrare pot lua orice valori din domeniul de definitie a datei;
date constante (constante) - date care pe parcursul procesului de prelucrare îsi pastreaza aceeasi valoare din domeniul de definitie al datei.
Din punct de vedere fizic, o data elementara apare ca o zona de memorie sau de suport de o anumita marime, situata la o anumita adresa, în care se socheaza într-o forma specifica valorile datei.
Principalele tipuri de date elementare sunt:
Tipul numeric care include numerele întregi, reale si complexe si asupra carora se pot realiza operatii de adunare, scadere, etc.;
Tipul logic (boolean) utilizat pentru precizarea starilor de adevar (TRUE, YES) sau neadevar (FALSE, NO) ale unui enunt. Asupra acestor date se pot efectua operatii logice: NOT, AND, OR;
Tipul caracter care reprezinta o succesiune de caractere alfanumerice asupra careia se pot defini operatii de concatenare, ordonare etc.;
Tipul pointer, adica date elementare ale caror valori sunt adrese, referinte pentru alte date.
În majoritatea aplicatiilor, datele se prezinta sub forma unor multimi sau colectii, a caror prelucrare nu poate fi conceputa fara o organizare corespunzatoare. Între elementele unei colectii de date pot fi identificate si/sau introduse relatii care sa determine pe multimea respectiva o anumita structura. Natura relatiei poate diferi la diferite nivele de abstractizare în mod considerabil, putând fi o relatie de ordine în multimea elementelor colectiei, o relatie ce descrie mecanismul de acces la memorie. În acest mod se obtine tipul de data structurata sau structura de date. Structurile de date sunt colectii de date pe care s-a definit o structura si careia îi este specific un anumit mecanism de selectie si identificare a componentelor. O structura este o entitate de sine-statatoare, indentificabila prin nume, ale carei componente îsi mentin proprietatile. Componentele unei structuri de date pot fi individualizate si selectate prin nume (identificatori) sau prin pozitia ce o ocupa în structura, conform cu relatia de ordine specificata.
Structurile de date pot fi clasificate dupa mai multe criterii:
a. dupa modul de selectare a componentelor:
structuri cu acces direct atunci când o componenta poate fi selectata fara a tine seama de celelalte componente ale structurii
structuri cu acces secvential atunci când localizarea unui element se face printr-un proces de parcurgere a mai multor componente, conform cu ordinea acestora.
b. dupa suportul de memorie pe care se creeaza structura de date :
structuri de date interne (sir, masiv, înregistrare, liste, arbori)
structuri de date externe (fisiere, baze de date)
c. dupa variabilitatea structurii:
structuri de date dinamice, care îsi modifica pe parcursul prelucrarii structura
structuri de date statice, care pe tot parcursul existentei au acelasi numar de componente si în aceeasi ordine
Structurile dinamice, la rândul lor, pot fi:
cu cardinalitate finita, daca au un numar limitat de componente
cu cardinalitate infinita, daca numarul de componente este nelimitat
Daca se grupeaza împreuna date structurate si se înzestreaza aceasta multime cu anumite operatii, atunci se obtine un tip de data structurata sau un tip de structura de date. Un tip de data structurata este deci o multime ordonata de date (elementare sau structuri de date) pe care s-a definit un grup de operatori de baza cu o anumita semantica.
Principalele tipuri de structuri de date pentru memoria interna sunt sirul, masivul, înregistrarea, listele liniare, arborii de date, iar pentru memoria externa sunt fisierele si bazele de date.
La orice nivel de abstractizare rezolvarea unei probleme, utilizând calculatorul electronic, implica atât date elementare, cât si date structurate. Componentele unei structuri de date pot fi date elementare sau la rândul lor structuri de date. Daca toate componentele sunt de acelasi tip atunci structura de date este omogena. Definirea structurilor de date se bazeaza, în majoritatea aplicatiilor, pe structurile liniare, arborescente si de tip retea. Acestea sunt considerate structuri de baza, deoarece, prin combinarea lor convenabila, se pot construi structuri oricât de complexe.
Listele sunt structuri de date liniare, dinamice, recursive, cu componente omogene sau eterogene. Ca secvente finite de elemente, componentele pot fi date elementare sau date structurate. Listele pot fi de mai multe tipuri: liniare, circulare etc.
Prin lista liniara se întelege un sir de elemente în care distingem un prim si un ultim element, fiecare element în afara de acestea având unic determinate un element care îl precede si unul care îi succede; primul element are un unic element care îi succede, iar ultimul element are un unic element care îl precede. Cele doua capete ale listei se numesc baza, respectiv vârf.
Pentru definirea listelor liniare si a relatiilor de ordonare liniara sunt folosite variabile pointer, astfel încât elementele listei apar ca perechi sau triplete care, în afara elementului de data contin referinte ce indica locul succesorului, respectiv locul succesorului si predecesorului.
În practica se întâlnesc urmatoarele tipuri de liste liniare:
Stiva sau lista LIFO este o lista asimetrica pentru care adaugarea, stergerea si consultarea se fac la un singur capat, respectiv la sfârsitul ei.
Coada sau lista FIFO este o lista asimetrica la care operatiile de consultare si stergere se realizeaza la începutul listei, iar operatia de adaugare la sfârsitul listei.
Lista cu doua capete este o lista simetrica pentru care operatiile de adaugare, consultare si stergere se fac atât la începutul, cât si la sfârsitul listei.
Lista circulara este o lista în care se modifica modul de înlantuire, punând la partea de legatura a ultimului element adresa primului element. Deoarece la aceste liste dispare distinctia dintre primul si ultimul element, se introduce un element special, numit cap de lista, care nu contine date. Capul de lista devine prim si ultim element si asigura posibilitatea de a parcurge lista în ambele sensuri.
Structura de tip arbore asigura ordonarea elementelor componente pe niveluri ierarhice. Exista un singur nod radacina si mai multe noduri cu un anumit numar de descendenti. Se întâlneste în articolele dintr-un fisier.
Cele mai utilizate date structurate sunt:
articolul;
fisierul;
tabloul.
Articolul este o structura de tip arborescent ale carui câmpuri sunt descendentii radacinii (nivelul 1), subcâmpurile sunt descendentii câmpurilor (nivelul 2) s.a.m.d. Câmpurile unui articol pot fi date elementare sau grupuri de date de diverse tipuri. În principiu fiecare câmp sau subcâmp se defineste prin urmatoarele atribute:
nume - un cod unic de identificare;
tip - natura datei;
lungime - numarul total de caractere;
partea zecimala - se specifica numai pentru datele numerice.
De exemplu, articolul ARTSALAR poate avea urmatoarea structura:
|
PRIVATE Nume |
Tip |
Lungime |
Partea zecimala |
|
MARCA |
Numeric | ||
|
NUMEPREN |
Caracter | ||
|
FUNCŢIE |
Caracter | ||
|
SALARBAZĂ |
Numeric |
Fig. nr. 1.7. Descrierea articolului ARTSALAR
Fisierul reprezinta un ansamblu organizat de articole cu aceeasi natura, dispuse pe un suport de înregistrare (de exemplu, fisierul FSAL cuprinde articolele ARTSALAR cu date privind salariatii unei organizatii).
Tabloul este o colectie de date de acelasi tip, aranjate într-o structura rectangulara, cu una sau mai multe dimensiuni. Tablourile cu o dimensiune se numesc vectori, iar cele cu mai multe dimensiuni se numesc matrici sau masive. Pentru fiecare dimensiune se asociaza un indice ale carui valori sunt folosite pentru referirea elementelor tabloului.
Exemplu: T (i1, i2...ik), unde k reprezinta numarul de dimensiuni, iar i1, i2....ik sunt elementele tabloului T. De exemplu, pentru introducerea notelor obtinute de studenti în cele 2 sesiuni, fiecare sesiune având câte 5 examene, definim variabila Nota(2,5). Vom obtine un tablou de variabile astfel: Nota(1,1), Nota(1,2), Nota(1,3), Nota(1,4), Nota(1,5), Nota(2,1), etc.
Asupra structurilor de date se pot efectua at t operatii generale, c t si operatii specifice tipului structurii. Cele mai nt lnite sunt:
Crearea se executa o singura data la nceputul ciclului de viata a structurii respective, presupun nd memorarea structurii respective de date n forma initiala, pe suportul de memorie interna sau externa.
Actualizarea reprezinta operatia de aducere la zi a unei structuri de date create anterior si presupune:
adaugarea si/sau inserarea de noi elemente ale structurii;
modificarea valorilor unor elemente ale structurii;
stergerea fizica si/sau logica a unor elemente ale structurii.
Consultarea (exploatarea) asigura accesarea elementelor componente ale unei structuri n scopul prelucrarii sau vizualizarii acesteia.
Sortarea permite ordonarea crescatoare sau descrescatoare a elementelor unor structuri, dupa anumite criterii stabilite de utilizator, fiind o rearanjare fizica a acestora.
Separarea este desfacerea unei structuri n doua sau mai multe structuri.
Fuzionarea sau interclasarea este combinarea a doua sau mai multor structuri ntr-o singura structura conform unor criterii.
Copierea presupune obtinerea unei dubluri, integrale sau partiale aleasa de utilizator.
Prelucrarea datelor presupune parcurgerea unei succesiuni ordonate de operatii care actioneaza asupra valorilor acestora. Ele se pot grupa în urmatoarele categorii:
operatiuni de atribuire;
operatiuni de calcul;
operatiuni de decizie;
operatiuni de intrare /iesire;
operatiuni de transfer a controlului.
Operatiunile de atribuire sunt acelea prin care unei variabile i se atribuie o anumita valoare predefinita sau rezultatul evaluarii unei expresii.
Exemplu:
NOTA = 8
MEDIA=(NOTA1+NOTA2)/2
Operatiunile de calcul se definesc pe multimea numerelor reale. Dintre acestea fac parte operatia de adunare, scadere, înmultire, împartire, ridicare la putere, calculul unor expresii numerice etc. Ca operatori se utilizeaza:
+ pentru adunare;
- pentru scadere;
* pentru înmultire;
/ pentru împartire;
** pentru ridicare la putere.
De asemenea, în cadrul expresiilor se pot utiliza si parantezele, evaluarea acestora facându-se dupa regulile din algebra.
Exemplu:
SALARIU NET = ((NRORLUCR * TARIFO) + SPORVECH) - IMPOZ
a = (b * c)**2 + 1650
Operatiunile de decizie sunt utilizate pentru a determina valoarea logica a unei propozitii (adevarat sau fals). Ele conditioneaza executarea unor operatiuni sau grupuri de operatiuni. Operatorii utilizati pentru scrierea conditiilor pot fi operatori relationali (=, >, <, ≠) si/sau operatori logici (NOT, AND, OR).
Exemplu:
IF STOCSIGURANTA < 5000 THEN
PRINT Este necesara reaprovizionarea"
ENDIF
Operatiunile de intrare/iesire vizeaza realizarea transferului de date între memoria externa si cea interna si invers. Pentru optimizarea operatiei de intrare/iesire se interpun zone tampon (buffere) atât pentru intrare cât si pentru iesire. Cele mai utilizate operatii de intrare/iesire sunt cele de deschidere si închidere a fisierelor si de citire si scriere date.
Operatiunile de transfer a controlului sunt operatii de salt si de apelare. Cele de salt au rolul de a preda controlul unei alte operatiuni decât cea imediat urmatoare, iar cele de apel, determina lansarea în executie a unor proceduri (grupuri de operatiuni), evitându-se astfel descrierea lor de mai multe ori în cadrul algoritmului de rezolvare a problemei
n timp, organizarea datelor n sistemele de prelucrare automata a evoluat n functie de mai multi factori, dintre care cei mai importanti sunt:
performantele si puterea de prelucrare a calculatoarelor;
suporturile care stau la baza preluarii, stocarii, prelucrarii informatiilor;
evolutia componentei logice a sistemelor informatice si, n special, a limbajelor de programare de care depinde realizarea software-ului;
modul de prelucrare a datelor: pe loturi, on-line, n timp real;
nevoia cresc nda si diversificata de informatii a utilizatorilor.
De modul cum sunt organizate datele depinde obtinerea informatiilor. De aceea, n orice sistem informational, datele trebuie organizate si structurate n mod logic asfel nc t sa poata fi eficient prelucrate si gestionate.
Indiferent de modul n care va fi abordata societatea n viitor, datele-informatiile vor exista si, n consecinta, este necesar sa se apeleze la diferite metode de organizare a lor. La baza organizarii datelor se regasesc n principal doua modalitati: organizarea n fisiere si organizarea n baze de date. Ele se refera la modul n care datele sunt reprezentate pe suporturile de memorare, cu posibilitati de regasire automata.
Pentru primele generatii de suporturi tehnice metoda traditionala de organizare a datelor o constituie cea bazata pe fisiere.
Fisierul este un ansamblu organizat de date, omogen din punct de vedere al naturii si criteriilor de prelucrare, memorate pe suporturi tehnice de date de unde pot fi utilizate n procesul de prelucrare.
Asupra fisierelor se pot realiza urmatoarele operatii de baza:
crearea, adica operatia prin care înregistrarile logice sunt transpuse pe suportul tehnic de date;
actualizarea care este constituita din operatii de adaugare, modificare si stergere;
consultarea care este operatia de regasire a înregistrarilor;
sortarea, adica ordonarea crescatoare sau descrescatoare a articolelor dupa anumite criterii stabilite de utilizator;
separarea, adica desfacerea unui fisier n doua sau mai multe fisiere
fuzionarea, adica combinarea a doua sau mai multor fisiere ntr-unul singur conform unor criterii;
copierea care presupune obtinerea unei dubluri a fisierului
Orice fisier poate fi privit sub dublu aspect:
logic sau functional, care priveste latura semantica, deci informationala a datelor ce compun fisierul;
fizic, care este strict legat de reprezentarea datelor pe suportul fizic si de modul de organizare a acestuia.
Din punct de vedere logic, un fisier este alcatuit dintr-o multime de articole ( nregistrari logice), din c mpuri de date (grupate sau negrupate) si din caractere.
Articolul este o grupare de date asociate ce formeaza o entitate referita printr-un identificator. De regula, acest identificator trebuie sa sugereze continutul informational al nregistrarii logice (de exemplu, articolul ARTSALAR contine date privind salariatii unei ntreprinderi). Caracteristicile înregistrarilor logice sunt: lungimea (numarul caracterelor continute) care poate fi variabila sau fixa si formatul (fix: toate înregistrarile au aceeasi lungime; variabil: înregistrarile au lungimi diferite).
C mpul de date este o entitate de date const nd dintr-un numar de caractere, cuvinte sau coduri, tratate mpreuna ca un tot unitar. C mpurile care se refera la aceeasi entitate (de exemplu, NRMARCA, NUMESAL, SALBAZA etc) formeaza un articol. n functie de natura datelor pe care le nmagazineaza, c mpurile pot fi numerice, alfanumerice, logice, data calendaristica etc.
Caracterul este elementul de baza, indivizibil al datelor dintr-un fisier (o cifra, o litera, un caracter special).
Exemplu:
|
Cod Prod |
Denumire produs |
Data intrarii |
U/M |
Cantit |
PU |
||||
|
Document |
Data |
||||||||
|
Fel |
Nr |
Z |
L |
A |
|||||
|
N,4 |
C,20 |
C,5 |
N,5 |
N,2 |
N,2 |
N,2 |
C,3 |
N,8,3 |
N,9,2 |
Fig. nr. 1.8. Descrierea articolului ARTPROD
Sub aspect fizic, fisierul se defineste n functie de suporturile tehnice de date utilizate. Necesitatea organizarii datelor pe suporturi tehnice (discuri magnetice, benzi magnetice, discuri optice etc) deriva din caracterul limitat al memoriei interne a unui calculator. Este greu de pastrat n memoria interna at t programele de aplicatii, datele de prelucrat, c t si rezultatele prelucrarilor. Solutia o reprezinta organizarea de fisiere pe suporturi externe, de unde prin proceduri speciale de intrare/iesire si n functie de cerintele utilizatorului, sunt transferate n memoria interna
Organizarea fisierelor înseamna definirea regulilor de dispunere fizica a articolelor pe suport. Metodele de organizare a fisierelor sunt de doua tipuri: clasice (elementare) si mixte (derivate). Metodele clasice de organizare sunt organizarea secventiala, organizarea directa, organizarea secvential-indexata, organizarea relativa.
Organizarea secventiala presupune dispunerea articolelor pe suport unele dupa altele, în ordinea obtinerii lor, dupa criterii stabilite de utilizator.
Consultarea fisierelor secventiale se poate face prin citirea articolelor n ordinea n care apar pe suport, accesul fiind secvential. Ca urmare, timpul de acces este destul de ridicat, actualizarea fiind greoaie si lenta.
Aceste fisiere sunt recomandate atunci c nd prin program se prelucreaza toate articolele continute sau un numar mare al acestora. Fisierele secventiale se utilizeaza si ca fisiere de salvare/arhivare. Avantajul lor consta n faptul ca pot fi organizate pe orice tip de suport (adresabil sau nu, reutilizabil sau nu).
O operatie tipica pentru fisierele secventiale este sortarea. Sortarea reprezinta rearanjarea unui fisier secvential la nivel fizic într-un alt fisier secvential, dupa un anumit criteriu aplicat unei parti a articolelor (de obicei un câmp), parte numita cheie de sortare. Sortarea poate fi efectuata dupa mai multe chei. În acest caz, prima cheie este cea care hotareste ordinea si numai daca doua articole au aceeasi valoare pentru aceasta, se ia în considerare a doua cheie, pe urma a treia cheie, etc. Din aceasta cauza cheile se numesc chei primare, secundare, tertiare etc.
Fisierele secventiale se pot concatena, adica din doua fisiere se poate obtine un al treilea fisier, sortat în aceeasi ordine.
Organizarea directa (selectiva) stocheaza si gestioneaza înregistrarile pe suport pe baza unor procedee de repartizare (randomizare). Plecând de la un element al înregistrarii, numit cheie de repartizare, se calculeaza adresa de dispunere pe suport pe baza unei formule. Aceeasi formula este aplicata atât la dispunerea pe suport, cât si la cautarile ulterioare. Adresa de pe suport se determina astfel pe baza algoritmului de randomizare, folosind o functie A=F(k), unde k reprezinta un element al înregistrarii.
Organizarea directa este specifica suporturilor adresabile si asigura consultarea si actualizarea rapida a fisierelor.
O forma deosebita a organizarii directe este organizarea relativa. Un fisier de organizare relativa are urmatoarele caracteristici:
se poate organiza numai pe suporturi adresabile;
suprafata de memorare este mpartita n unitati adresabile, numite casete, de dimensiuni fixe si numerotate crescator, de la 0 la n. Fiecare zona (caseta) poate contine sau nu un articol. Orice articol poate fi identificat prin numarul de ordine al casetei corespunzatoare, numar ce se numeste cheie relativa
accesarea articolelor se poate face secvential, direct (aleator) sau dinamic.
Spre deosebire de fisierele secventiale, care au articolele aranjate compact, cele relative pot avea zone neutilizate între articole. Corespondenta dintre articole si numerele de caseta se realizeaza prin formule matematice, numite formule de randomizare sau repartizare.
Organizarea secvential-indexata are o larga utilizare în practica deoarece permite atât accesul secvential, cât si accesul direct. Suporturile utilizate trebuie sa fie adresabile. Fisierele indexate sunt ansambluri de articole logice asezate unul dupa altul n ordinea crescatoare sau descrescatoare a valorii cheii de articol. Cheia de articol este un c mp sau rezultatul evaluarii unei expresii de c mpuri din structura articolului fisierului indexat. Fisierele index nlatura limitele fisierelor prezentate anterior:
la fisierele secventiale accesarea greoaie datorita timpului de raspuns mare;
la fisierele relative folosirea ineficienta a suprafetei de memorare.
Prin operatia de indexare, fisierului i se ataseaza un tabel n care sunt pastrati indecsii - informatii auxiliare pe baza carora sunt reperate rapid articolele fisierului. Astfel, un fisier index este alcatuit de fapt din doua fisiere:
fisierul propriu-zis de date n care nregistrarile sunt ordonate crescator sau descrescator, dupa cheia de articol (cheia de indexare);
fisierul index care are un numar de nregistrari egal cu numarul nregistrarilor din fisierul de date. Fiecare nregistrare contine valoarea c mpului cheie a articolului din fisierul de date, plus adresa fizica de pe suport (numar cilindru, numar pista, numar sector) a acelei nregistrari.
La consultarea fisierului se parcurge mai întâi secvential tabela de indecsi. Când valoarea cheii de cautare devine egala cu valoarea cheii din index se preia adresa din index si astfel se ajunge la înregistrarea de pe suport.
Consultarea articolelor din fisierele index poate fi realizata secvential sau direct.
Accesul secvential presupune regasirea nregistrarilor în ordinea în care acestea au fost dispuse pe suportul tehnic. Pentru a localiza înregistrarea n este necesara parcurgerea tuturor celor n-1 înregistrari precedente. Orice tip de fisier poate fi accesat secvential. Astfel, fisierele secventiale sunt accesate articol cu articol, cele relative sunt accesate n ordinea casetelor, cele goale fiind sarite, cele indexate sunt accesate n ordinea indexului activ (un fisier poate avea asociate mai multe fisiere index, din care numai unul este activ la un moment dat).
Accesul direct (aleator) permite identificarea directa a înregistrarilor prin intermediul unei adrese indicate prin cheia stabilita de utilizator. Se aplica suporturilor adresabile.
Accesul dinamic mbina metodele anterioare, operatiunea realiz ndu-se n doua etape:
pozitionarea directa pe o anumita nregistrare a fisierului;
consultarea secventiala a urmatoarei nregistrari.
În functie de modul de organizare se pot utiliza unul sau mai multe moduri de acces. Relatia dintre modul de organizare si cel de acces este prezentata în tabelul nr. 1.2.
Tabelul nr.1.2. Corespondenta mod de organizare a fisierelor - mod de acces
|
Organizare |
Secvential |
Direct |
Dinamic |
|
Secventiala |
X | ||
|
Relativa |
X |
X |
X |
|
Indexata |
X |
X |
Pe masura evolutiei sistemelor de prelucrare automata a datelor si, n mod special, a componentei hardware si software, dar si ca urmare a cresterii volumului datelor de prelucrat s-a dezvoltat un nou concept, cel al bazelor de date. El si face aparitia n a doua parte a anilor '60, aduc nd un element de noutate, respectiv existenta unui fisier de descriere globala a datelor, ceea ce asigura independenta datelor de programe si invers, fisier denumit dictionar de date (vezi figura nr. 1.9). La momentul respectiv, în cadrul sistemelor informatice implementate în întreprinderi, informatiile erau organizate în fisiere de date (secventiale, indexate etc.) create cu ajutorul unor programe scrise în limbaje din generatia a III-a: COBOL, FORTRAN etc.
Principiul fundamental al bazelor de date l constituie unicitatea informatiilor, adica orice informatie este nregistrata o singura data si poate fi utilizata ori de c te ori este nevoie de catre diferiti utilizatori si n diferite momente.
O baza de date este un ansamblu de date ce poate fi întrebuintat de mai multi utilizatori având viziuni diferite asupra acestora. Ea reprezinta un ansamblu structurat de fisiere care grupeaza datele prelucrate n aplicatiile informatice ale unei persoane, grup de persoane, ntreprinderi, institutii etc., ansamblu partajat între mai multi utilizatori în mod concurent si competitiv.
Fig. nr. 1.9. Structura unei baze de date
Formal, baza de date poate fi definita ca o colectie de date aflate în interdependenta, mpreuna cu descrierea structurii si a relatiilor dintre ele. ntr-o abordare mai analitica, o baza de date este un ansamblu de date structurate, coerente, neredundante, independente de orice program specific de aplicatii, direct accesibile dupa criterii multiple.
În functie de tipurile de structura abordate si conceptia de definire a relatiilor dintre colectiile de date, putem avea:
baze de date ierarhice (modelul ierarhic) care opereaza cu multimi de date structurate arborescent;
baze de date tip retea (modelul retea) care opereaza cu multimi de date structurate în retea;
baze de date relationale (modelul relational) care opereaza cu multimi de date structurate pe baza teoriei matematice a relatiilor dintre ansambluri.
baze de date obiectuale în proiectarea carora sunt avute în vedere conceptele abordarii obiectuale care tine seama de aspectele statice si dinamice ale obiectelor.
Abordarea datelor n contextul bazelor de date se face pe trei niveluri, considerate niveluri de abstractizare:
Nivelul fizic sau intern este nivelul elementar la care pot fi considerate datele si se refera la modul în care sunt stocate datele pe suporturi - disc magnetic, banda magnetica, disc optic etc. La acest nivel structura datelor este foarte detaliata si se concretizeaza în schema interna.
Nivelul conceptual sau logic este nivelul imediat superior celui fizic, corespunde administratorului bazei de date care proiecteaza structura bazei de date. Asigura o viziune globala. La acest nivel structura bazei de date se concretizeaza n schema conceptuala
Nivelul extern este ultimul nivel de abstractizare la care poate fi descrisa o baza de date. Recurgerea la acest nivel de abstractizare se face pentru simplificarea interactiunii utilizator-baza de date. Acest nivel corespunde utilizatorilor care pot avea viziuni diferite asupra bazei de date pe baza unor subscheme proprii. Se urmareste satisfacarea cerintelor tuturor utilizatorilor n conditiile unei redundante minime si controlate a datelor.
Vazuta prin prisma celor trei niveluri, baza de date poate fi reprezentata ca în figura nr. 1.10.
Fig. nr. 1.10. Nivele de abstractizare a datelor în bazele de date
Includerea în baza de date a descrierii structurii acesteia o deosebeste calitativ de fisierele de date, deoarece prin aceasta se asigura independenta datelor din baza fata de programele de aplicatii si invers. Posibilitatea modificarii structurii la un nivel, fara a afecta structura celorlalte niveluri este nt lnita sub numele de autonomia datelor stocate n baza de date, prezenta sub doua forme:
autonomia fizica, adica posibilitatea modificarii structurii bazei de date la nivel intern, fara a fi necesara schimbarea structurii conceptuale si refacerea programelor de prelucrare a datelor. Asemenea modificari sunt necesare pentru ameliorarea performantelor de lucru (viteza de acces, marimea fisierelor etc.). Autonomia fizica este cea care asigura si portabilitatea bazei de date de pe un sistem de calcul pe altul fara modificarea schemei conceptuale si a programelor;
autonomia logica se refera la faptul ca modificarea schemei conceptuale a bazei de date nu necesita si refacerea programelor de prelucrare, autonomie mai greu de realizat datorita dependentei programelor de structura logica a datelor.
Practic, baza de date elimina sau reduce dezavantajele organizarii în fisiere:
un grad redus de redundanta a datelor si eliminarea, în mare masura, a inconsistentei datelor;
actualizarea facila a datelor;
instrumente pentru realizarea de interogari - obtinerea facila a informatiilor ad-hoc;
reducerea costurilor;
suport pentru standardizare;
partajarea datelor între toti utilizatorii carora le sunt necesare, cu asigurarea securitatii datelor prin mecanisme de securitate.
Bazele de date sunt concepute pentru a prelucra un volum mare de date. Gestiunea acestora impune nu numai o structurare riguroasa a datelor, dar si o rationalizare a procedurilor de acces si prelucrare. Pentru a putea fi exploatata de catre utilizatori o baza de date trebuie sa aiba asociat un set de programe, numit generic sistem de gestiune a bazelor de date care sa permita exploatarea rationala a datelor continute. Obiectivul esential al unui sistem de gestiune a bazelor de date este, deci, furnizarea unui mediu eficient, adaptat utilizatorilor care doresc sa consulte sau sa actualizeze informatiile continute n baza de date.
Sistemul de gestiune a bazelor de date reprezinta un ansamblu coordonat de programe care permite descrierea, memorarea, manipularea, interogarea si tratarea datelor continute într-o baza de date. El trebuie, de asemenea, sa asigure securitatea si confidentialitatea datelor într-un mediu multi-utilizator.
În general, în arhitectura unui SGBD intra cel putin 5 clase de module:
programe de gestiune a bazei de date care realizeaza accesul fizic la date ca urmare a unei comenzi primite printr-un program de aplicatii sau interactiv prin intermediul ecranului.;
limbajul de definire/descriere a datelor (LDD) care permite traducerea (prin compilare sau interpretare, dupa caz) si descrierea naturii datelor si a legaturilor lor logice fie la nivelul global (sub forma schemei conceptuale), fie la nivelul specific fiecarei aplicatii (sub forma schemei externe sau sub-schemei);
limbajul de manipulare a datelor (LMD) care permite gestionarea si actualizarea datelor dintr-o baza de date;
utilitare de întretinere a bazei de date care permit gestionarea de catre un operator a bazei de date si care pot efectua urmatoarele operatii : crearea versiunii initiale a bazei de date si încarcarea acesteia folosindu-se fie o copie creata anterior, fie date neorganizate, crearea si actualizarea jurnalelor tranzactiilor realizate asupra bazelor de date, reorganizarea bazei de date pentru recuperarea spatiului vid, restaurarea bazei de date dupa un incident logic sau fizic, cu refacerea starii existente anterior acestuia, realizarea diverselor statistici ce permit cunoasterea activitatii si utilizarii bazei de date etc
componente de control a programelor de aplicatii care constituie mijloace de prevenire si corectare a anumitor erori ce pot sa apara în conditii "multi-utilizator".
Modulele enumerate interactioneaza cu o serie de componente fizice ale bazei de date:
Fisierele de date care reprezinta suportul propriu-zis al bazei de date;
Dictionarul de date ce înregistreaza informatii relative la structura bazei, fiind solicitat în toate operatiunile de consultare si actualizare;
Indecsii, într-un numar suficient de mare pentru cresterea vitezei de acces la date.
Banca de date reprezinta un sistem de colectii de date aflate n interdependenta, mpreuna cu descrierea datelor si a relatiilor dintre ele si cu sistemul de programe pentru gestiunea datelor care asigura independenta programelor aplicative fata de modul de structurare a datelor, o redundanta minima si controlata în memorarea lor, precum si un timp minim de raspuns la solicitarile utilizatorilor . Ea reprezinta un ansamblu de informatii organizate, înregistrate pe suporturi magnetice sau optice care pot fi consultate local sau la distanta prin intermediul calculatoarelor si a retelelor de comunicatie. Deoarece permit accesul unui mare numar de utilizatori la datele stocate bancile de date sunt considerate sisteme de documentare.
n unele lucrari, banca de date este redusa la doua componente: baza de date si SGBD-ul asociat. Alti autori extind notiunea de banca de date, care ar ngloba: baza de date, sistemul de gestiune a bazei de date, sistemul electronic de calcul, echipamentele de teleprelucrare, programele de aplicatii, sistemul de operare, utilizatorii.
Daca n anii '70 si la nceputul anilor '80, notiunea cvasi-utilizata era cea de banca de date, n lucrarile din ultimii ani, termenul devine din ce n ce mai putin invocat, majoritatea lucrarilor de profil, ca si toti marii furnizori de software fac trimitere, aproape exclusiv, la notiunile de baza de date si SGBD.
Depozitul de date reprezinta o alta directie de dezvoltare si evolutie a bazelor de date. El desemneaza o baza de date special conceputa pentru analiza datelor si suportul deciziilor, prin consolidarea tuturor datelor ntreprinderii.
Conceptul de depozit de date a aparut la sfârsitul deceniului 8, dar s-a conturat si dezvoltat în anii '90. Conceptul datawarehouse (depozit de date) este definit de William Inmon (vicepresedintele firmei Prism Solution) ca fiind o "colectie de date destinate fundamentarii deciziei manageriale, colectie care este tematica, integrata, plasata într-un context temporal si permanenta".
Deosebirile fata de o baza de date sunt urmatoarele:
scopul pe care îl au datele stocate - acestea nu sunt utilizate în scop operational, ci pentru sarcini analitice, de la identificarea unui nou segment de piata pâna la brainstorming;
daca o baza de date este utilizata pentru prelucrarea tranzactiilor on-line, depozitele de date se bazeaza pe prelucrarea analitica on-line, o noua aplicatie strategica;
daca o baza de date înregistraza si raporteaza ce s-a întâmplat, un depozit de date arata si de ce.
Patru elemente determinante caracterizeaza depozitul de date:
datele stocate privesc o functiune sau un proces din întreprindere (sunt orientate pe subiect);
datele sunt integrate si redefinite penteu a putea fi exploatate;
informatiile sunt conservate mai multi ani, acesta reprezent nd un atu al depozitelor de date (se asigura continuitatea si comparabilitatea);
datele nu pot fi modificate sau sterse.
Datele organizate în depozite provin din datele preluate din sistemul operational, din datele de arhiva (în perioada de constituire a depozitului), precum din surse externe (baze de date publice, date din recensaminte, date de prognoza economica etc.). Utilizarea depozitelor de date se concretizeaza în extragerea unor rapoarte (la cerere sau pe baza unui abonament cu o anumita periodicitate), extragerea unor date pentru a putea fi utilizate de aplicatiile de birotica (programe de calcul tabelar, procesoare de texte, programe de prezentare etc.), dar mai ales pentru a putea fi utilizate în aplicatii specializate de analiza. Pentru realizarea unor analize economice complexe sunt oferite instrumente de analiza ce pot fi clasificate n doua categorii: mineritul n date "data mining" si analiza multidimensionala, referita prin OLAP (On Line Analytical Processing). Data mining reprezinta o tehnica care vizeaza descoperirea unor sabloane semnificative n colectiile de date. Instrumentele de analiza on-line (OLAP) permit aflarea raspunsurilor la ntrebari ce au de obicei un caracter multidimensional (de exemplu: Care este contributia la vânzarile saptamânale totale a produselor informatice vândute prin magazinele situate în regiunea Moldova între 10 si 20 septembrie?).
Pentru realizarea unui depozit de date sunt necesare sapte categorii de instrumente:
Instrumente pentru modelarea datelor ce permit persoanelor implicate n realizarea depozitelor de date sa determine continutul fiecarei date, semnificatia acesteia, care sunt celelalte date cu care interactioneaza si cine o utilizeaza.
O enciclopedie a metadatelor (metadate = date despre date) ce pastreaza informatii relevante despre fiecare data a depozitului: ce reprezinta, tipul ei, ce nseamna, unde se gaseste, cum poate fi accesata, formatul sau etc.;
Baza de date - nucleu care constituie "inima" depozitului;
Instrumente pentru transportul datelor utilizate pentru a muta copii ale datelor din sistemul operational (tranzactional) n depozitul de date si a le insera n locul potrivit;
Instrumente pentru extragerea, rafinarea si standardizarea (normalizarea datelor) menite sa asigure "curatarea" datelor la preluarea lor n depozit: identificarea si contopirea multiplelor nregistrari care se refera la aceeasi informatie, ajustarea eventualelor lungimi diferite ale unei aceleiasi date, uniformizarea prescurtarilor.
Middleware - un set de resurse care asigura conectivitatea n cadrul retelelor de calculatoare, necesare c nd datele sunt preluate din mai multe baze sau c nd baza de date este distribuita pe mai multe noduri ale retelei de calculatoare a organizatiei.
Instrumente ce asigura accesul utilizatorilor la datele de care au nevoie.
Pentru a explora datele din depozit utilizatorii dispun de instrumente specializate. Cele mai simple sunt instrumentele pentru interogare si raportare, cunoscute si din SGBD-uri. Pe lânga acestea, mai sunt necesare o serie de instrumente pentru administrarea depozitului, asigurarea replicarii si sincronizarii între mai multe baze de date, dezvoltarea aplicatiilor ce utilizeaza depozitul de date etc.
Au fost prezentate doar c teva aspecte privind diferitele modalitati de organizare a datelor la nivelul unui sistem informatic. Nu poate fi data o solutie ideala. Personalul implicat n realizarea unui sistem este cel care trebuie sa stabileasca modalitatea optima de organizare a datelor în functie de specificul organizatiei, marimea sistemului si, n primul r nd, de cerintele utilizatorilor.
Una din caracteristicile fundamentale ale epocii actuale o reprezinta explozia informationala determinata de cresterea ritmului de dezvoltare a societatii si de avântul fara precedent al stiintei si tehnicii. Prelucrarea electronica a datelor a fost si devine tot mai mult o necesitate stringenta pentru toate domeniile activitatii umane. Astfel, informatica - stiinta culegerii, transmiterii, stocarii si prelucrarii automate a datelor - patrunde, pe zi ce trece, în tot mai multe sfere de activitate, generalizându-se.
Se considera ca aparitia informaticii constituie cea de-a cincea descoperire venita n sprijinul omului pentru a lua decizii. Cele cinci momente care au marcat evolutia civilizatiei umane sunt urmatoarele:
aparitia limbajului articulat, ca principal mijloc de comunicare între oameni;
inventarea scrisului prin care se compenseaza limitele memoriei biologice;
realizarea tiparului care a pus bazele memoriei sociale constituita din carti si publicatii;
utilizarea sistemelor de telecomunicatii care înlatura limita determinata de distanta;
aparitia calculatoarelor electronice care permit culegerea, prelucrarea si transmiterea informatiilor facilitând realizarea dezideratelor activitatii de informare.
Daca primele calculatoare electronice apar în deceniul 5 al secolului XX, termenul de informatica apare abia în 1962 si provine din literatura franceza. Notiunea de informatica a fost creata prin asocierea cuvintelor informatie si automatica: INFORmation si autoMATIQUE.
Prima definitie a informaticii apartine Academiei Franceze care în 1966 preciza ca informatica este "stiinta prelucrarii rationale, îndeosebi prin masini automate, a informatiei considerata ca suport al cunoasterii umane si al comunicarilor în domeniile tehnice, economice si sociale"
Din definitia informaticii se desprind cel putin trei caracteristici ale acesteia:
- prelucrarea rationala bazata pe legi generale si pe anumite tehnici proprii cercetarii operationale, programarii liniare, teoriei algoritmilor etc.;
- prelucrarea logica si automata prin intermediul masinilor electronice, acesta reprezentând aspectul fundamental al informaticii;
- universalitatea informaticii, adica posibilitatea de cuprindere a tuturor domeniilor de activitate.
În dictionarul de informatica, definitia data este urmatoarea: informatica reprezinta o activitate pluridisciplinara, având ca scop initial elaborarea de metode noi, inclusiv sisteme automate pentru distribuirea informatiei tehnico-stiintifice, studiind procesele de comunicatie în colectivitatile stiintifice si industriale si urmarind dezvoltarea unor tehnici si sisteme pentru organizarea, memorarea si distribuirea mai eficienta a informatiei
Pe masura dezvoltarii ei, informatica a capatat noi valente, iar domeniile sale de utilizare s-au extins continuu. Specialisti din toate sferele de activitate: tehnica, economica, sociala etc., vorbesc de informatica lor specifica si încearca a lega tot mai mult informatica de domeniul lor de activitate, considerând-o ca o informatica particulara. Lucru posibil, deoarece informatica este o stiinta universala care se conduce dupa legi generale aplicabile în toate domeniile de activitate. Astfel, a ajuns sa se vorbeasca de "informatica industriala", "informatica medicala", "informatica economica" etc.
Informatica economica reprezinta un ansamblu de mijloace tehnice (bazate pe calculator) si umane destinate culegerii, stocarii, prelucrarii si transmiterii informatiilor în scopul eficientizarii managementului, a altor activitati economice din firme, precum si a planificarii afacerilor
La sfârsitul anilor '70, odata cu proliferarea microinformaticii a aparut un nou concept: informatica utilizatorului final Prin noile instrumente de lucru disponibile pe microcalculatoare (programe de calcul tabelar, procesoare de texte, limbaje de interogare a bazelor de date), utilizatorul lucreaza direct cu sistemele de calcul, fara a recurge la intermediari.
În informatica clasica, bazata pe o organizare centralizata, ntre utilizatori si calculator se interpuneau alte categorii de personal (operatorii de date, analistii de sistem, informaticienii). Astazi, utilizând microcalculatoarele si programe foarte usor de utilizat, orice economist, indiferent de compartimentul (finante, contabilitate, marketing etc) n care si desfasoara activitatea si nivelul ierarhic la care se afla, vine n contact direct cu datele legate de operatiunile pe care le gestioneaza. Cu actualul suport din partea tehnologiilor informationale, utilizatorii pot cauta si extrage informatiile necesare fundamentarii deciziilor, pot procesa documente, transmite electronic documente, consulta banci de date, ba chiar pot crea programe de aplicatii de mai mare sau mai mica anvergura.
Informatica utilizatorului final reprezinta utilizarea directa si efectiva a calculatorului de catre utilizatorul final. Aceasta nu nseamna disparitia centrelor (oficiilor) de calcul din ntreprinderi, ci reorientarea acestora, iesirea din ncaperile speciale si difuzia n toate birourile si compartimentele functionale. Transferul a avut loc deoarece oficiile de calcul ale ntreprinderilor nu au posibilitatea de a dezvolta at tea aplicatii c t sa satisfaca toate cerintele informationale ale utilizatorilor. Actualmente, datorita metodologiilor si instrumentelor utilizate n dezvoltarea de aplicatii-program, ntre cerintele utilizatorilor si implementarea aplicatiilor cerute exista un decalaj ce variaza, n general, de la doi la cinci ani. n al doilea r nd, aparitia si extinderea utilizarii unor echipamente puternice, pe care se poate executa programe cu o interfata prietenoasa, generalizarea limbajelor de interogare a bazelor de date, a instrumentelor pentru analiza datelor au adus la ndem na utilizatorilor instrumente care, n trecut, pentru a fi create si puse n functiune, necesitau un imens volum de timp si bani. Utilizatorii au acces nu numai la propriile echipamente, aplicatii si date, ci si ale grupului de lucru, compartimentului functional sau ale ntregii ntreprinderi n care-si desfasoara activitatea.
Sistemul informational al unei întreprinderi sufera modificari în timpul ciclului sau de viata, modificari legate de schimbarile ce se petrec în interiorul ei, cât si în mediul extern. Sistemele tind sa se extinda si sa se formalizeze pe masura ce organizatia devine tot mai complexa.
Sistemul informational reprezinta un cadru organizat format dintr-un ansamblu de resurse care asigura colectarea, controlul si gestionarea datelor prin parcurgerea unor etape succesive în scopul furnizarii informatiilor, printr-o retea de comunicatii, diferitilor utilizatori pentru ca acestia sa îsi realizeze obiectivele propuse
O alta definitie prezinta sistemul informational ca fiind totalitatea metodelor, procedeelor si mijloacelor utilizate în culegerea, stocarea, prelucrarea, analiza si transmiterea datelor pentru fundamentarea si urmarirea deciziilor la toate nivelurile unei entitati economico-sociale
Sistemul informational poate fi asemanat unei retele de comunicatii deoarece asigura caile prin care informatia ajunge în orice punct al întreprinderii si chiar din exteriorul ei. Sistemul ca retea de comunicatii are doua aspecte :
unul informal (conversatiile, discutiile dintre salariati si manageri), dând nastere la sistemul informational informal;
unul formal (activitati ce se desfasoara pe baza unor proceduri prestabilite), rezultând sistemul informational formal.
Deseori, sistemul informational al unei ntreprinderi este denumit si sistem de prelucrare a datelor . În acest context, este necesara stabilirea diferentei ntre notiunea de data si cea de informatie. Astfel, datele sunt concepute ca un set de caractere care sunt memorate si prelucrate si care constituie intrari n sistemul informational, iar informatiile se refera la iesirile proceselor de prelucrare a datelor, procese concepute sa satisfaca din punct de vedere informational persoanele ce le vor folosi pentru luarea deciziilor.
Sistemul informational este cel care transforma intrarile (input-uri) în iesiri (output-uri), trei etape fiind implicate în procesul de transformare (figura nr. 1.11):
etapa intrarii în sistem sau colectarea datelor;
etapa prelucrarii sau procesarea datelor;
etapa iesirilor din sistem sau generarea informatiilor.
SHAPE \* MERGEFORMAT
Fig. nr. 1.11. Componentele generale ale unui sistem informational
Finalitatea sistemului informational este furnizarea de informatii sub o forma direct utilizabila, la momentul oportun, în scopul asigurarii unei bune functionari a sistemului operational, precum si a luarii deciziilor la diferite niveluri.
Utilizatorii informatiilor generate de sistemul informational se împart în doua categorii :
Un sistem informational are nevoie de resurse ca sa functioneze. Resursele pot fi materiale, financiare, umane. Sistemele informationale sunt descrise în functie de resursa predominanta pe care o poseda. Astfel, daca domina :
Sistemele informationale realizeaza cinci functiuni sau sarcini :
"atragerea" (culegerea) datelor, precum si masurarea lor;
înregistrarea datelor prin scrierea lor în documentele sursa;
validarea datelor pentru asigurarea acuratetii lor;
clasificarea datelor;
transmiterea datelor spre locurile de prelucrare.
transcrierea datelor pe alte documente;
gruparea datelor pe tranzactii similare
sortarea datelor dupa una sau mai multe caracteristici;
calcularea si compararea datelor cantitative.
memorarea datelor în baze de date si fisiere;
actualizarea datelor pentru reflectarea ultimelor evenimente;
restaurarea datelor prin accesare si sortare.
raportarea prin pregatirea rapoartelor cu ajutorul datelor prelucrate si/sau stocate; deseori este necesara analiza si interpretarea lor
comunicarea, adica transmiterea efectiva catre utilizatori.
Misiunea sistemului informational este de a sprijini procesele decizionale si operationale cu informatii corecte în timp real, asigurând o buna comunicare între diferite niveluri ierarhice de supervizare, atât pe orizontala, cât si pe verticala, contribuind astfel la îmbunatatirea activitatii firmei, a calitatii si performantei produselor realizate .
Orice organism economic se compune din trei sisteme :
sistemul de conducere (decizional)
sistemul condus (operational);
sistemul informational.
Sistemul informational detine un rol esential în functionarea unui organism economic, constituind elementul de legatura între sistemul de conducere si sistemul condus . Schematic, legaturile si functiile acestor sisteme sunt prezentate în figura nr.1.12 :
Fig. nr.1.12. Modelul sistemic al întreprinderii
Sistemul operational reprezinta sediul activitatii productive a întreprinderii. Aceasta activitate consta în transformarea resurselor sau fluxurilor primare, fluxuri care pot fi financiare, de materiale, de personal, de active si, în fine, fluxuri informationale. Privitor la cele informationale, acestea cuprind, din categoria informatiilor, numai pe acelea care sunt "informatii-materii prime", în sensul ca nu sunt legate direct de conducerea întreprinderii. Foartea adesea, în sectorul tertiar, transformarea acestui tip de fluxuri reprezinta principala activitate a întreprinderii (firme de tele-marketing, brokeraj etc.). Prin urmare, în aceste cazuri, sistemul operational poate fi asimilat unui sistem ce transforma informatii, altfel spus, sistemelor informationale de productie.
Sistemul de conducere este sediul activitatii decizionale a întreprinderii. Activitatea decizionala este, de fapt, asigurata de catre toti "actorii" din întreprindere, la diferite nivele, de la cei ce-si desfasoara activitatea în sistemul operational, pâna la conducerea de vârf. Prin activitatea decizionala, întreprinderea este reglata, condusa si adaptata mediului concurential. Acest sistem primeste informatii despre sistemul operational si actioneaza prin decizii asupra acestuia.
Sistemul informational este cel care asigura functionarea sistemului de conducere, prin realizarea cuplajului sistem de conducere - sistem operational. El cuprinde ansamblul informatiilor, fluxurilor si circuitelor informationale, precum si totalitatea mijloacelor, metodelor si tehnicilor prin care se asigura prelucrarea informatiilor necesare sistemului de conducere . Toate informatiile obtinute de sistemul informational provin din analiza sistemului operational si a mediului, cu luarea în calcul a elementelor trecute, a situatiei actuale sau a situatiei probabile.
Odata cu sporirea complexitatii activitatilor informationale s-a apelat la mijloace tehnice perfectionate, ultimele si cele mai performante fiind calculatoarele electronice. Astfel, sistemele informationale devin sisteme informatice.
Sistemul informatic apare ca o componenta a sistemului informational în care mijloacele tehnice de prelucrare sunt reprezentate de calculatoarele electronice.
Sub impactul noilor tehnologii informationale, sistemele informationale " au o noua fata ". Cuvintele cheie sunt :
Retele integrate de servicii digitale ( ISDN = Integrated Service Digital Network ) care asigura transmiterea vocii, a datelor si a imaginilor în miscare prin intermediul liniilor telefonice
Posta electronica ( e- mail ), prin care se realizeaza comunicarea între doua sau mai multe persoane, prin intermediul mesajelor scrise;
Voice-mail-ul, care presupune transmiterea mesajelor vocale prin intermediul retelelor de calculatoare;
Serviciile multimedia, care integreaza comunicatiile în banda larga, prin intermediul tehnologiei de transfer asincron (Asynchronous Transfer Mode);
Telefonia mobila, prin care se poate comunica la distanta fara a mai fi necesara existenta cablurilor telefonice;
Comunicatiile prin satelit, ce permit captarea de emisiuni TV, schimbul de informatii fara a mai fi necesara cablarea;
Schimbul electronic de informatii, transferul electronic de fonduri, comertul electronic , afacerile electronice.
Se disting doua obiective esentiale ale sistemelor informationale: sprijinirea procesului decizional si coordonarea într-un sistem cu mai multe niveluri. Din acest punct de vedere majoritatea autorilor sunt de acord cu urmatoarea clasificare a sistemelor informationale:
sisteme informationale pentru prelucrarea tranzactiilor (Transaction Processing Systems - TPS);
sisteme informationale pentru conducere (Management Information Systems - MIS);
sisteme de sprijinire a deciziilor (Decision Support Systems - DSS);
sisteme informationale pentru conducerea executiva (Executive Information Systems - EIS).
Sistemele informationale pentru prelucrarea tranzactiilor preiau datele generate de activitatea entitatii economico-sociale în bazele de date interne si constituie infrastructura urmatoarelor niveluri ale sistemelor informationale. n faza de nceput a dezvoltarii activitatilor de informatizare apare (la mijlocul anilor '50) notiunea de sisteme de prelucrare a tranzactiilor destinate nivelului operational, av nd ca principal obiectiv culegerea datelor despre tranzactiile economice, validarea datelor si înregistrarea lor. Ele se adresau n primul r nd domeniului contabilitatii care opera cu un volum mare de date, dar dispunea si de un sistem propriu de verificare a corectitudinii rezultatelor obtinute. În timp aceste sisteme si-au largit aria de activitate si asupra altor domenii, respectiv marketing, personal, productie, creante, datorii etc. Astfel, TPS urmareste activitatile si operatiile curente ale unei activitati, cum ar fi: receptia materialelor, stabilirea stocurilor de materiale, fluxul lor, obtinerea si desfacerea produselor, salarii, trezorerie etc., travers nd granita dintre ntreprindere si mediul sau pentru obtinerea informatiilor necesare celorlalte sisteme. Sarcinile si scopurile acestor sisteme sunt puternic definite si structurate.
Sistemele informationale pentru conducere (MIS) pleaca de la TPS si sintetizeaza informatiile sub forma de rapoarte periodice într-un format predefinit si greu de modificat. De obicei, aceste rapoarte sunt destinate frecvent, dar nu exclusiv, nivelurilor intermediare de conducere si au ca finalitate controlul. Sistemele informationale pentru conducere au aparut la nceputul anilor '60 pentru a servi activitatilor de luare a deciziilor administrative dintr-o ntreprindere, de supraveghere si control. Informatiile necesare pot fi din trecut, prezent si viitor, din mediul intern si extern al unitatii. Sistemul pune la dispozitia conducerii rapoarte privind activitatea curenta a unitatii, baz ndu-se pe informatiile obtinute de la sistemul de prelucrare a tranzactiilor si din mediul n care unitatea si desfasoara activitatea (sub aspectul concurentei, legislatiei etc.). Aceste rapoarte pot avea caracter planificat, obtinute periodic, rapoarte obtinute la cerere, rapoarte cu caracter exceptional, raspunz nd cerintelor "conducerii prin exceptie" si rapoarte previzionale, asist nd conducerea la aflarea raspunsului la ntrebari de genul "What.. If..?" (Ce se nt mpla. daca.?), fiind orientate spre activitatea interna a ntreprinderii si mai putin spre mediul sau extern. n legatura cu modul de abordare a acestui sistem au aparut o serie de divergente ce privesc tratarea lui sau nu ca pe un concept larg care include toate sistemele informationale ce sprijina diferitele domenii functionale sau ca acel sistem specific realizarii functiei conducerii tactice a ntreprindeii, componenta a ntregului sistem informational.
Dar nu întotdeauna rapoartele oferite de MIS sunt suficient de relevante pentru luarea deciziilor, mai ales la nivelurile superioare. De aceea, s-au dezvoltat sistemele de sprijinie a deciziilor (DSS). Extinderea lor s-a datorat atât progreselor înregistrate de tehnologiile informatice, cât si de tehnicile de modelare din anii '70 si '80. În general exista mai multe DSS într-o întreprindere. Sistemele de sprijinire a deciziilor la nivelurile superioare de conducere sunt denumite sisteme informationale pentru conducerea executiva (EIS). Acestea integreaza informatii ce provin din surse interne si externe si permit managerilor de a controla si dispune de informatii importante pentru luarea deciziilor, informatii prezentate într-un mod personalizat.
Sistemele de sprijinire a procesului decizional au aparut la nceputul anilor '70 pentru a usura procesul decizional prin preluarea unei parti din efortul organelor decizionale. Ele sunt concepute pentru a permite decidentilor sa-si utilizeze judecata si intuitia pe parcursul unui proces ad-hoc si interactiv de modelare analitica referitor la o decizie particulara (decizie nestructurata sau semistructurata
Sistemele de informare a top managerilor (EIS) s-au dezvoltat la mijlocul anilor '80 si servesc executivului n adoptarea deciziilor cu caracter nestructurat. Sistemul presupune o mare comunicare cu mediul exterior, fiind orientat mai mult spre fenomenele din exterior, dar face apel si la informatiile furnizate de celelalte sisteme. El ofera informatii n momentul n care sunt solicitate (ad-hoc) si se bazeaza pe o interactivitate ridicata. Problemele la care trebuie sa raspunda sunt de genul: Care sunt concurentii cei mai puternici? Care este impactul inflatiei asupra strategiei ntreprinderii? Care este cifra de afaceri necesara pentru obtinerea rsurselor de finantare a investitiilor? Care este activitatea cea mai rentabila?
La mijlocul anilor 1980 apar si sistemele expert - Expert Support Systems (ESS), prin care se valorifica si se prelucreaza cunostintele umane, ceea ce a determinat ca aceste sisteme sa mai fie numite si Knowledge Work Systems. Aceste sisteme pot fi regasite pe orice nivel al conducerii - operativ, tactic, strategic - insuflând astfel opinia ca sistemele expert ar fi doar o extensie a sistemelor de sprijinire a deciziilor.
Tot în aceasta perioada apar sistemele de automatizare a muncii la birou - Office Automation Systems (OAS) care se preocupa de tratarea comunicatiei umane.
n general, sistemul informational al ntreprinderii nu este o constructie uniforma, ci este format din diferite subsisteme ntre care exista anumite relatii. Corespunzator domeniului functional din structura organismului economic n care se utilizeaza, sistemele informationale pot fi grupate conform fig. nr. 1.13.
Principala dificultate a abordarii sistemului informational n functie de compartimentele functionale ale ntreprinderii tine de imposibilitatea trasarii unei granite, fie si aproximative, ntre informatiile aferente fiecarui compartiment. Un exemplu clasic este cel al gestiunii v nzarilor, n care aceleasi date intereseaza compartimentele v nzare-marketing, financiar, contabilitate, personal-salarizare, productie si chiar proiectare. Cea mai mare parte a informatiilor acopera doua sau mai multe compartimente ale ntreprinderii.
Fig. nr.1.13. Structurarea functionala a sistemelor informationale
Contabilitatea constituie exemplul celui mai vechi si mai rasp ndit subsistem informational al ntreprinderii. n aceasta linie de g ndire se ncadreaza si un raport al Asociatiei Americane de Contabilitate (American Accounting Association) care precizeaza ca "... n mod esential, contabilitatea este un sistem informational. Mai mult, ea este o aplicare a teoriei generale a informatiei la problema eficientei gestiunii economice" si o defineste ca fiind "procesul de identificare, masurare si comunicare a informatiei economice pentru a permite judecati si decizii documentate din partea utilizatorilor informatiei" .
Dupa mijloacele utilizate, sistemele informationale sunt clasificate conform tabelului nr. 1.3.
Sarcinile mai putin structurate, gen pregatire si preluare date, revin componentelor manuale sau sistemelor expert. Sistemele informatice clasice au avut în vedere mai ales operatiile repetitive, bine structurate, respectiv prelucrarea datelor, stocarea si gestionarea acestora pentru a furniza informatii pertinente. Ulterior, prin sisteme suport pentru decizii si, mai apoi, prin sistemele expert interpretarea rezultatelor obtinute si, în mod efectiv, luarea deciziilor a facut obiectul integrarii în sistemele informatice.
Dupa categoriile de utilizatori în sistemele informationale pot fi identificate tipurile de sisteme precizate în tabelul nr. 1.4.
Informatiile necesare conducerii sunt n functie de nivelul conducerii si de posibilitatea de structurare a situatiilor decizionale la care managerii trebuie sa faca fata. Spre exemplu, nivelul strategic cere rapoarte mai sumare, ad-hoc, neprogramate si previzioanale, ca si date externe pentru sustinerea planificarii nestructurate si a responsabilitatilor de conducere generala a activitatii. Nivelul operational necesita rapoarte interne regulate, ce contin date detaliate, actuale sau istorice pentru sustinerea contolului structurat al operatiilor cotidiene.
În procesul decizional este necesara atât gestionarea informatiilor istorice, cât si a celor de previziune. Informatiile previzionale ajuta conducerea sa defineasca tendintele viitoare si impactul acestora asupra deciziilor care trebuie adoptate, în timp ce informatiile istorice permit analiza performantelor trecute ale întreprinderii si evaluarea acestora. Totusi, conducerea trebuie sa primeasca nu numai informatii interne; de multe ori sunt foarte relevante si indispensabile informatiile externe. În sfârsit, cerintele informationale ale conducerii depind în mod esential de nivelul de conducere. Astfel, activitatile de conducere pot fi subdivizate pe trei niveluri principale: nivelul strategic, nivelul tactic si nivelul operational. La nivel strategic sunt definite strategiile, politicile si obiectivele de ansamblu ale întreprinderii cu ajutorul unei planificari strategice pe termen lung. Managerii supravegheaza, de asemenea, randamantul strategic al întreprinderii si evolutia sa globala. La nivel tactic sunt elaborate planuri, bugete pe termen scurt si mediu, se definesc politicile, procedurile si obiectivele subunitatilor întreprinderii, sunt stabilite modul de achizitionare si alocare a resurselor. La nivel operational sunt elaborate planurile pe termen scurt. Managerii utilizeaza resursele si executa sarcinile dupa procedurile elaborate cu ajutorul bugetelor si a programelor de productie stabilite echipelor de lucru ale întreprinderii.
Caracteristicile informatiei pe cele trei nivele ale conducerii sunt prezentate în tabelul nr. 1.5.
Fig. nr.1.14. Caracteristicile informatiei pe nivele de conducere
Sursa: O'Brien, Les systemes d'information de gestion, De Boeck Univesity, Montreal, 1995, p. 368
Tabelul nr.1.3. Clasificarea sistemelor informationale dupa mijloacele utilizate
|
Criteriul de clasificare |
Tipuri de sisteme informationale |
Caracteristici |
|
Gradul de formalizare al procedurilor |
Formale |
Informatii structurate, în forma scrisa Corespund evenimentelor repetitive bine analizate Modele de prelucrare bine definite Exemplu: sistemul financiar-contabil Rigoare-stabilitate |
|
Neformale |
Informatii sub o forma oarecare Inexistenta unor reguli precise de prelucrare Exemple: conversatii telefonice, de culise Suplete, rapiditate |
|
|
Gradul de automatizare a procedurilor |
Manuale |
Operatiile sunt asigurate de om, fara a recurge la masini Acceptabile pentru volume mici de date sau pentru sarcini slab definite |
|
Automatizate |
Operatiile sunt asigurate de calculator fara interventia factorului uman Pregatirea sarcinilor apartine însa omului Foarte eficiente daca lucrarile sunt repetitive si de volum mare Se încadreaza aici sistemele informatice clasice |
|
|
Asistate |
Operatiile sunt asigurate printr-un dialog om-calculator Conducerea este asigurata de om dar multe operatii sunt realizate de calculator Se încadreaza aici sistemele suport pentru decizii si sistemele expert |
Sursa: Airinei, D. s.a., Introducere în informatica economica, Editura Sedcom Libris, Iasi, 1999, p.49
Tabelul nr.1.4. Clasificarea sistemelor informationale dupa categoriile de utilizatori
|
Criteriul de clasificare |
Tipuri de sisteme informationale |
Caracteristici |
|
Numarul de utilizatori |
Individuale |
Satisface cerintele unui individ la postul sau de lucru Ex.: Controlul gestiunii prin intermediul unui microcalculator dotat cu software specializat (Excel, Lotus 1-2-3) |
|
Organizationale |
Sistemul este utilizat de mai multe persoane din organizatie Se încadreaza aici aplicatiile financiar-contabile |
|
|
Interorganizationale |
Sistemul este utilizat de persoane apartinând unor întreprinderi diferite Ex.: Prelucrarea comenzilor printr-o retea de calculatoare la care sunt conectati atât furnizorul, cât si clientul |
|
|
Nivelul ierarhic |
Tranzactional |
Este consacrat prelucrarii evenimentelor elementare Reprezinta direct activitatea întreprinderii Ex.: Întocmirea documentelor primare |
|
Operational |
Constituie nivelul cel mai de jos al deciziei în întreprindere |
|
|
Tactic |
Informatiile obtinute reprezinta suportul de nivel intermediar al deciziei Sunt componente esentiale în activitatea de control |
|
|
Strategic |
Suport al deciziei de înalt nivel Probleme complexe si putin repetitive |
Sursa Airinei, D. s.a., Introducere în informatica economica, Editura Sedcom Libris, Iasi, 1999
Exista tipuri de sisteme informationale destinate numai unei anumite categorii de utilizatori, ce se regasesc la un anumit nivel, cum sunt sistemele de prelucrare a tranzactiilor, sistemele de informare pentru conducere si sistemele informationale ale conducerii executive si tipuri de sisteme care sprijina utilizatorii aflati în niveluri diferite sau în departamente diferite, ca sistemele birotice, sistemele de sprijinire a deciziilor si sistemele expert
Tabelul nr.1.5. Caracteristicile informatiilor pe nivele de decizie
|
Caracteristica informatiei |
Nivelul operational |
Nivelul tactic |
Nivelul strategic |
|
Dependenta de informatii interne |
Foarte ridicata |
Ridicata |
Moderata |
|
Dependenta de informatii externe |
Redusa |
Moderata |
Foarte ridicata |
|
Grad de sintetizare a informatiilor |
Foarte redus |
Moderat |
Ridicat |
|
Necesarul de informatii on-line |
Foarte ridicat |
Ridicat |
Moderat |
|
Necesarul de grafice |
Redus |
Moderat |
Ridicat |
|
Utilizarea de informatii în timp real |
Foarte ridicata |
Ridicata |
Moderata |
|
Utilizarea de informatii predictive |
Redusa |
Ridicata |
Foarte ridicata |
|
Utilizarea de informatii istorice |
Ridicata |
Moderata |
Redusa |
|
Utilizarea de informatii de tip "what if?" |
Redusa |
Ridicata |
Foarte ridicata |
|
Utilizarea de informatii exprimate valoric |
Redusa |
Moderata |
Ridicata |
Tab. nr.1.6. Categoriile de sisteme informationale si gradul de sprijinire a procesului decizional
|
Nr. crt. |
Sistemul informational |
Sprijinirea procesului decizional |
|
Sisteme informationale pentru conducere (Management Information Systems) |
Slaba |
|
|
Sisteme informationale pentru conducerea executiva (Executive Information Systems) |
Slaba |
|
|
Sisteme de sprijinire a conducerii executive (Executive Support Systems) |
Slaba |
|
|
Sisteme pentru sprijinirea deciziilor (Decision Support Systems) |
Puternica |
|
|
Sisteme pentru sprijinirea deciziilor de grup (Group DSS) |
Puternica |
|
|
Sisteme de reuniuni electronice (Electronic Meeting Systems) |
Slaba |
|
|
Sisteme de sprijinire a deciziilor la nivel organizational (Organizational DSS) |
Puternica |
|
|
Sisteme expert (Expert Systems) |
Puternica |
|
|
Sisteme de birotica (Office Information Systems) |
Slaba |
|
|
Sisteme informationale organiationale inteligente (Intelligent Organizational Information Systems) |
Puternica |
Sistemul informatic este partea componenta a sistemului informational care asigura prelucrarea rationala si eficienta a datelor ndeosebi cu ajutorul echipamentelor electronice de calcul si, n primul r nd, al calculatoarelor electronice.
Evolutia galopanta a tehnologiilor informatice din ultimii ani a condus la automatizarea unei parti considerabile a sistemului informational care se localizeaza nu numai la faza de prelucrare, ci si la fazele de preluare a datelor si de valorificare a informatiilor obtinute. Astfel sistemul informational devine, din ce n ce mai mult, un sistem informatic , desi nca nu se poate pune un semn de egalitate ntre cele doua tipuri de sisteme deoarece:
n partea formala a sistemelor informationale ram n nca sarcini manuale importante: preluari date, interpretare rezultate etc.;
partea neformala a unui sistem informational ram ne aproape exclusiv manuala;
exista alte instrumente neinformatice care ndeplinesc functii n interiorul sistemului informational: copiatoare, mijloace audio-vizuale, telefaxuri.
Notiunea de sistem informatic este legata de informatizarea activitatii organizatiei, adica de folosirea resurselor informatice pentru organizarea si administrarea informatiilor. Informatizarea transforma sistemele informationale manuale în sisteme informatice prin:
substituirea mijloacelor de lucru (automatizarea sarcinilor);
miniaturizarea echipamentelor, reducerea timpilor de lucru, eliminarea erorilor, prelucrarea unui volum mare de date si distribuirea eficienta a informatiilor;
ameliorarea performantelor prin introducerea sistemelor interactive;
calitatea prezentarii informatiilor;
comunicarea extinsa datorata interconexiunii generalizate.
Un sistem electronic de calcul constituie un ansamblu functional destinat prelucrarii automate a datelor furnizate de utilizatori n scopul obtinerii informatiilor. Pentru realizarea acestui obiectiv, acesta are nevoie atât de echipamente (componentele hardware), cât si de un set de programe (componentele software) care determina prelucrarile care se fac asupra datelor prin intermediul componentelor fizice ale sistemului de calcul.
Componentele unui sistem de calcul pot apartine uneia dintre urmatoarele categorii:
Hardware
Software
Firmware
Hardware-ul reprezinta componenta fizica
a unui sistem de calcul, adica ansamblul de echipamente care
alcatuiesc sistemul de calcul. Ele sunt formate din calculatorul
propriu-zis si
echipamentele periferice si sunt folosite pentru culegerea, stocarea,
prelucrarea, redarea si transmiterea rezultatelor.
Software-ul reprezinta ansamblul de programe
care fac posibila realizarea functiei sistemului de calcul, de
prelucrare a informatiilor, si care constituie suportul logic de
functionare a unui sistem de calcul. Într-o traducere mot ŕ mot,
software-ul înseamna "partea moale"
a calculatorului, spre deosebire de hardware, "partea tare". Componenta software a unui sistem de calcul cuprinde
la rândul ei programe grupate în mai multe categorii, dupa natura
problemelor pe care le rezolva. Comenzile sunt date echipamentelor prin
intermediul unor programe speciale, numite programe de baza
(software de baza).
Ele formeaza
sistemul de operare al calculatorului si sunt memorate
pe suporturi magnetice sau optice, de unde sunt ncarcate
n
memoria interna.
O parte din programe sunt permanent rezidente n memoria interna
si
formeaza
nucleul sistemului de operare. n afara celor doua elemente
pentru realizarea prelucrarilor mai sunt necesare programele de
aplicatii
(software de aplicatii) care sunt specifice problemelor
utilizatorilor si
datelor supuse prelucrarii.
Firmware-ul este componenta de programe încarcate
în memoria fixa ROM de catre producatorul sistemului de calcul.
Aceasta componenta se afla la limita dintre hardware si
software, reprezentând software-ul integrat în partea de hardware. Componenta
firmware a unui sistem de calcul, setul de instructiuni microprogramate
încarcate în memoria fixa ROM, defineste un anumit mod de
functionare si, implicit, de utilizare a sistemului de calcul. Din
acest motiv, firmware-ul trebuie sa fie suficient de redus pentru a nu
particulariza excesiv sistemul de calcul. Prin utilizarea unor memorii cu
citire-scriere nevolatile alaturi de memoria ROM se obtin componente
cu microprogramare dinamica. Aceasta permite adaptarea secventei de
programe fixe din ROM la încarcarea sistemului de operare.
De exemplu, componenta ROM-BIOS a sistemelor de calcul compatibile PC este o componenta firmware realizata prin microprogramare dinamica. Rolul componentei BIOS este de interfata între hardware si software, oferind componentei software functii de baza pentru utilizarea hardware-ului. În acest fel se realizeaza independenta componentelor software fata de caracteristicile hardware specifice sistemului de calcul, eliberând în acelasi timp componentele software de detalii legate de modul de lucru al hardware-ului. Fiind realizata prin microprogramare dinamica, componenta firmware (BIOS) permite modificarea unor parametri de functionare ai PC-ului într-o secventa speciala derulata în timpul procedurii de încarcare a sistemului de operare la pornirea sistemului de calcul.
Termenul de calculator electronic se refera la un sistem de calcul care ndeplineste urmatoarele conditii:
dispozitivele de lucru sunt realizate din circuite electronice;
are memorie interna capabila sa memoreze date si programe;
efectueaza prelucrari n mod automat pe baza unui program.
În functie de procedeul de reprezentare a informatiei si de suportul fizic al informatiei, calculatoarele se clasifica în:
calculatoare analogice;
calculatoare numerice;
calculatoare hibride.
În sistemele de calcul analogice , informatia este codificata sub forma unor marimi fizice (intensitatea curentului electric, tensiunea, etc). Aceasta teorie a dus la aparitia calculatoarelor analogice care au constituit o generatie raspândita pe la mijlocul secolului 20.
Spre deosebire de sistemele de calcul analogice, sistemele de calcul numerice codifica informatia sub forma discreta (numerica). Calculatorul numeric este un sistem fizic care prelucreaza automat informatia codificata sub forma de valori discrete, conform unui program ce indica o succesiune determinata de operatii aritmetice si logice, având la baza un algoritm de prelucrare. Datorita modului de realizare a componentelor constructive si a logicii de functionare a sistemelor de calcul numerice, informatia este reprezentata utilizând baza de numeratie 2. Codificarea binara folosita pentru reprezentarea interna a informatiei în sistemele de calcul determina natura componentelor constructive care actioneaza asupra acesteia. Unitatea elementara de reprezentare a informatiei este cifra binara, care poate lua doua valori: 0 sau 1. Aceasta pozitie binara furnizeaza o cantitate de informatie de 1 BIT. În functie de natura informatiei ce se codifica si de dispozitivele care manevreaza informatia în sistemele de calcul numerice, se utilizeaza mai multe moduri de codificare a informatiei. În toate cazurile însa este vorba de o reprezentare binara a informatiei.
Calculatoarele hibride îmbina procesarea informatiilor reprezentate în forma numerica cu cele reprezentate în forma analogica, comunicarea între componentele discrete si cele analogice ale calculatorului realizându-se prin intermediul convertoarelor analogo-numerice si a celor numerico-analogice.
Dintre aceste trei categorii de calculatoare, de cea mai larga raspândire se bucura calculatoarele numerice datorita avantajelor lor: precizia reprezentarii si prelucrarii datelor, universalitatea claselor de probleme.
Structura unui calculator numeric a fost definita în anul 1945 de catre John von Neumann. Astfel, în proiectul primului calculator cu program memorat, cu prelucrarea secventiala a instructiunilor si datelor, memorate împreuna în aceeasi forma si accesibile în acelasi mod (EDVAC - Electronic Discrete VAriable Computer) sunt precizate urmatoarele componente ale unui calculator electronic: unitatea aritmetica, unitatea centrala de control, unitatea de intrare, unitatea de memorie, unitatea de iesire. Aceasta structura se regaseste, într-o forma sau alta, si la calculatoarele actuale. Se considera ca aceste calculatoare sunt cu arhitectura von Neumann.
În structura unui calculator distingem doua categorii de componente:
unitatea centrala
echipamentele periferice.
UNITATEA CENTRALĂ constituie componenta de baza a sistemului de calcul si este formata din:
unitatea aritmetico-logica (UAL) capabila sa efectueze operatiile aritmetice si logice;
unitatea de comanda si control (UCC) care dirijeaza functionarea ntregului ansamblu, d nd comenzi celorlalte componente.
memoria interna care pastreaza programele si datele în curs de prelucrare.
ECHIPAMENTELE PERIFERICE asigura comunicatia calculatorului cu lumea nconjuratoare. Se disting urmatoarele categorii de echipamente periferice:
echipamente periferice de intrare care permit citirea datelor (introducerea datelor în sistem): tastatura, mouse, cititorul optic
echipamente periferice de iesire cu ajutorul carora se extrag rezultatele sub o forma accesibila omului: imprimanta, ecran de afisare etc.
echipamente periferice de stocare care dispun de unitati de memorie auxiliara capabile sa stocheze, sub o forma direct accesibila calculatorului, mari cantitati de date: unitati de disc magnetic, unitati CD-ROM etc.
echipamente periferice de comunicatie care permit transmiterea datelor la distanta prin intermediul liniilor de comunicatie: cuplor, modem, etc.
Structura de principiu a unui calculator electronic se prezinta astfel:
SHAPE \* MERGEFORMAT
Fig. nr. 2.2. Translatarea programelor prin compilare
Odata pus n format executabil, programul poate fi oric nd ncarcat si pus n executie. Deci, traducerea programului sursa se realizeaza o singura data, iar executia este independenta de fazele anterioare.
Interpretarea presupune traducerea instructiune cu instructiune a programului la fiecare executie a acestuia. De aceea este o modalitate mai putin eficienta dec t compilarea.
Translatorul, ca program, este dedicat unui anumit limbaj sursa si unui anumit tip (familie) de calculatoare. De exemplu:
compilatoare: COBOL, FORTRAN, PASCAL, C.
interpretoare: BASIC.
Programele de aplicatii sunt proiectate pentru a rezolva probleme specifice utilizatorilor. Corespund urmatoarelor domenii de activitate:
contabilitate, gestiune stocuri, gestiune personal etc. Sunt aplicatii caracteristice informaticii clasice care prelucreaza informatii bine structurate.
elaborarea planurilor de investitii, planuri de marketing etc. Sunt aplicatii destinate sprijinirii procesului decizional si opereaza chiar cu informatii semistructurate sau slab structurate.
calcule tehnice: rezistenta materialelor, prelucrari statistice etc.
Un program de aplicatii poate fi realizat, n conditiile concrete ale unei ntreprinderi sau poate fi cumparat "la cheie" de la o anumita unitate specializata. n ultimul caz este vorba de produse-program comercializate. Actualmente, piata produselor program este n plina dezvoltare, at t n privinta software-ului de aplicatii, c t si a instrumentelor software specializate.
Instrumentele software specializate, aparute odata cu microcalculatoarele, permit utilizatorilor sa-si rezolve problemele fara a cunoaste metodele informatice sau limbajele de programare. Sunt mijloace de lucru specifice utilizatorului final. n aceasta categorie se ncadreaza: procesoarele de texte (WordPerfect, Word, AmiPro etc.), programele de calcul tabelar (Lotus 1-2-3, Excel, Quattro Pro etc.), programele de grafica (Corel Draw, Harvard Graphics, PowerPoint etc.) si instrumentele software integrate (Works, Symphony, Microsoft Office, Perfect Office).
Unitatea centrala a calculatorului cuprinde memoria principala, unitatea de comanda si control si unitatea aritmetico-logica. ntre componentele unitatii centrale, precum si ntre acestea si echipamentele periferice se realizeaza permanent schimburi de date si comenzi, mediate fizic de conductorii electrici care vehiculeaza informatia sub forma de impulsuri. Unitatea de comanda si control coordoneaza functionarea ntregului sistem, stabilind legaturi prin schimburi de informatii si transmiterea de ordine si comenzi.
Schema functionala a unui calculator electronic pune n evidenta foarte bine aceste legaturi ( fig. nr. 2.3.).
Fig. nr. 2.3. Schema functionala a unui calculator electronic
Oricare ar fi datele prelucrate, structurate, stocate etc., ele circula n sistem sub forma unor impulsuri electrice ce tranziteaza circuitele. Din ratiuni tehnice, circuitele electronice au doua stari distincte (deschis, nchis; doua nivele distincte de tensiune, etc.). Cele doua stari distincte corespund cifrelor binare 0 si 1. Toate caracterele (alfabetice, numerice, speciale etc.) vor fi reprezentate n sistem sub forma unor combinatii de cifre binare 0 si 1.
Toate componentele calculatorului functioneaza sub supravegherea unitatii de comanda si control, singura capabila sa decodifice instructiunile programelor. Unitatea de comanda si control este legata de celelalte componente prin circuite de comanda prin care circula comenzile tot sub forma impulsurilor electrice. Aceste impulsuri declanseaza sau opresc functionarea unitatilor de intrare-iesire, unitatii aritmetico-logice n functie de comenzile decodificate din programul executat. Instructiunile care formeaza programul de executat sunt preluate prin intermediul unitatii de intrare si stocate n unitatea de memorie. Din unitatea de memorie, instructiunile sunt preluate si decodificate de unitatea de comanda si control. Dupa citirea datelor de intrare si stocarea n memorie, unitatea aritmetico-logica, pe baza ordinelor primite de la unitatea de comanda si control executa operatiile de prelucrare indicate asupra operanzilor identificati tot de unitatea de comanda si control prin adrese. Rezultatele obtinute sunt stocate la adresele indicate n unitatea de memorie. Ulterior, ele pot fi vizualizate sau extrase sub comanda unitatii de comanda si control prin intermediul unitatii de iesire.
Unitatea
centrala cuprinde UCC, UAL si unitatea de
memorie. Schema functionala a unitatii centrale este
urmatoarea:
Fig. nr. 2.4. Schema functionala a unitatii centrale
Memoria principala sau
memoria interna
reprezinta
un dispozitiv capabil sa nregistreze informatiile
pentru a le furniza apoi sub forma impulsurilor electrice unitatii
aritmetico-logice pentru executarea comenzilor primite de la unitatea de comanda
si
control.
n ultimii ani memoriile semiconductoare domina si sunt utilizate la majoritatea arhitecturilor cunoscute. Informatia este memorata folosind circuite care permit sau nu trecerea curentului electric. Aceste memorii sunt volatile si pentru a nu se pierde informatia au nevoie de o baterie de alimentare proprie sau trebuie sa existe, la nivelul întregului sistem de calcul, un program de întrerupere la avaria de alimentare, care face apel la o baterie suplimentara (sursa de putere neîntreruptibila - UPS) pentru salvarea datelor pe un suport de memorie nevolatila. Ele sunt ncadrate n doua categorii, dupa tehnologiile de realizare:
memorii bipolare care utilizeaza circuite integrate LSI, VLSI (Large Scale Integration, Very LSI, Wafer Scale Integration) cu tranzistori bipolari;
memorii MOS (Metal Oxide Semiconductor) bazate pe tranzistori cu efecte de c mp.
Din punct de vedere al memoriei nu este deosebit de importanta natura informatiei memorate, ci modul de stocare si mai ales regasirea acesteia. Fizic, memoria este constituita din elemente care pot avea doua stari stabile: 0 sau 1. Rezulta ca putem defini memoria ca pe o succesiune de dispozitive logice elementare, capabile sa retina fiecare o valoare binara, adica un bit de informatie.
Functional, memoria poate fi privita ca o însiruire de biti care se caracterizeaza prin valoare si prin pozitia (adresa) lor în aceasta secventa. Prin constructia sistemului de calcul, accesul la informatia din memorie se poate realiza la nivelul unui grup de biti numit locatie de memorie. Locatia de memorie este deci unitatea adresabila a memoriei. Fiecare locatie de memorie se caracterizeaza în mod unic prin adresa ei în memorie si prin cantitatea de informatie pe care o poate memora, masurata în numar de biti; de regula este vorba de un numar de 8 biti, adica de un octet sau de 1 Byte (1B).
n memoria interna pot fi reprezentate toate categoriile de date si informatii indiferent de natura (numerice, alfabetice) cu ajutorul codurilor interne de reprezentare (ASCII - American Standard Code for Information Interchange; EBCDIC - Extended Binary Coded Decimal Interchange Code, UNICODE - UNIversal CODE).
Caracteristicile memoriei sunt urmatoarele:
Lungimea cuv ntului este unitatea elementara pentru memorarea si accesarea instructiunilor, operanzilor si adreselor. Ea depinde de tipul calculatorului: 8 biti (la primele microcalculatoare), 16 biti (la primele microcalculatoare IBM-PC), 32 biti, 64 biti
Capacitatea totala a memoriei exprima volumul de informatii care poate fi stocat si se exprima n octeti (bytes) sau multiplii acestora (un octet are dimensiunea de 8 biti si este aproximativ egal cu un caracter), dupa cum urmeaza
1 Kilooctat (Ko) = 1 Kilobyte (KB) = 210 octeti = 1024 octeti;
1 Megaoctet (Mo) = 1 Megabyte (MB) = 220 octeti = 1048576 octeti;
1 Gigaoctet (Go) = 1 Gigagabyte (MB) = 230 octeti;
1 Teraoctet (To) = 240 octeti;
1 Petaoctet (Po) = 250 octeti.
Timpul de acces
Orice acces la memorie este precedat de furnizarea de catre procesor a adresei de memorie, unde se va face operatia de scriere sau citire. Timpul de acces la memorie reprezinta intervalul scurs între momentul furnizarii adresei de catre procesor si momentul obtinerii informatiei. Când memoria este prea lenta în comparatie cu viteza de lucru a procesorului, pe durata accesului la o locatie de memorie apar, pentru procesor, timpi suplimentari de asteptare. Noile tehnologii de realizare a memoriei urmaresc o scadere a timpului de acces, astfel încât memoria sa lucreze sincron cu procesorul, fara a introduce stari de asteptare. Se exprima, de regula, n nanosecunde (1 ns = 10-9 secunde).
Ciclul de memorie este intervalul de timp în care se realizeaza scrierea sau citirea unei unitati de informatie în/din memorie sau intervalul de timp dintre doua operatii succesive de scriere sau citire. Se exprima în microsecunde sau nanosecunde.
Costul memoriei interne este pretul memoriei raportat la capacitatea de memorare si depinde direct de tehnologia utilizata. Utilizarea memoriilor electronice a antrenat o importanta scadere a costului. Ca efect, calculatoarele au putut fi dotate cu memorii principale de capacitate mare.
Din punctul de vedere al accesului si al modului de functionare, memoria interna este structurata n:
memoria ROM;
memoria RAM.
Memoria ROM (Read Only Memory) este folosita pentru memorarea unor functii sistem sau a unor componente specifice echipamentului cu rol în lansarea sistemului de operare (de exemplu BIOS-ul). Contine circuite de memorie al carui continut este programat si nu poate fi schimbat de utilizator. Ele sunt folosite doar pentru citirea informatiilor (înscrise anterior), informatii ce sunt rezidente permanent în cadrul sistemului. Pentru obtinerea rezidentei permanente, memoria ROM trebuie sa fie de tip nevolatil, adica la pierderea tensiunii informatia sa nu fie distrusa.
În mod uzual, în modulele ROM sunt stocate comenzi de initializare si pornire a anumitor componente ale sistemelor de operare, compilatoare, interpretere, etc. De aceea, multe microcalculatoare sunt livrate cu programele de serviciu (BIOS, încarcator, interpretor, etc) încarcate în ROM.
Memoriile ROM au evoluat în timp, prin folosirea tehnicilor speciale de stergere selectiva si reprogramare astfel:
memorii programabile PROM (Programable ROM), care sunt livrate neînregistrate de producator, iar utilizatorul le poate încarca o singura data. Pot fi folosite pentru a înregistra un program specific utilizatorului cu o mare frecventa de utilizare;
memorii de tip EPROM (Erasable PROM), pot fi sterse si reprogramate de catre utilizator, însa stergerea nu poate fi selectiva, operatia distrugând întregul continut al celulei de memorie. Acest dezavantaj este eliminat de memoriile EEPROM;
memorii de tip EEPROM sau E2PROM (Electricaly Erasable PROM) care pot fi atât citite, cat si sterse în mod selectiv si reprogramate de catre sistemul care le utilizeaza.
memoriile EEPROM flash sunt memorii EEPROM speciale care permit scrierea/stergerea mai multor locatii de memorie printr-o singura operatie. Astfel ele sunt mult mai rapide decât memoria EEPROM obisnuita care opereaza cu fiecare locatie de memorie în parte.
Memoria RAM (Random Acces Memory), numita si memorie de lucru, memorie vie, dinamica, asigura stocarea datelor si programelor si constituie memoria de tip volatil, disponibila utilizatorului. Ea caracterizeaza capacitatea unui sistem electronic de calcul. Poate înregistra orice tip de date si este posibila stergerea acestora în scopul reutilizarii.
Fiind o memorie volatila, ea îsi pierde continutul la întreruperea alimentarii cu energie electrica. Fizic, se prezinta sub forma unor placute (module) ce au în prezent capacitati de ordinul megaoctetilor sau gigaoctetilor (exista module de pâna la 2 Go).
Memoriile de tip RAM pot fi statice (SRAM - Static RAM) sau dinamice (DRAM - Dynamic RAM).
Memoriile de tip DRAM sunt
memorii în care, pentru a se pastra informatia, trebuie
restabilita periodic sarcina electrica cu care a fost încarcat
condensatorul circuitului de memorie. Pentru aceasta este necesar un circuit de
reîmprospatare a memoriei. Din acest motiv timpul de acces este mai mare: 60-70 ns. Sunt avantajoase pentru ca
sunt mai ieftine. Mult timp standardul DRAM cel mai utilizat a fost
Memoriile de tip SRAM sunt memorii realizate din circuite bistabile de memorie care pastraza informatia atâta timp cât sistemul este sub tensiune. Ele nu au nevoie de mecanismul de împrospatare (refresh) si sunt mult mai rapide. Timpul de acces este sub 10 ns.
Unitatea aritmetico-logica (UAL) este unitatea de executie care efectueaza operatiile aritmetice si logice asupra operanzilor în conformitate cu o comanda, un cod de operatii, emis de UCC si furnizeaza rezultatul.
La iesire UAL furnizeaza:
rezultatul operatiei;
indicatorii de conditii (paritatea rezultatului, rezultatul egal cu zero) sau indicatorii de eroare (depasirea capacitatii de reprezentare de catre rezultat).
UAL comporta doua tipuri de dispozitive:
dispozitive de lucru, adica dispozitive aritmetico-logice (pentru operatii de adunare, scadere, negatie, reuniune, intersectie, etc.) sub forma unor circuite speciale care combina impulsurile electrice reprezentând informatia sub forma de cifre binare (dispozitiv aritmetic binar, în virgula mobila, zecimal);
componente de stocaj intermediar: registrele ca memorii specializate de capacitate limitata (1, 2 octeti) ce înregistreaza pentru fiecare operatie operanzii si rezultatele.
Unitatea de comanda si control (UCC) constituie "inima" calculatorului si asigura citirea instructiunilor din memoria interna si executia lor. Coordoneaza prin semnale de comanda functionarea tuturor celorlalte unitati ale calculatorului, girând schimburile de informatii între ele.
În principiu UCC cuprinde urmatoarele elemente:
un registru de instructiuni unde se pastreaza instructiunea curenta, citita din memorie, pe toata durata executiei. Instructiunea va specifica de regula, un cod de operatie si una sau mai multe adrese de operanzi;
un registru contor de program care pastreaza adresa de memorie de unde a fost extrasa instructiunea în curs de executie (sau a instructiunii urmatoare din program) si permite înlantiurea instructiunilor;
un decodor de functii capabil sa recunoasca functia definita de instructiunea de executat;
un orologiu (ceas intern) care distribuie, în mod regulat, impulsuri pentru a sincroniza operatiile elementare de efectuat în cursul derularii unei instructiuni;
circuite de comanda care permit elaborarea si transmiterea comenzilor corespunzatoare operatiilor elementare.
Pe baza codului de operatie UCC furnizeaza semnalele de comanda pentru controlul unitatilor de I/E, UM, UAL pe durata fiecarei instructiuni în sincronism cu semnalul furnizat de orologiu.
Prin constructie, UCC este capabila sa interpreteze si sa execute un set de instructiuni care constituie setul de instructiuni elementare al calculatorului.
Dupa numarul de instructiuni implementate si complexitatea acestora, procesoarele se împart în:
Procesoare RISC (Reduced Instruction Set Computation, procesor cu set redus de instructiuni) reprezinta unitati centrale de prelucrare (CPU) la care numarul de instructiuni pe care le poate executa procesorul este redus la minim pentru a creste viteza de prelucrare. Sunt procesoare rapide, dedicate pentru sisteme puternice, servere, cu facilitati multiprocesor;
Procesoare CISC (Complet Instruction Set Computation, procesor cu set complet de instructiuni) reprezinta tipuri de unitati centrale de prelucrare (CPU) care pot recunoaste un set complet de instructiuni, suficient pentru a efectua direct calcule (circa 400 . Sunt cele mai raspândite, regasindu-si aplicabilitatea de la calculatoarele personale pâna la servere.
Procesoare EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing) care permit executarea simultana a mai multor instructiuni (de exemplu, procesoarele Itanium).
Frecventa procesorului înseamna viteza acestuia exprimata în perioade de lucru (cicluri) pe secunda, date de frecventa ceasului intern (tact). Aceasta frecventa se exprima în MHz (Megahertz) sau, la ultimele modele, în GHz (Gigahertz). Daca procesoarelor mai vechi le trebuiau câteva perioade de ceas pentru a executa o instructiune, la ora actuala s-a ajuns la mai multe instructiuni pe o perioada de ceas.
Un calculator electronic executa prelucrari pe baza unui program înregistrat în memoria interna. Programul constituie o secventa de instructiuni, scrisa într-un limbaj de programare care defineste algoritmul de rezolvare a unei probleme.
Pentru a fi executate, aceste instructiuni trebuie sa fie transpuse în codul calculatorului. Se deruleaza astfel operatiile de interpretare sau compilare si editare de legaturi. Instructiunile scrise în limbajul de programare sunt transformate în instructiuni ce corespund setului de instructiuni specific calculatorului.
Instructiunile calculatoarelor numerice contin specificatii referitoare la operatia care trebuie efectuata de catre una din componentele calculatorului, adesea unitatea aritmetico-logica, si specificatii referitoare la adresa unui operand sau a unei instructiuni. În unele cazuri, o instructiune poate contine mai multe adrese: adresa primului operand, adresa celui de-al doilea operand si eventual adresa rezultatului.
Formatul cel mai simplu al instructiunilor cu o singura adresa se prezinta astfel:
m biti n biti
|
COD OPERAŢIE |
ADRESĂ |
Câmpul COD OPERAŢIE specifica una din functiile ce se pot executa de catre unitatile sistemului. Daca acest câmp contine "m" biti, se pot codifica 2m instructiuni diferite care formeaza setul de instructiuni al calculatorului.
Câmpul ADRESĂ specifica o adresa de operand sau de instructiune. Daca acest câmp contine "n" biti se poate opera un spatiu de adresare cu memoria de 2n cuvinte.
Pentru a fi executate, instructiunile trebuie transmise UCC sub forma unor cifre binare (în cod masina). Pentru a simplifica munca programatorilor, câmpurile pentru cod operatie si adresa au fost înlocuite în limbajele de asamblare cu mnemonice (simboluri) care pot fi traduse în mod automat cu ajutorul unui program, numit ansambler.
Limbajele masina si limbajele de asamblare sunt limbaje de nivel redus deoarece ele sunt intrepretate direct de catre calculator. Cu ajutorul lor se scriu programele de sistem necesare exploatarii eficiente a resurselor fizice ale calculatorului. Limbajele de programare evoluate permit scrierea programelor într-un mod apropiat de limbajul natural, dar necesita traducerea în limbaj masina prin compilare sau interpretare.
Orice program, destinat unui calculator, trebuie sa cuprinda numai instructiuni ce corespund setului de instructiuni de baza.
Pentru executia unei instructiuni se parcurg urmatoarele etape (vezi fig. nr. 2.5.)
SHAPE \* MERGEFORMAT
Fig. nr.2.5. Etapele executiei instructiunilor
Instructiunea se încarca în UCC, dupa citirea din MI;
UCC decodifica instructiunea si emite ordinul de pregatire a UAL;
Pe baza adreselor furnizate de UCC se face citirea datelor din memorie în UAL;
UAL efectueaza prelucrarea datelor;
Rezultatul obtinut este plasat în MI.
Schimbul de informatii între componentele functionale ale sistemului de calcul se realizeaza prin intermediul magistralelor unitatii centrale de prelucrare, adica multimea conductoarelor folosite în comun de mai multe unitati functionale pentru realizarea unor sarcini.
Dupa semnificatia semnalelor transmise pe magistrala, acestea pot fi de adrese, de date sau de comenzi, dupa cum semnalele respective reprezinta adrese, date sau comenzi si informatii despre starea unitatilor interconectate.
Transferul de date poate fi realizat în mod paralel (magistrale paralele) sau serial (magistrale seriale). Magistralele paralele transmit toti bitii fiecarui cuvânt concomitent pe mai multe conductoare paralele. Magistralele seriale transmit datele bit cu bit, unul dupa altul, pe un singur canal (doua conductoare).
Majoritatea calculatoarelor moderne folosesc mai multe magistrale. Acestea pot fi interne sau externe. Magistrala interna conecteaza componente interne ale calculatorului la unitatea centrala, iar cea externa, pe cele externe. Exemple de magistrale interne: PCI, PCI-X, AGP, PCI-Express, Hyper Transport. Magistrale externe: ATA, PCMCIA, SCSI, FireWire, Serial ATA, USB.
Legarea unui echipament la magistrala se realizeaza de obicei printr-un conector fizic, numit port si printr-o componenta de interfata, numita adaptor sau controler. Porturile pot fi:
seriale, când datele se transmit bit cu bit pe o singura cale (COM, USB, PS/2)
paralele, când transferul se face concomitent pentru un numar de biti, pe mai multe linii, de obicei 8, 16 sau 32 (LPT)
cu infrarosii (IRDA) etc.
Fig. nr. 2.6. Conectarea echipamentelor
periferice la sistemul de calcul
Arhitectura de baza a calculatorului asigura patru porturi COM (1-4) si trei porturi LPT (1-3). La portul COM puteti conecta tastatura, mouse-ul, un modem extern etc., la cel paralel imprimanta, scanner-ul, unitatea ZIP etc.
În ultimii ani se bucura de popularitate porturile USB (Universal Serial Bus). Treptat se extinde si folosirea porturilor FireWire.
Prin intermediul portului USB se pot conecta pâna la 127 de periferice si nu este necesara oprirea calculatorului pentru a conecta/deconecta un periferic prin acest port. În prezent se utilizeaza mai mult standardele USB 1.1, standard de conectare plug'n'play ce ofera o viteza de transfer maxima de 12 Mb/s si USB 2.0, standard ce ofera o viteza de transfer maxima de 480 Mb/s. Sistemul USB a devenit popular pentru conectarea unor periferice precum: aparate de fotografiat numerice, tastatura, mouse, unitati de discuri flexibile pentru calculatoarele portabile, unitati de memorie flash, scanner si chiar imprimante.
Sistemul FireWire are functii similare sistemului USB, dar este mai rapid si este folosit pentru conectarea perifericelor externe ce necesita viteza relativ înalta de transfer a datelor (se utilizeaza preponderent pentru atasarea echipamentelor video numerice).
Adaptoarele sunt circuite integrate care permit procesorului sa comunice si sa conecteze echipamente periferice. Adaptoarele au rolul de pregatire a informatiei în forma ceruta de magistrala, în cazul preluarii informatiilor de la dispozitivele periferice sau invers. Este posibil ca un adaptor sa controleze mai multe dispozitive periferice de acelasi fel, caz în care adaptoarele au si rol de adresare a dispozitivelor periferice conectate. Spre exemplu, adaptorul SCSI (Small Computer System Interface) defineste o magistrala care poate conecta unul sau mai multe calculatoare cu echipamente periferice. Fiecare echipament periferic trebuie sa posede un controller (o interfata inteligenta locala), iar echipamentele conectate pot fi de tipul: unitati de disc CD-ROM, unitati de banda rapide.
O alta categorie mare de dispozitive care nu fac parte din unitatea centrala de prelucrare, dar care sunt absolut necesare activitatii si fac sa creasca performantele calculatoarelor personale, sunt echipamentele periferice. Ele mediaza schimbul de date si informatii dintre unitatea centrala si mediul extern, asigurând în acelasi timp compatibilitatea formatului de reprezentare a datelor. În functie de modul de exprimare a informatiilor vehiculate de echipamentele periferice se utilizeaza sau nu anumite suporturi, respectiv medii fizice care permit înregistrarea sau vizualizarea informatiilor.
Principalele functii ale echipamentelor periferice sunt urmatoarele:
introducerea datelor, programelor si a comenzilor în memoria calculatorului;
redarea rezultatelor prelucrarilor sub o forma accesibila utilizatorului;
asigurarea supravegherii si posibilitatii de interventie a utilizatorului pentru functionarea corecta a sistemului în timpul unei sesiuni de lucru.
De asemenea, prin intermediul suporturilor de stocare, echipamentele periferice asigura pastrarea datelor si a programelor pe o perioada mare de timp.
Din punct de vedere al functiilor îndeplinite în sistemele de calcul, echipamentele periferice se clasifica în urmatoarele clase:
echipamente periferice de intrare care permit introducerea datelor si programelor în sistem: tastatura, mouse, cititorul optic
echipamente periferice de iesire cu ajutorul carora se extrag rezultatele sub o forma accesibila omului: imprimanta, ecran de afisare etc.
echipamente periferice de intrare-iesire care dispun de suporturi de mare capacitate pentru stocarea datelor si programelor (unitati de disc magnetic, unitati CD-ROM). Ele asigura citirea datelor si programelor stocate în memoria interna, precum si redarea rezultatelor prelucrarii pentru utilizari ulterioare.
echipamente periferice de comunicatie care permit transmiterea datelor la distanta prin intermediul liniilor de comunicatie.
Daca luam în considerare rolul echipamentelor periferice în dialogul om-claculator se pot delimita urmatoarele clase de echipamente periferice:
echipamente periferice de comunicare om-calculator: terminal (ecran+tastatura), mouse, imprimanta, creion optic, digitizor
echipamente periferice de stocare: unitati de banda magnetica, unitati de disc magnetic, unitati CD-ROM etc.
echipamente periferice pentru citirea directa a datelor si informatiilor: cititioare optice de documente, cititoare de coduri bara, cititoare de documente marcate etc.
P na la utilizarea pe scara larga a calculatoarelor programabile prin voce, datele vor trebui nca scrise pe un suport tehnic. Suporturile tehnice sunt medii fizice utilizate pentru preluarea, prelucrarea, stocarea datelor si programelor, precum si pentru redarea rezultatelor.
Din punct de vedere al materialului folosit pentru fabricarea lor:
suporturi din h rtie (cartela perforata, h rtia de imprimanta, banda de h rtie perforata, documente completate cu cerneala magnetica, documente cu caractere stilizate etc.);
suporturi magnetice (banda magnetica, caseta magnetica, discul magnetic, discul flexibil, tamburul magnetic, folia magnetica etc.);
microfilmele;
suporturi optice (discul optic, CD-ROM, CD-R, DVD etc.).
suporturi magneto-optice.
Din punct de vedere al posibilitatii de reutilizare:
suporturi nereutilizabile (ne nregistrabile) care se pot nregistra o singura data (suporturile de h rtie, microfilmele, CD-ROM);
suporturi reutilizabile care se pot utiliza succesiv pentru mai multe nregistrari (suporturile magnetice, CD-RW).
Din punct de vedere al posibilitatii de adresare a nregistrarilor de pe suport:
suporturi adresabile la care accesarea informatiei se face direct, pe baza unei adrese (de exemplu, discul magnetic);
suporturi neadresabile la care accesarea informatiei se face prin parcurgerea secventiala a înregistrarilor si verificarea continutului (banda magnetica, suporturile din h rtie, microfilmul).
Din punct de vedere al utilizarii n sistemul de calcul:
suporturi tehnice de intrare care sunt numai citite (documentele completate cu cerneala magnetica, documente cu caractere stilizate, CD-ROM)
suporturi tehnice de iesire care sunt numai scrise (h rtia de imprimanta)
suporturi tehnice de intrare-iesire care pot fi citite si scrise de sistem (cartela perforata, banda magnetica, discul magnetic, CD inscriptibil, CD reinscriptibil).
Introducerea datelor în sistem se realizeaza în mod obisnuit prin intermediul tastaturii si al mouse-ului.
Tastatura Tastatura reprezinta dispozitivul principal de intrare si permite introducerea de informatii sub forma de caractere, similar cu masina de scris. Prin succesiunea/combinatia de caractere introduse se pot furniza sistemului de calcul atât date, cât si comenzi sau programe. Pe lânga tastele care reprezinta cifre si litere, tastatura contine si o serie de taste "functionale", carora le sunt atasate diferite functii (prelucrari). Aceste functii sunt specifice sistemelor de operare în care este utilizata tastatura.
Drumul parcurs din 1867, când Christopher Latham Sholes a realizat prima tastatura pentru masina de scris, pâna la tastaturile clasice cu 83, 84, 101, 102 sau 104 taste a fost extrem de lung.
Tastaturile se deosebesc prin design, numarul de taste (101-104), tip, functii auxiliare. Cele aparute recent adauga butoane speciale pentru functii specifice domeniului multimedia sau pentru navigarea pe Internet (play/pause/next/prev, control volum, WWW, e-mail), pentru oprirea, pornirea, intrarea în "stand-by" a sistemului etc.
Mouse-ulUn mouse este obligatoriu pentru majoritatea aplicatiilor actuale. Mouse-ul este un echipament periferic de intrare utilizat pentru selectarea rapida a unor optiuni din meniuri sau manipularea unor obiecte de pe ecran (texte sau grafice), în vederea executarii unor operatii. El a fost realizat prima data în 1963 de catre Douglas Engelbart de la Institutul de Cercetare din Stanford. Prima firma care a utilizat mouse-ul, pentru IBM-PC, a fost Mouse System, în 1980; ea a utilizat mouse-ul cu 3 butoane. Firma care a devenit cea mai cunoscuta pe piata, în acest domeniu, este Microsoft, care a utilizat, începând din 1983, mouse-ul cu doua butoane la calculatoarele IBM. Tehnica mouse-ul a fost preluata si extinsa mai ales de firma Apple pentru calculatoarele Macintosh.
Dispozitivul consta dintr-o carcasa si o bila (de cauciuc sau alt material cu aderenta buna) care semnaleaza sistemului, printr-un mecanism electro-optic (format din doi cilindri perpendiculari înzestrati cu câte o fanta), miscarile facute, prin deplasare, pe o suprafata plana, care de obicei este dintr-un material special. Utilizarea butoanelor mouse-ului depinde de produsul informatic.
Daca este instalat driver-ul (programul care asigura interfata cu sistemul de operare) de mouse, odata cu miscarea mouse-ului se misca pe ecran o sageata sau un dreptunghi, numit cursorul mouse-ului, care indica diverse obiecte. Mouse-urile se pot conecta prin cablu la un port (o interfata) special pentru mouse. Variantele moderne de mouse comunica cu calculatorul prin raze infrarosii, cablul de legatura lipsind în acest caz.
Dupa tehnologia utilizata, mouse-urile pot fi mecanice si optice. Mouse-ul mecanic foloseste o bila care se deplaseaza pe o suprafata si care antreneaza doua potentiometre ce traduc miscarile în semnale de control. Mouse-ul optic foloseste un fascicul de lumina pentru a detecta miscarea pe o suprafata si contine doua perechi de led-uri si fotodetectoare. Mouse-ul se deplaseaza pe un suport a carui suprafata este acoperita cu o folie de plastic pe care sunt desenate doua grile suprapuse. Tehnologia radio este din ce în ce mai mult folosita si implementata în dauna clasicelor cabluri.
Mouse-ul poate avea de la doua la sase butoane, putând fi dotat si cu rotita de scroll. El se conecteaza de obicei la unul din porturile seriale ale calculatorului, iar în cazul mouse-ului USB, la un port USB al calculatorului.
Joystick-ul Mouse-urile nu sunt foarte potrivite pentru jocuri si alte aplicatii, acestea necesitând o viteza de reactie mare. Joystick-ul este un dispozitiv de indicare care suporta reactiile instantanee si care interpreteaza rapunsurile independent, nu pe baza miscarilor anterioare, asa cum se întâmpla la mouse. El este un senzor bidimensional care indica pozitia absoluta, raportata la un punct de referinta de pe ecran, adica identifica pozitia într-un plan (stânga-dreapta si înainte-înapoi).
În schema de conectare a calculatoarelor personale, joystickul este legat la PC printr-un adaptor special, numit port pentru jocuri (game port).
Spre deosebire de joystick care indica pozitia în doua dimensiuni, paleta (paddle) specifica pozitia într-o singura dimensiune, pe o linie.
Pentru pasionatii de jocuri auto pe calculator exista volane cu pedale si cu force feedback (dotate cu motoare electrice care produc diverse efecte: blocarea volanului pe o directie în momentul spargerii unei roti, socuri la impact, salturi rapide etc.).
Trackball-ul Mouse-ul unui calculator are nevoie de spatiu în care sa se miste, iar problema care se pune este ca multi utilizatori nu au spatiul necesar pentru un astfel de dispozitiv. Trackball-ul elimina aceste probleme, el fiind un mouse întors cu fata în sus. În esenta, trackball-ul este o bila, deseori de dimensiuni mari, care atunci când este rotita, determina cursorul de pe ecran sa îi urmareasca miscarile. Bila se roteste pe loc si nu are nevoie de spatiu mai mare decât baza dispozitivului - câtiva inci patrati. Exista modele portabile, proiectate astfel încât sa poata fi atasate calculatoarelor - laptop sau notebook, marind dimensiunile acestora doar cu câtiva centimetri.
Ca si mouse-ul, trackball-ul are butoane prin care se indica pozitionarea cursorului în locul dorit. Cele mai multe trackball-uri au doua sau trei butoane actionate prin apasare, cu aceleasi functii de selectie ca si ale mouse-ului. Unele modele au patru butoane, acestea functionând ca doua perechi în oglinda, astfel ca dispozitivul sa poata fi folosit cu orice mâna. Nu exista o pozitie standard a butoanelor, existând modele proiectate astfel încât bila sa fie rotita cu degetul mare, altele pentru a fi actionate cu celelalte degete, alti producatori fabricând trackball-uri care pot fi operate la fel cu oricare deget.
Evaluarea unui trackball se poate face în functie de rezolutie - numarul de pasi pe inci (counts per inch), însa aceste valori nu indica întotdeauna precizia de pozitionare. O rezolutie mai mare înseamna deplasarea mai rapida a cursorului pe ecran, dar reduce controlul asupra pozitiei cursorului. O rezolutie mai mica înseamna ca trebuie sa rotiti bila mai mult ca sa mutati cursorul, dar controlul este mai pecis.
Pentru calculatoarele portabile, proiectantii au pus la punct mai multe dispozitive, dintre care amintim dispozitivul Isopoint, maneta indicatoare si touchpad-ul. Dispozitivul Isopoint, inventat de Craig Culver, functioneaza ca un trackball care foloseste o bara cilindrica în locul bilei. Fiind plasat imediat sub bara de spatiu, dispozitivul are o pozitie ideala pentru a fi manevrat cu unul dintre degetele mari. Maneta indicatoare (pointing stick), realizata de Ted Selker si Joseph D. Rutledge la Centrul de Cercetare Thomas J. Watson al firmei IBM, a fost pentru prima oara folosita pe calculatoarele portabile IBM. Acest dispozitiv este în principiu un joystick miniaturizat, însa nu se misca, reactionând la apasare. Dispusa între literele "G" si "H" de pe o tastatura conventionala, maneta indicatoare poate fi manevrata cu oricare dintre degetele aratatoare, celelalte degete ramânând pe rândul de baza al tastaturii. Spre deosebire de mouse-ul clasic sau trackball, touchpad-ul nu are componente în miscare, nu "aduna" murdarie si totodata limiteaza miscarea. El consta într-o suprafata textila patrata, sensibila la presiune, peste care utilizatorul trebuie sa miste degetul sau sa loveasca usor. Miscarea este considerata translatie a indicatorului pe ecran, iar lovitura este considerata comanda, asemenea butonului apasat al unui mouse. În plus, suprafata se poate programa astfel încât la lovirea diferitelor zone sa se obtina actiuni diferite.
Creionul
opticCreionul optic (light pen) permite desenarea pe ecran prin simpla deplasare a acestui dispozitiv. Utilizând un software adecvat, utilizatorul poate introduce comenzile si anumite date folosind creionul optic.
Digitizoarele asigura transformarea datelor analogice în date numerice. Digitizoarele sunt tipice aplicatiilor de proiectare cu ajutorul calculatorului CAD (Computer Aided Design) si celor de productie cu ajutorul calculatorului CAM (Computer Aided Manufacturing). Cele mai simple digitizoare se prezinta ca o lupa pe o masa de desenat si se apasa un buton în punctele de interes, memorând coordonatele acestor puncte. O implementare particulara a digitizorului este tableta de digitizare, adica o suprafata plana pe care se plimba un creion optic.
Ecranul
tactil Ecranul tactil (touchscren) permite introducerea comenzilor prin apasarea directa cu degetul sau cu un creion special pe ecran. Ecranul tactil are ca domeniu de aplicabilitate echipamentele si terminalele publice (în birouri de turism, banci, aeroporturi, gari) destinate publicului larg, utilizatori care nu sunt familiarizati cu tastatura sau cu introducerea de comenzi.
Sistemele
de recunostere a vocii Preluarea si obtinerea vocala a datelor în si din sistemele de calcul au devenit posibile din punct de vedere tehnic si rentabile din punct de vedere economic pentru multe aplicatii. Sistemul de recunoastere a vocii se bazeaza pe recunoasterea vocala a cuvintelor si transformarea acestora în semnale digitale. Pentru aceasta este necesara instalarea unei cartele vocale în sistem si existenta unui software specalizat. Sistemele de recunostere vocala sunt recomandate în situatiile în care utilizatorii trebuie sa introduca date sau programe si sa aiba în acelasi timp mâinile libere: operatiuni de inventariere, controlul de calitate, preluarea comenzilor telefonice etc. Realizarile în domeniu sunt remarcabile, lideri fiind firmele Dragon Systems si IBM.
Naturally Speaking, programul firmei Dragon Systems reprezinta prima generatie de sisteme destinate dictarii continue pentru Windows si Windows NT. Firma declara ca n timpul dictarii comenzilor si documentelor spre calculator nu mai sunt necesare pauzele ntre cuvinte. Programul are un vocabular activ de 3 0 0 de cuvinte rezident n memorie si un dictionar de rezerva, pe disc, ce contine 2 0 0 0 de cuvinte.
Firma IBM a realizat produse-program pentru vorbirea curenta nca din '96, unul dintre acestea fiind MedSpeak, destinat aplicatiilor din radiologie. Tot firma IBM a pus la punct o tehnologie operationala cu o simpla placa compatibila Sound Blaster, VoiceType care permite câstigarea de timp si ameliorarea productivitatii, furnizând o solutie perfecta pentru persoanele care nu pot sau care nu vor sa utilizeze tastatura. Cuprinde un dictionar de baza de 35000 de cuvinte, la care se poate adauga un dictionar personalizat de pâna la 3 0 0 de cuvinte, iar viteza de dictare este între 70 si 100 de cuvinte pe minut. Avantajele sunt considerabile: nefiind obligati sa privim ceea ce se întâmpla pe ecran, dictarea se poate face foarte bine pe teren sau în masina (un cercetator poate lucra la microscop si dicta simultan rezultatele, un avocat poate sa-si revada dosarele si sa dicteze informatiile corespunzatoare în acelasi timp, fara sa-si ridice privirea de pe documentele sale).
În ceea ce priveste echipamentele periferice de iesire, cele mai frecvent utilizate sunt monitorul si imprimanta, dar se mai pot folosi tabletele LCD, video-proiectoarele, proiectoarele cu LCD.
Monitorul
si placa video Monitorul este un suport de iesire pe care se afiseaza rezultatele prelucrarilor, mesajele pentru utilizator si informatiile despre starea sistemului.
Dupa principiile de functionare exista monitoare cu tub catodic (CRT), monitoare pe baza de cristale lichide (LCD), pe baza de plasma si elctroluminiscente. În ultimii 10 ani, atât tuburile catodice, cât si partea electronica s-au îmbunatatit continuu, imaginile fiind afisate din ce în ce mai bine, mai clare, cu rezolutie si culori mult mai bune. Noi tipuri de monitoare îsi fac aparitia, ecranele plate LCD câstigând din ce în ce mai mult teren, având tendinta de a se impune ca standard de facto.
La monitoarele cu tub catodic, componenta principala, tubul catodic (CRT = Cathode Ray Tube), genereaza imaginea prin bombardarea cu electroni a unui strat de luminofori. Deoarece ochiul uman este sensibil la culorile rosu (R), verde (G) si albastru (B), toate culorile pot fi obtinute prin combinarea acestor culori primare. Imaginea color pe un monitor CRT se obtine prin combinarea a trei imagini : R, G, B.
Monitoarele CRT, cu dimensiunile lor mari, încep sa faca fata din ce în ce mai greu concurentei oferite de monitoarele cu cristale lichide. Acestea ofera avantajul unei calitati mai bune a imaginii, nemaiexistând acea pâlpâire întâlnita în cazul tuburilor catodice care oboseste ochiul. Desigur exista monitoare CRT care la o viteza de reîmprospatare de 85 Hz, nu mai pâlpâie în mod vizibil. Dar la ecranele LCD aceasta pâlpâire nu exista, deoarece rata de reîmprospatare este zero Hz. Reîmprospatarea imaginii se face doar la schimbarea acesteia, dar nu conteaza, fiindca în cea mai mare parte a timpului imaginea sta nemiscata. În plus, aceste monitoare nu emit radiatie electromagnetica si au un consum de energie foarte mic. Unul dintre parametrii cei mai importanti ai acestor monitoare este durata de raspuns (response time) care variaza între 15-30 ms.
Monitoarele pe baza de plasma - GPD (Gas Plasma Display) si PDP (Plasma Display Panel) asigura o imagine calitativa, o rezolutie foarte buna, ecranul nu produce sclipiri ca tuburile cinescop, dar ele sunt monocrome, costisitoare si contrastul imaginii este slab
Monitoarele electroluminescente utilizeaza o pelicula subtire de material special care licareste la trecerea curentului elctric.
Monitorul are urmatoarele caracteristici mai importante: dimensiune, definitie, rezolutie, numar de culori, grad de periculozitate al radiatiilor pe care le emite, numarul de dimensiuni în care sunt afisate informatiile.
Dimensiunea monitorului este caracterizata de marimea diagonalei sale. Valorile tipice sunt de 14 si 24" (inch; 1 inch=2,54 cm). Cele mai raspândite sunt monitoarele de 17", cu tendinta spre cele de 19".
O imagine de pe ecran poate avea între 48 0 0 si 192 0 0 de pixeli. La ecranele obisnuite fiecare pixel este format la rândul lui din trei puncte colorate în rosu, verde, respectiv albastru. Dar aceste puncte sunt atât de mici încât de la distanta culorile lor se compun, rezultând culoarea caracteristica fiecarui pixel. Distanta între doi pixeli alaturati se numeste definitie (dot pitch). Definitia se masoara în milimetri. Cu cât distanta dintre puncte este mai mica, cu atât imaginea este mai clara, fiind mai putin granulata. Valorile tipice pentru definitie sunt de 0,22-0,25 mm.
Rezolutia reprezinta numarul de pixeli care pot fi afisati pe ecran, raportat la cele doua axe. De exemplu, o rezolutie de 800x600 pixeli, înseamna ca monitorul are 800 puncte pe orizontala si 600 de puncte pe verticala. Cu cât rezolutia este mai mare, cu atât imaginea este mai bine definita.
Imaginea obtinuta pe ecran este reîmprospatata la anumite intervale de timp sau mai bine zis de un numar de ori pe secunda. Cu cât acest numar este mai mare, cu atât imaginea obtinuta este mai stabila si mai odihnitoare pentru ochi. Valoarea vitezei de reîmprospatare a afisarii variaza între 60 si 200 Hz. Se recomanda valori mai mari de 85 Hz.
Monitoarele traditionale afiseaza imaginea în doua dimensiuni (2D), dar se fabrica si monitoare 3D care permit afisarea imaginii în trei dimensiuni prin polarizarea luminii si folosirea unor ochelari speciali sau în mod holografic.
Perfectionarea tehnologiilor de fabricatie a redus substantial intensitatea radiatiilor emise de monitor. Monitoarele cu radiatie redusa (Low Radiation) sunt nedaunatoare sanatatii utilizatorului la folosirea lor rationala.
Majoritatea modelelor de monitoare permit reglarea diferitilor parametri prin intermediul unui afisaj ce apare pe ecran (on screen display). Acesta permite ajustarea formei, dimensiunii si pozitionarii imaginii, ajustari ale saturatiei de culoare, ale intensitatii si luminozitatii acestora. În plus, monitoarele moderne sunt de tipul multisync, adica îsi ajusteaza singure proprietatile imaginii, în functie de parametrii semnalului primit.
Pentru a îmbunatati capacitatile multimedia ale sistemelor de calcul, au aparut asa-numitele monitoare multimedia, care sunt dotate cu boxe active si microfon, oferind astfel o alternativa pentru boxele active cumparate separat.
Interfata dintre monitor si unitatea centrala este realizata de placa video. Exista mai multe standarde video care precizeaza rezolutia, numarul de culori si viteza de reîmprospatare a imaginii. De exemplu, VGA (Video Graphics Array) care permite afisarea în 256 culori simultane cu o rezolutie de 640 de pixeli pe orizontala si 480 de linii pe verticala; SVGA (Super VGA)care poate afisa pornind de la 800 de pixeli pe orizontala si 600 de linii pe verticala si ajungând la 1280 de pixeli pe 1024 linii (sau mai mult în functie de performantele monitorului si placii video) în 16256 sau 16,7 milioane de culori afisate simultan (sunt cele mai raspândite la ora actuala), XGA (eXtendend Graphics Adapter) care permite afisarea în 65535 culori cu o rezolutie de 640*480 sau 1024*768 etc. În prezent se utilizeaza doar monitoare din clasa SVGA, XGA si superioare (SXGA - Super XGA, UXGA - Ultra XGA, WUXGA - Widescreen UXGA etc).
Producatori de monitoare sunt Samsung, LG, Sony, Philips, Dell, IBM.
Imprimantele Imprimanta este un suport periferic de iesire care permite tiparirea rezultatelor prelucrarii într-o forma lizibila pentru om. Suportul folosit este hârtia.
Performantele unei imprimante se exprima prin urmatorii parametri:
Rezolutia - determina calitatea grafica a tiparirii si se exprima prin numarul de puncte afisate pe inch (dots per inch - dpi). Exista rezolutie pe verticala (numar de puncte pe verticala) si rezolutie pe orizontala. Nu este obligatoriu ca cele doua rezolutii sa fie egale. La imprimantele laser, de exemplu, rezolutia poate fi de 600, 720, 1200 dpi, la cele cu jet de cerneala de 4800x1200 dpi, 5760x7200 dpi etc, la imprimantele matriceale de 240x144 dpi
Viteza de tiparire- reprezinta viteza de scriere a imprimantei si se masoara n caractere pe secunda (cps) la imprimantele lente si pagini pe minut (ppm) la cele rapide (o pagina contine aproximativ 2000 de caractere); poate fi de la 1 ppm pâna la 50 ppm sau mai mult.
Dimensiunea maxima a h rtiei - este data de formatul h rtiei pe care poate sa scrie imprimanta: A3 (420 x 297 mm), A4 (210 x 297 mm), A5 (148 x 210 mm), B5 (182 x 257 mm) etc.
Memoria proprie - desemneaza capacitatea de memorie de tip RAM atasata imprimantei. Informatiile prelucrate de procesor sunt transmise din memoria interna pe magistrala la imprimanta. Viteza de prelucrare a procesorului este mai mare dec t viteza de tiparire a imprimantei, imprimantele fiind considerate periferice lente. Memoria proprie a imprimantei permite stocarea acestor informatii p na n momentul n care vor fi tiparite, evit nd astfel blocarea magistralei. Capacitatea memoriei unei imprimante laser, de exemplu, poate fi pâna la 416 Mo, dar pentru cele mai simple ea este de 8, 16, 32 sau 64 Mo.
Posibilitatile de extindere a setului de caractere au în vedere atât metode software, cât si metode hardware (prin atasarea unor dispozitive - casete cartridge) care contin seturi suplimentare de caractere.
Dupa modul de realizare a imprimarii, respectiv dupa unitatea de informatie tiparita la un moment dat, imprimantele sunt:
orientate pe caracter,
orientate pe linie,
orientate pe pagina.
Dupa tehnologia de tiparire utilizata, imprimantele sunt:
mecanice, cu caractere selectate,
matriciale,
termice,
cu jet de cerneala,
laser.
Imprimantele cu jet de cerneala si laser reprezinta în pezent cele mai utilizate tipuri de imprimante.
Imprimantele cu jet de cerneala au fost introduse în 1976 de firma IBM. Pentru generarea caracterului este necesara încarcarea si deflexia electrostatica pe verticala a picaturilor de cerneala. Caracterul este generat coloana cu coloana. Ele necesita un sistem complex de circulatie a cernelii. În functie de viteza se obtin diferite calitati ale imprimarii. Tiparirea se poate face si în mai multe culori. Imprimantele cu jet de cerneala se produc în mai multe variante: cu jet continuu, cu jet intermitent, cu picaturi comandate. Principalele avantaje sunt pretul scazut fata de cele laser, lipsa totala a zgomotului si calitatea deosebita a imprimarii. Principalele dezavantaje sunt legate de calitatea deosebita care se cere hârtiei si cernelii, precum si fiabilitatea destul de scazuta.
Imprimantele laser, numite si imprimante optice sau imprimante xerografice sunt cele mai raspândite în prezent pentru ca sunt rapide, fiabile si asigura o buna calitate a tiparirii. Ele folosesc pentru realizarea imprimarii un suport intermediar, acoperit de o suprafata fotoconductiva. Functionarea lor este similara unui dispozitiv de copiere. O raza laser este dirijata catre un tambur rotund, producând încarcarea electrica a unui sablon de particule. În miscarea sa, tamburul preia un praf încarcat electric numit toner. Acesta adera la foaia de hârtie si creeaza textul sau imaginea corespunzatoare. Imprimantele laser au o rezolutie foarte buna, viteza mare de lucru, fiabilitate sporita si preturi accesibile.
În prezent, producatorii de hardware se orienteaza spre realizarea unor echipamente care încorporeaza mai multe periferice (imprimanta laser, scaner, copiator, fax).
Plotter-ulPlotter-ul (echipament de trasat) este un dispozitiv periferic care poate genera o imagine grafica pe un suport material (de obicei hârtie, calc sau film). El poate trasa linii continue, în timp ce imprimantele pot simula liniile prin tiparirea apropiata a unei serii de puncte. Trasoarele multicolore folosesc penite diferit colorate pentre trasarea desenelor color. De obicei, trasoarele sunt mult mai scumpe decât imprimantele si sunt folosite în proiectarea asistata de calculator (CAD) si în programele de prezentare grafica, unde precizia este foarte importanta.
Printre caracteristicile importante ale plotter-ului se numara:
precizia cu care deseneaza;
dimensiunea maxima a hârtiei pe care poate desena;
setul de instructiuni pe care le poate executa;
rezolutia.
Sistemul
COM (Computer Output Microfilm)Sistemul COM este des utilizat în arhivele de mari dimensiuni sau în marile biblioteci. Sistemul este conectat la calculator si permite transpunerea imaginilor pe microfilm direct, pe masura ce sunt generate sau off-line, de pe benzi magnetice care sunt pregatite în prealabil.
Tabletele
LCDTabletele LCD sunt dispozitive realizate în tehnologia LCD (Liquid Cristal Display) care se racordeaza la iesirea spre monitor a unui calculator si se plaseaza deasupra unui retroproiector obisnuit. Ele sunt alcatuite dintr-o matrice de celule LCD, celule care lasa sa treaca o cantitate variabila din lumina emisa de lampa retroproiectorului, afisând astfel pe ecranul retroproiectorului imaginea la nivel de pixel existenta pe ecranul calculatorului.
Dupa gama coloristica redata, tabletele LCD pot fi alb-negru, cu nuante de gri sau color.
Video-proiectoarele Video-proiectoarele sunt dispozitive de afisare pentru proiectia unor imagini video pe un ecran mare pentru un grup mai mare de persoane. Dimensiunea ecranului de proiectie (1,5-7 m) se coreleaza cu puterea sursei luminoase (500-2300 lumeni) si cu distanta la care se proiecteaza.
Video-proiectoarele se bazeaza pe doua tehnologii de afisaj: una presupune existenta a trei tuburi catodice, de înalta luminozitate si cu distanta focala mica si alta utilizeaza trei matrici LCD, plasate în fata unei surse de lumina puternice (lampa cu halogen) pentru proiectarea secventelor video dupa principiul afisarii diapozitivelor sau filmelor.
Camera
video Nevoia de comunicare si informatie este o trasatura caracteristica a omului, dar pentru o comunicare eficace si rapida este nevoie de tehnologie. Pentru aceasta, Internet-ul este mediul perfect, dar pentru a-l exploata optim trebuie sa ai la dispozitie o baza tehnologica solida. Cum ai putea însa sa desfasori o videoconferinta fara o camera de luat vederi? Ea este esentiala când ai nevoie de comunicare video.
Camera video are rolul de a prelua informatia luminoasa a fiecarei secvente video captate, de a o transforma în informatie electrica pe care o va aduce apoi într-o forma standard, ceruta pentru un semnal video. Astfel, camera video descompune fiecare secventa video într-o succesiune de imagini fixe, iar fiecare imagine fixa este descompusa pe linii orizontale, iar în cadrul liniei, pe puncte individuale. Elementul cheie al camerei video este captatorul video, un dispozitiv de transfer de sarcina, CCD (Change Coupled Device).
Semnalul video captat este fie furnizat în sistem RGB pentru a fi preluat de calculator, fie este prelucrat pentru sistemele PAL, NTSC sau S-video.
În alegerea unei camere video trebuie avuti în vedere urmatorii parametri: rezolutie, sensibilitate la lumina, diafragma, zoom, nivel de profunzime, raport zgomot/semnal util.
Placa
de captura si numerizare video Placa de captura video (video capture card) permite înregistrarea de imagini cu ajutorul calculatorului. Placile de captura video pot fi utilizate pentru captarea imaginilor statice sau a cadrelor, caz în care functioneaza ca pelicula dintr-un aparat de filmat si pentru captarea de filme întregi, caz în care calculatorul este legat la televizor, la un video-recorder sau la o camera video.
Pentru digitalizarea semnalului video analogic se folosesc video digitizoarele care utilizeaza un convertor analogic-digital, preluând un semnal video de la un aparat video sau de la o camera TV.
TV tuner-ul se prezinta sub forma unei placi de extensie care realizeaza transformarea semnalului TV (NTSC, PAL sau SECAM) în semnal digital si invers, putându-se astfel prelua si înregistra pe calculator secvente video si imagini statice din emisiunile TV, dar si folosirea monitorului calculatorului pentru urmarirea canalelor TV si a teletextului. TV tuner-ele sunt fabricate în mai multe variante: variante externe (TV-Box) care trimit semnalul decodat în intrarea video a placii grafice, variante built-in în placa grafica, variante care sunt extensie a placii video etc.
Pentru ascultarea posturilor de radio ce emit în banda de frecventa FM, în configuratia calculatorului personal poate fi încorporat un FM tuner care faciliteaza auditia acestor emisiuni.
Camera
foto digitala Pâna nu demult era necesar un echipament sofisticat pentru a realiza cu calculatorul o prezentare de diapozitive: filmele trebuiau developate, dupa care utilizatorul introducea imaginea în calculator cu ajutorul scanner-ului sau prin citirea unui Photo-CD în unitatea CD. Aceasta necesita atât un efort financiar considerabil, cât si timp foarte mult.
În prezent exista camere foto care permit cuplarea directa cu calculatorul printr-o interfata standard. Ele permit, imediat dupa apasarea declansatorului, preluarea directa a imaginilor, în diverse programe sau aplicatii, pe calculator, sau, pur si simplu, tiparirea pe hârtie. Camerele digitale nu au nevoie de film foto, ele stocheaza pozele electronic. Astfel, imaginile se pot transfera direct pe calculator si aici se pot prelucra dupa dorinta.
În locul în care este pozitionat filmul în aparatele clasice, camerele digitale au înglobate senzori CCD (Changed Couple Device), care se folosesc de altfel si la scannere si camere video. Subiectul ce se doreste a fi fotografiat este proiectat prin obiectiv, iar mii de fotodiode sensibile la lumina, aflate pe cip-ul CCD, preiau informatia si o descompun într-o multime de pixeli. Numarul acestor pixeli hotareste rezolutia camerei foto, ceea ce este important pentru prelucrarea si tiparirea ulterioara.
Pentru stocarea imaginilor în camerele digitale sunt folosite cardurile de memorie flash, cum sunt CompactFlash si Smart Flash.
Cititorul
de bare de cod se utilizeaza în registratoarele
de casa ale marilor magazine sau în biblioteci, fiind format dintr-un
ansamblu de citire, emisie/detectie a intensitatii luminoase.
Preturile (în cazul caselor de marcat) sunt marcate prin niste bare
de diverse dimensiuni si nuante de la alb la gri si apoi la
negru. Avantajul acestor sisteme este simplitatea utilizarii lor si
faptul ca în sistemele tranzactionale intense, cum ar fi casieriile
marilor magazine nu mai trebuie tastat pretul. Pentru siguranta,
aceste sisteme sunt legate de tastaturi, ca în caz de indecizie, sa se
poata tasta datele.
Cititorul
de caractere scrise cu cerneala magnetica
(MICR - Magnetic Ink Character Recognition). Caracterele se imprima cu o
cerneala speciala continând oxizi de fier. Trecând documentul
sub un câmp magnetic puternic, acesta se magnetizeaza. Trecând apoi
acelasi document sub un cititor de caractere magnetice, caracterele sunt
recunoscute de cititor. Aplicatiile principale ale acestui sistem sunt în
domeniul bancar. Aici, contul, suma disponibila, precum si alte
informatii sunt introduse si decodificate de aceste dispozitive. Documentele
magnetice sunt din ce în ce mai raspândite.
Scanerul este un
dispozitiv care permite introducerea în sistem a textelor si imaginilor
grafice prin simpla scanare a documentului original, evitându-se astfel
introducerea textului cu ajutorul tastaturii. Scanerul detecteaza diferentele
de stralucire a unei imagini sau a unui obiect, folosind o matrice de
senzori. În majoritatea cazurilor, scanerul foloseste o matrice
liniara de asemenea senzori, de obicei dispozitive cu cuplaj de
sarcina (CCD - Change Coupled Devices, dispozitive care transforma un
semnal luminos în semnal electric), de ordinul sutelor pe fiecare inci, întinse
pe o banda îngusta pe toata latimea celei mai mari
imagini care poate fi scanata.
Imaginea sau textul se preia sub forma unui anumit numar de puncte. Procedeul se numeste digitizare. Suprafata de scanat se vizualizeaza pe toata latimea scanner-ului cu un tub luminiscent. Lumina reflectata va fi preluata de o serie de diode laser si de fotodiode care înregistreaza diferentele luminos-întunecos si le convertesc într-o combinatie binara.
Exista o mare varietate de scanere: scanere manuale (hand scanner), scanere plane (flat-bed scanner), scanere cu tambur (drum scanner), scanere video, scanere pentru diapozitive. Diferenta dintre ele este data de modul în care acestea deplaseaza senzorii în raport cu imaginea scanata. Aproape toate tipurile impun deplasarea mecanica a senzorilor peste imagine, dar sunt si scanere care folosesc tehnologia video.
Dupa ce a fost citita cu scanerul, imaginea poate fi prelucrata cu ajutorul calculatorului: marita, micsorata, colorata, rotita, suprapusa cu alte imagini etc.
Scanerul este caracterizat de urmatoarele elemente:
Posibilitatea de producere a imaginilor color - În acest sens, scanerele sunt grupate în scanere color si scanere monocrome (scanere cu tonuri de gri). Pentru multe aplicatii scanarile monocrome sunt suficiente (de exemplu, daca doriti sa scanati texte în vederea recunoasterii optice a caracterelor sau în vederea editarii unor publicatii atunci când rezultatele urmeaza sa apara alb-negru).
Rezolutia reprezinta numarul de puncte pe inci pe care le poate citi scanerul. Cu c t rezolutia este mai mare, cu at t imaginea scanata va fi mai apropiata de cea reala. Un scanner cu posibilitati minime începe de la 300 de puncte pe inci si avanseaza în trepte uniforme cum ar fi 1200, 2400, 3600, 4800 de puncte pe inci, dar sunt si scannere de pâna la 19200 dpi.
Viteza de scanare - Aproape toate scanerele moderne sunt echipamente cu trecere unica, ele având o singura sursa de iluminare ce se bazeaza pe filtrele elementelor fotodetectoare pentru sortarea culorilor. Scanerele cu trecere unica pot sa opereze aproape la fel de repede ca si modelele monocrome, desi transferarea imaginilor de dimensiuni mari ce masoara zeci de megaocteti dureaza mai mult decât transferarea de imagini monocrome, de trei ori mai mici. Viteza de scanare poate fi de 1-60 pagini pe minut;
Domeniul dinamic reprezinta domeniul de culori (sau numarul tonurilor de gri de la negru la alb) pe care le poate distinge un scaner. Modalitatea obisnuita de exprimare a domeniului dinamic este profunzimea, adica bitii necesari pentru codificarea numarului maxim de culori. Scanerele obisnuite pot distinge 256 (8 biti), 1024 (10 biti) sau 4096 (12 biti) de niveluri de stralucire în fiecare culoare primara. Ultimele modele au o adâncime de culoare de pâna la 48 de biti.
Posibilitatea de recunoastere a caracterelor de text, transformându-le în text, nu în imagini Imaginea scanata este memorata initial în format grafic. Pentru prelucrarea ulterioara cu un procesor de texte trebuie transformata într-un format text. Se foloseste un software specializat OCR (Optical Character Recognition). Se pot recunoaste bine literele foarte clare, scrise de obicei cu masina de scris sau cu imprimanta. În cazul scrisului de mâna recunoasterea textului este mult mai dificila. Primele programe OCR foloseau o tehnica numita corespondenta matriceala. Calculatorul compara mici portiuni din imaginea pe biti cu modele stocate într-o biblioteca în cautarea caracterului care semana cel mai mult cu modelul de biti scanat. Majoritatea sistemelor OCR actuale se bazeaza pe corespondenta caracteristicilor. Aceste sisteme nu se limiteaza la comparare, ci analizeaza fiecare model de biti scanat.
Sunt larg recunoscute scanerele firmei Hawlett-Packard (ScanJet 4670, ScanJet 4850, ScanJet 7650, ScanJet 8200 etc.).
Placa
de sunet Aparitia si dezvoltarea aplicatiilor multimedia a determinat echiparea microcalculatoarelor cu placi de sunet care permit cuplarea unor echipamente de înregistrare a sunetelor (microfon) sau de redare a acestora (difuzor, boxe). Prin intermediul unui software specializat se poate realiza editarea, redarea sau înregistrarea sunetelor în fisiere.
Numerele din calculator sunt considerate digitale, iar undele sonore sunt considerate analogice. Ca urmare, calculatorul nu poate întelege si reproduce undele sonore. Pentru a înregistra si reda mesajele audio, placa de sunet contine convertizoare de tip analogic-digital si digital-analogic care realizeaza conversia semnalului electric în cod numeric si invers.
Placile de sunet sunt folosite pentru redarea sunetelor si a muzicii, ca parte a aplicatiilor multimedia, pentru a înregistra sunete MIDI si waveform, dar si pentru recunoasterea vocii. Conform standardului MPC, o placa de sunet trebuie sa aiba, în configuratia minimala, o intrare pentru microfon, o interfata MIDI, capabilitate CD-audio, un sintetizator FM si capacitatea de a reda muzica digitizata si voce. Trebuie avuta în vedere si compatibilitatea cu Sound Blaster, în special când se doreste utilizarea MPC si pentru jocuri pe calculator.
Popularitatea tot mai larga a aplicatiilor multimedia în ultimii ani a condus la dezvoltarea mai multor tehnologii de producere a placilor de sunet si la cresterea competitiei între producatorii acestor echipamente. Ca urmare a acestei tendinte, placile de sunet au devenit din ce în ce mai sofisticate, pretul lor fiind în continua scadere. Diferentierea calitativa între placile de sunet actuale se face în functie de capacitatea acestora de a reda si înregistra sunetele. Parametrii care determina performantele placilor de sunet sunt: rata maxima de esantionare si rezolutia placii. Rata de esantionare indica de câte ori pe secunda se va lua o proba din semnalul audio, iar rezolutia indica numarul de biti disponibili pentru valoarea preluata. Rata de esantionare poate fi, de exemplu, de 11 kHz pentru vorbire, 44,1 KHz pentru semnalele provenite de la CD-player, de 48 KHz pentru DAT (digital audio tape). Rezolutia este cuprinsa, de exemplu, între 0 si 255 de biti la placile de sunet pe 8 biti si între 0 si 65535 de biti la placile de sunet pe 16 biti.
Placile de sunet mai ofera si o serie de functii importante de control pentru operatiile de creare si redare a unor fragmente muzicale. Circuitele de mixare din placa de sunet au rolul de a controla volumul pentru fiecare din sursele de semnale la care este conectata placa.
Pentru redarea sunetelor, placile de sunet utilizeaza doua tehnologii: sinteza FM si sinteza wavetable (spectru de sunete). Sinteza FM vine de la frequency modulation (modulatia în frecventa), adica manevrarea frecventelor pentru a le transmite la difuzoare. Sunetele create de placa de sunet nu seamana cu cele create de instrumentele muzicale, muzica produsa în acest mod tinzând sa sune artificial. La tehnologia wavetable, placa de sunet creaza sunetul, pe baza unor înregistrari ale muzicii unor instrumente, sunetele fiind mai aproape de realitate; ea cauta instrumentul potrivit într-un spectru de sunete si creaza sunetul instrumentului cerut, pe baza mostrei de sunet existente.
Standardul care s-a impus în lumea PC-urilor este Sound Blaster, dezvoltat de firma Creative Labs. Modelele initiale lucrau pe 8 biti, iar rata de esantionare atingea 15 kHz. Au urmat modele perfectionate. Spre exemplu, modelul Sound Blaster Audigy 2 lucreaza pe 24 biti cu 192 KHz în stereo si 96 KHz în 6,1 canale. Audigy 2 poate captura si reda cele mai fine detalii ale sunetului folosind specificatii tehnice de ultima ora, dispune de tehnologia EAX Advanced HD care ofera realism audio fara precedent în jocuri, filme sau muzica, prin reverberatii, trecere realista între medii audio virtuale, procesarea simultana a mai multor efecte audio. Utilizatorii de calculatoare personale care dispun de o unitate DVD-ROM vor putea utiliza Sound Blaster Audigy 2 pentru a experimenta înregistrari DVD-Audio de o calitate uimitoare. Sound Blaster Audigy 2 ofera un exceptional raport semnal zgomot de 106dB si este singura interfata de sunet care a primit certificare THX, pentru sunet surround pe 6.1 canale, specific coloanelor sonore Dolby Digital EX din filme sau jocuri. Acest standard adauga o incinta acustica suplimentara, centru spate, pentru realism îmbunatatit în pozitionarea 3D audio.
În rândurile ce urmeaza sunt prezentate tehnologiile de ultima ora din domeniul placilor de sunet.
DVD-AUDIO
Singura solutie destinata calculatoarelor personale care permite suport pentru rezolutia avansata audio oferita de fidelitatea pe 24 biti cu 192KHz în stereo si 96KHz în 5.1. Ca termen de comparatie CD-ul Audio ofera 16 biti cu 44,1KHz.
Audio Advanced HD pe 24 biti
Cea mai buna calitate întâlnita la un Sound Blaster, rivalizând aparatura profesionala de casa în muzica, jocuri sau filme. Procesarea audio pe 24 biti, în muzica, filme si aplicatii multimedia asigura cea mai ridicata calitate sunetului.
Certificare THX
Audigy 2 este prima si singura placa de sunet certificata pâna în acest moment ca fiind conforma cu testele de calitate si performanta impuse de cunoscuta companie THX. Compania americana a certificat pâna acum sali de proiectie (cinematografe) si aparatura profesionala audio.
Sunet pe 6.1 canale
Experienta audio multi-canal îmbunatatita pentru MP3-uri, CD-uri, jocuri 3D cu suport DirectSound si filme Dolby Digital EX. Audigy 2 sporeste imersiunea experientei audio cu directionalitate si perceptie ambientala îmbunatatite oferite de canalul suplimentar amplasat centru / spate. Dolby Digital prevede 5.1 canale prin incinte: fata si spate (stânga si dreapta), subwoofer si central fata.
Creative MediaSource
Aplicatie pentru redarea de fisiere audio, cu caracteristici superioare pentru gestionarea bazei de date cu muzica: cautare, control automat al volumului si reducerea zgomotului de fond.
Înregistrare/redare audio cu
specificatiile 24 biti/96 KHz
Audigy 2 poate captura si reda cele mai fine detalii ale sunetului folosind specificatii tehnice de ultima ora. Suportul MIDI extins este oferit de latenta redusa de 2 ms.
EAX ADVANCED HD
Tehnologie care ofera realism audio fara precedent în jocuri sau la rularea unui fisier audio prin reverberatii, trecere realista între medii (pestera ŕ încapere din lemn), putere de procesare a mai multor efecte audio simultan.
Microfonul
si difuzoarele
Puntea dintre lumea electronica a datelor audio (analogice si digitale) si lumea mecanica a sunetelor este realizata de traductoarele acustice: microfonul care converteste sunetele în semnale audio si difuzoarele ce realizeaza conversia semnalelor audio în sunete. Toate placile de sunet au intrari pentru microfon care permit înregistrarea de voci în mediul digital. Astfel, se pot folosi transcrierile digitale ale vocii pentru a le încorpora în prezentari multimedia sau pentru a realiza diverse adnotari vocale în foi de calcul sau în alte fisiere. Pentru a crea sunete care pot fi auzite, calculatorul are nevoie de difuzoare.
Difuzoarele de frecventa joasa (woofer) opereaza la cele mai joase frecvente (mai mici de 150 Hz), iar cele de frecventa înalta (tweeter) lucreaza cu frecvente asociate sunetelor ascutite (de la 2000 Hz în sus). Difuzoarele subwoofer extind posibilitatile de producere a frecventelor joase ale unui sistem de sunet dintr-un calculator. Difuzoarele pot fi active, când includ un amplificator sau pasive atunci când nu au un astfel de dispozitiv.
În prezent se produc si sisteme dotate cu difuzoare plate, fabricate dupa o noua tehnologie care ofera o senzatie de realitate incredibila.
Una din problemele actuale în domeniul informatic este si cea a stocarii si regasirii informatiei, aparitia unor suporti de informatii de mare capacitate impulsionând evolutiile din domeniu.
La începutul anilor '90, PC-ul era echipat cu un hard disc de 100 MB si o unitate de discheta de 1,44 MB. Astazi s-a ajuns pâna la 400 GB pe hard disc, dar alaturi de acelasi batrân floppy de 1,44 MB. Cum a supravietuit acesta din urma? Alternativele au existat. Câteva echipamente (Iomega Zip, LS-120 SuperDisk sau Syquest EZ Flyer) au fost puse la încercare pentru a înlocui acest floppy de neînlocuit. Sony realizeaza un echipament HiFD la 200 MB, care este citit de drivere interne sau externe noi.
În prezent sunt destul de multe tehnologii de stocare pe disc de calitate, având si un randament atractiv pe piata. CD-ul cu posibilitate de rescriere este aproape cel mai raspândit format, desi doar pe termen scurt. Unitatile CD-RW nu mai sunt astazi o noutate. În urmatorii ani, mai toate PC-urile care vor fi vândute vor citi de pe DVD-ROM Cu certitudine, exista un aspect de care nu trebuie sa ne temem în privinta unitatilor de stocare: puterea de înmagazinare a datelor va creste ametitor de repede.
Dupa modul de înregistrare, suportii se împart în suporti ce folosesc informatia analogica (aici se încadreaza casetele video, videodiscul - Laser Disc, benzile de magnetofon) si suporti de informatie numerica (digitala). Suportii de informatie numerica pot fi suporti de informatie digitala neinformatica (CD-audio, Mini Discul, lansat de Sony în 1992, Rotary Digital Audio Tape, Digital Compact Cassette) care lucreaza cu informatie numerica, dar nu sub forma de fisiere în sens informatic si suporti de informatie numerica informatizata, reprezentati de CD-ROM si variantele descinse din acesta, CD-I (Compact Disc Interactive), CDTV (Commodore Dynamic Total Vision), Photo CD, Video CD.
Pentru memorarea unor volume mari de date, care sa poata fi regasite rapid se folosesc echipamente periferice care utilizeaza n esenta suporturi magnetice.
Din punct de vedere al accesibilitatii, suporturile magnetice se împart în doua categorii:
suporturi magnetice adresabile (discuri magnetice);
suporturi magnetice neadresabile (benzi magnetice).
Discuri magnetice si
unitati de discuri magneticeÎn configuratia actuala a calculatoarelor discul magnetic este cel mai utilizat. Unitatile de discuri magnetice sunt echipamente periferice care mediaza schimbul de date si informatii între suport (disc magnetic) si sistemul de calcul.
Datele sunt nregistrate pe disc sub forma unor octeti memorati ca siruri de cifre binare (zone magnetizate si nemagnetizate). Aceste siruri sunt asezate circular, de-a lungul pistelor. Pistele pe discurile magnetice sunt circulare si concentrice (formatul CAV), corespunz nd unei pozitii a capului de citire- nregistrare. Prin conventie, pistele sunt numerotate, începând cu zero, de la marginea exterioara a discului. O portiune dintr-o pista se numeste sector. Sectorul este unitatea fundamentala de memorare a informatiei pe disc. Sectoarele sunt numerotate începând cu cifra 1; sectorul 0 este rezervat pentru identificare, nu pentru stocare. Numarul de octeti pe sector depinde de tipul discului, dar n general este o putere a lui 2, adica 128, 256, 512, 1024... O discheta de 3,5 inch de 1.44 Mo, de exemplu, are 80 piste/fata, 18 sectoare/ pista, 512 octeti/sector. Discurile dure au un numar variabil de fete si piste, n functie de performantele discului. Capacitatea sectoarelor cea mai des întâlnita în industria hard-discurilor pentru calculatoarele personale este cea de 512 octeti/sector. Un sector poate fi accesat direct dupa adresa de sector, determinata de numarul pistei si numarul sectorului de pista.
Un alt concept vehiculat mult este cel de cilindru, respectiv cilindru virtual. Prin cilindru virtual se ntelege ansamblul pistelor pe un echipament cu mai multe discuri care pot fi accesate fara a misca capul de citire- nregistrare. Altfel spus, cilindrul este ansamblul pistelor care corespund unei pozitii a capetelor de citire- nregistrare de pe toate pistele. Un floppy disc cu doua fete are un numar de cilindri egal cu jumatate din numarul pistelor.
Discurile magnetice se clasifica dupa mai multe criterii:
dupa capetele de citire/înregistrare;
dupa modul de grupare;
dupa materialul din care sunt facute, etc.
Dupa capete sunt:
discuri cu capete fixe, la care capetele sunt fixate;
discuri cu capete mobile, la care capetele se misca solidar, câte unul pe fiecare fata.
Dupa modul de grupare:
discuri amovibile (care se pot grupa în pachete);
discuri inamovibile, care sunt independente, deci nu se grupeaza în pachete.
Dupa materialul din care este facut discul, avem:
discuri dure, la care platanele sunt facute dintr-un material dur, de obicei dur-aluminiu;
discuri flexibile, la care discul este realizat din material plastic.
Corespunzator tipurilor de suport, unitatile de discuri magnetice se clasifica în:
unitati de disc flexibil (floppy discuri);
unitati de disc hard (dur sau Winchester);
unitati de disc amovibil (Jaz, Zip, SyQuest).
Discul flexibilDiscul flexibil reprezinta suportul clasic de stocare la microcalculatoare.
Unitatile de disc flexibil (floppy disc) sunt folosite pentru a înregistra date pe dischete care apoi vor putea fi citite pe acelasi tip de unitate. Discul flexibil a fost creat n 1967, n laboratoarele IBM din San Jose de un colectiv condus de Allan Shugart.
Unitatea de disc flexibil are în structura urmatoarele componente:
doua capete de citire/înregistrare, pentru a utiliza ambele fete ale dischetei;
un dispozitiv de actionare a capetelor;
un motor de antrenare a dischetei (360 rot/min);
un bloc de comanda care asigura coordonarea functionarii componentelor si supervizarea operatiilor de citire/scriere.
Dischetele sunt folosite pentru pastrarea programelor si a fisierelor de date de mici dimensiuni, pentru arhivari, precum si pentru transferul de diferite date si programe între calculatoare. Ele nu necesita conditii speciale de pastrare, dar este indicat sa fie pastrate în locuri ferite de actiunea unor câmpuri magnetice puternice sau în apropierea unor surse de caldura deosebite. De asemenea, este indicat ca din când în când informatiile sa fie rescrise pe dischete, pentru a nu se pierde.
Dischetele se întâlnesc în diferite variante 2,5", 3,5", 5,25" si 8" (în prezent cele de 5,25" si 8" nu se mai utilizeaza). Primele dischete erau folosite pe o singura fata (SS - Single Side). Actualmente toate unitatile de discuri flexibile permit utilizarea simultana a ambelor fete (DS - Double Side). Capacitatea de memorare a dischetelor (de exemplu, cele DS-HD au 1,44 Mo, cele DS-ED au 2,88 Mo) depinde de numarul de piste si de densitatea de înregistrare. Din punct de vedere al densitatii de înregistrare deosebim urmatoarele categorii de discuri flexibile:
simpla densitate (Simple Density - SD);
dubla densitate (Double Density 2D sau DD);
nalta densitate (High Density - HD);
densitate cvadrupla (Quad Density -QD);
densitate extra nalta (Extra High Density - ED).
O discheta poate fi utilizata numai daca a fost formatata în prealabil, fiind împartita în piste si sectoare. Actualmente dischetele comercializate sunt gata formatate. Capacitatea dischetei este stabilita în timpul formatarii. Formatarea se poate realiza prin comenzi ale sistemului de operare.
Desi sunt suporturi lente si limitate din punct de vedere al capacitatii, dischetele si unitatile de discuri flexibile se regasesc în toate configuratiile actuale ale microcalculatoarelor. Aceasta se explica prin costurile reduse ale suportului si echipamentului periferic, usurinta în gestionare, precum si adresabilitatea si posibilitatea de interschimbabilitate a suportului între sisteme de calcul diferite.
Începând cu mijlocul anilor '90 se fabrica si discuri flexibile de capacitati mult mai mari. Astfel, în 1995 firma Imation a lansat pe piata discheta de 120 MB numita LS-120 si unitati de disc adecvate - Super Disk Drive. Capacitatea de memorare de 120 MB a fost obtinuta prin combinarea tehnologiilor optice si magnetice. Prin aceasta tehnologie se asigura o densitate de 2.490 piste/inch fata de 135 piste/inch la dischetele de 1.44Mb. Pistele de date sunt scrise si citite magnetic. Unitatea de discheta LS-120 dispune de capete de citire duble care îi permite sa scrie si sa citeasca atât dischete LS-120, cât si dischetele standard de 1.44MB. De asemenea, viteza de rotatie a suportului este mai mare decât în cazul oricaror alte dischete, ceea ce permite obtinerea unor rate de transfer mai mari . Ulterior s-au realizat si dischete cu capacitatea de 240 Mo. Corporatia Sony fabrica unitatile de disc flexibil HiFD cu o capacitate de 200 Mo la dimensiunea dischetelor de 3,5
Unitatile
de discuri WinchesterUnitatea de hard disc este un dispozitiv de memorie externa închis ermetic care poate pastra o cantitate foarte mare de informatii din sistem. Ea se bazeaza pe reunirea într-un singur ansamblu a capetelor de citire-scriere si a discurilor, acestea fiind încasetate pentru a asigura o mai buna protectie la factorii perturbatori.
Aceste unitati au fost introduse de IBM în 1974 si au primit denumirea de discuri Winchester. Unitatea de hard disc are mai multe discuri care se rotesc cu viteze de la 3600 rot/min în sus, montate unele peste altele si capete care se misca deasupra discurilor înregistrând informatiile pe piste si sectoare. Spre deosebire de floppy discuri, la care capetele de citire/înregistrare se aseaza pe disc, la hard disc-uri acestea nu ating suprafetele discurilor în timpul functionarii normale, plutind pe o perna de aer, numita si lagar de aer.
Pentru a putea fi folosit, un hard-disc trebuie sa fie formatat, adica trebuie definita o structura recunoscuta de sistemul de operare. Formatarea unui hard-disc presupune trei etape:
formatarea la nivel inferior sau formatarea fizica;
formatarea la nivel superior sau formatarea logica
partitionarea.
Formatarea fizica consta în crearea sectoarelor fizice pe disc. Sectoarele sunt create si completate cu marcajele de adrese folosite pentru identificare, respectiv cu portiuni de date.
Formatarea logica reprezinta adaptarea discului la cerintele sistemului de operare. n timpul formatarii logice, pistele discului sunt mpartite n sectoare, numarul acestora depinz nd de tipul unitatii. Transferul dintre periferic si memoria tampon asociata se realizeaza pe unitati numite blocuri fizice sau clustere. Un cluster este format din unul sau mai multe blocuri. Dimensiunea clusterelor se stabileste la formatare, dar trebuie sa fie o putere a lui 2.
Partitionarea segmenteaza discul în mai multe regiuni sau discuri logice, numite partitii, care pot contine fisiere ale aceluiasi sistem de operare sau ale unor sisteme de operare diferite.
Parametrii principali ai unei unitati de hard disc sunt: capacitatea de memorare, timpul mediu de acces, rata de transfer si viteza de rotatie.
Capacitatea de memorare este în functie de diametrul discurilor, numarul de discuri, numarul de cilindri, densitatea de înregistrare. Capacitatea maxima de memorare a crescut de la 20 MB pâna la sute de Go.
Timpul mediu de acces, exprimat de obicei în milisecunde, este durata necesara pentru deplasarea capetelor de citire-scriere între doi cilindri oarecare. În general se considera ca un disc cu timp de acces sub 20 de milisecunde este rapid. Timpul de acces (mediu) a scazut de la 85 ms la mai putin de 3,6 ms
Rata de transfer reprezinta viteza cu care unitatea si controllerul pot sa trimita datele catre sistem. Viteza cu care sunt transferate informatiile a crescut de la 102 Kb/s la aproape 400 Mb/s la unitatile moderne cele mai rapide
Viteza de rotatie. În functionare discurile se rotesc permanent cu o viteza constanta. Vitezele de rotatie uzuale la diferite tipuri de hard-discuri sunt de 5400 rotatii/minut, 7200 rotatii/minut, 1 0 0 rotatii/minut, ajungând chiar la 15000 rotatii/minut. Cresterea vitezei de rotatie determina marirea ratei de transfer.
Dimensiunea discului poate fi de 14", 8", 5.25", 3.5", 2,5", 1.8", 1.3". Cea mai folosita este de 3.5".
Unitatile de disc se leaga la magistrala calculatorului prin intermediul unei interfete care poate fi ATA (AT Attachment), SATA (Serial ATA), SCSI (Small Computer System Interface), FireWare, Fibre Channel.
Interfata ATA, denumita si IDE (Integrated Drive Electronics) prevede includerea controlerului în unitatea de disc. La o interfata ATA pot fi conectate cel mult doua unitati periferice si se recomanda pentru calculatoare desktop, de folosinta individuala. Exista mai multe standarde ATA: ATA-1, ATA-2 (EIDE), ATA-3 (1997), ATA/ATAPI-4, ATA/ATAPI-5, ATA/ATAPI-6, ATA/ATAPI-7 (2004), ATA seriala (SATA).
Interfata SCSI poate fi: SCSI-1 (1986) deja depasita, SCSI-2 (Fast SCSI, Wide SCSI, Fast&Wide SCSI), SCSI-3 (Ultra SCSI, Wide Ultra SCSI, Ultra 160, ULTRA 320). Ea asigura viteze de transfer a datelor de la 10 Mops la SCSI-1 la 320 Mops la Ultra 320 SCSI, permitând conectarea mai multor unitati periferice (8, 16 sau chiar 32).
Performantele unui HDD sunt dictate de mult mai multi factori, nu numai tip de interfata, magistrala sau viteza de transfer. În criteriile de performanta se regasesc masuri ca timpul mediu de cautare, densitatea pe suprafata, rotatii pe minut, dimensiunea memoriei cache a HDD etc. Alegerea unui HDD trebuie sa tina cont de mai multi factori, cum ar fi: volum de date, viteza de lucru, disponibilitate, numar de unitati etc. De exemplu, pentru servere se folosesc unitati SCSI ULTRA WIDE sau ULTRA 160, cu viteze de rotatie de 10.000 rpm sau 15.000 rpm, cu o memorie cache mai mare de 2 MB (de exemplu 8 MB).
Unitatile de discuri amovibileDiscurile amovibile (detasabile) sunt discuri care pot fi separate de echipamentul de citire/scriere si transportate de la un calculator la altul. Se utilizeaza sub forma unor pachete sau cartuse de discuri magnetice.
Tot mai multe companii si-au ntors privirile spre produsele de stocare amovibile pentru a-si acoperi propriile necesitati de stocare, securitate a datelor si transport . Aceste unitati sunt mai putin utilizate la ora actuala decât unitatile de discuri Winchester; ele ofera posibilitatea de a stoca date sau programe mai putin utilizate, pentru a le putea transporta de la un calculator la altul (ca si în cazul unitatilor de disc flexibil). Tehnologia folosita de unitatile de discuri amovibile fiind foarte asemanatoare cu cea a hard-discurilor, nu sunt deloc surprinzatoare performantele de capacitate si viteza de rotatie atinse de discurile amovibile, ceea ce le ofera o pozitie solida pe piata suporturilor magnetice. Un lucru pare a fi cert: lupta dintre noile dispozitive de stocare amovibile si venerabilele unitati floppy va avea implicatii atât în rândul utilizatorilor, cât si în cel al dezvoltatorilor de software.
Firma Iomega s-a impus pe piata prin discurile Zip, Jaz si Click!. Unitatile de discuri Zip au o capacitate de stocare de 100 Mo, 250 Mo sau 750 Mo si o viteza de transfer de pâna la 1,5 Mbps. Unitatile de discuri Jaz au un timp de acces de 10-12 ms, capacitate de stocare de 2GB, 1,07 GB sau 540 MB. Discurile Click! ofera o capacitate de stocare de 40 MB.
Benzi magnetice si unitati
de banda magneticaBenzile magnetice, sub forma de role si casete sunt suporturi neadresabile si reprezinta cele mai ieftine suporturi pentru memorarea unor volume mari de date. Banda magnetica este suportul ideal pentru arhivarea datelor, respectiv pentru pastrarea copiilor de siguranta a fisierelor si a bazelor de date. Principalele dezavantaje ale benzii magnetice sunt neadresabilitatea si viteza scazuta de lucru.
Unitatile clasice de banda magnetica aveau în structura doua role, banda derulându-se de pe o rola pe cealalta în timpul exploatarii. Dispunerea datelor pe suport se face în blocuri de date separate de spatii libere (gap-uri) cu rol în antrenarea si citirea benzii. La microcalculatoare, benzile magnetice sunt utilizate sub forma casetelor sau cartuselor cu banda care ajung la capacitati de stocare de ordinul sutelor de gigaocteti . Unitatea de banda magnetica asociata se numeste streamer.
Banda magnetica ca suport de arhivare a datelor este disponibila si sub forma bibliotecilor de benzi. Acestea permit automatizarea procesului de salvare/arhivare prin care se diminueaza considerabil timpul afectat acestei activitati. Tehnologiile benzilor magnetice pot fi clasificate astfel : biblioteci DLT (Digital Linear Type), biblioteci de 4 mm si 8 mm.
Biblioteca DLT reprezinta una din cele mai noi tehnologii în industria de salvare/arhivare si ofera urmatoarele avantaje:
ofera cea mai mare capacitate de memorare/cartus, respectiv 40-80 GB/cartus;
utilizeaza tehnica de memorare în serpentina, în contrast cu tehnologia de scanare elicoidala cu capete rotative, ce permite citirea si scrierea simultana a datelor pe mai multe canale si cu viteze mai mari;
timpul de viata de 30 de ani egaleaza stocarea de tip magneto-optica ceea ce le face ideale pentru arhivarea datelor.
Bibliotecile de 4 mm reprezinta o tehnologie mai veche, cu scanare elicoidala, în care banda este pozitionata oblic, dar care ofera numeroase avantaje:
bibliliotecile se bazeaza pe formatul DDS (Digital Data Standard), DDS2, DDS3 sau DDS4 asigurând stocarea a 2, 4, 12 sau 20 GB (respectiv 4, 8, 24, 40 GB cu comprimare);
asigura un cost foarte scazut/megaoctet arhivat.
Banda magnetica de 8 mm are cea mai mare utilizare în domeniul camarelor video miniaturizate. Pe piata calculatoarelor a fost introdusa în 1987 de catre Exabyte Corporation. În prezent capacitatea lor de stocare este de 5 MB fara comprimare si 10 MB cu comprimare.
Stocarea datelor pe banda magnetica este una dintre primele metode folosite în lumea calculatoarelor. Desi ea pare oarecum perimata, tehnologiile ce folosesc banda magnetica se dezvolta continuu, datorita avantajelor oferite de catre aceasta:
cel mai ieftin (cost/MB) suport cu citire-scriere;
dimensiuni mici;
capacitati de memorare mari;
metodologia si software-ul de backup evoluate si robuste;
gradul de standardizare a formatelor ridicat
Copia de siguranta a datelor (backup) este o componenta strategica a unui sistem informatic, asigurându-i capacitatea de reintrare în functionare în timp util, în urma aparitiei unor incidente sau catastrofe. Avantajele prezentate mai sus determina utilizarea casetelor magnetice sa fie în majoritatea cazurilor, solutia optima de backup.
n momentul de fata sunt mai multe tehnologii de stocare a datelor pe casete magnetice: Data Cartridge (DC), Digital Data Storage (derivata din DAT),Travan, Advanced Intelligent Tape (AIT). Tehnologiile Data Cartridge si Digital Data Storage deriva din tehnologiile utilizate de caseta audio obisnuita. Tehnologia Data Cartridge este orientata spre îmbunatatirea performantelor casetei, pastrând miscarea liniara a benzii în raport cu ansamblul de citire-scriere. Tehnologia DDS foloseste miscarea elicoidala a benzii fata de capetele de citire-scriere în doua variante ale casetei: cu latimea benzii de 4mm (dimensiunea casetei audio) si latimea benzii 8mm (dimensiunea casetei video VHS) . Tehnologia Travan a fost introdusa în anul 1995 pentru a mari capacitatea minicartuselor prin marirea dimensiunii lor astfel încât acestea sa poata contine o cantitate mai mare de banda. Capacitatea de stocaj a crescut astfel la 8 GB. Tehnologia AIT foloseste scanarea elicoidala si o latime de banda de 8 mm pentru cresterea densitatii de stocare si un mecanism de citire/scriere mult mai eficient. Ea permite înregistrarea în conditii de siguranta, pe baza tehnicilor de compresie, de la nivelul zecilor de GB pâna la 160 GB la unitatile din a treia generatie, cu un factor de compresie de 2.6:1. Bibliotecile AIT (cu 8 cartuse) pot stoca pâna la 2,08 TB comprimat.
Nevoilor tot mai mari de memorii externe pentru stocarea si arhivarea informatiilor multimedia le raspund discurile optice si memoriile magneto-optice. Discul optic dispune de o mare capacitate de stocare, fiind adecvat arhivarii sigure a informatiilor pe o mare perioada de timp deoarece nu poate fi sters. Memoriile magneto-optice dispun, pe lânga capacitatea de memorare remarcabila, si de posibilitatea de a fi înscrise si sterse de utilizator.
Suportul fizic pentru discurile optice este realizat din material plastic acoperit cu o pelicula metalica, de obicei oxid de aluminiu. Stocarea informatiei sub forma numerica este facuta prin amprente minuscule care pot fi citite prin intermediul unui fascicol de raze laser.
În 1982 au aparut primele CD-uri audio, iar în 1985 CD-ROM-ul cucereste piata. Daca initial la microcalculatoare au fost utilizate doar discuri optice de tip CD-ROM, în prezent sunt folosite si discuri optice ce pot fi scrise sau discuri optice reinscriptibile. Cei mai importanti producatori sunt Sony, Philips, Maxell, Verbatim, TDK, HP.
Unitati
de disc CD-ROMÎntrucât majoritatea aplicatiilor care sunt comercializate sunt livrate pe discuri CD-ROM, unitatile de CD-ROM au devenit o componenta de baza a calculatorului. Elementele din multimedia, cum ar fi filmele video si sunetul, necesita mult spatiu pentru stocare. Deoarece discurile CD-ROM îl au din belsug, ele au devenit cea mai cunoscuta metoda de stocare de date pentru aplicatiile multimedia. În mod natural, micul disc argintiu constituie factorul care a permis explozia tehnologiei multimedia în lumea calculatoarelor personale
CD-ROM-ul tinde sa devina cel mai popular mediu de distributie al produselor software, atât pentru pretul scazut, cât si pentru fiabilitatea ridicata si capacitatea de stocare relativ ridicata.
Discul CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) reprezinta un mediu de stocare asemanator dischetelor, dar cu o capacitate de stocare mult mai mare. Avantajele utilizarii CD-ROM sunt numeroase: capacitatea mare de stocare (de aproximativ 700 MB), stabilitatea datelor (CD-ROM nu poate fi modificat, garantându-se astfel stabilitatea datelor pe disc). Dezavantajul lor consta în imposibilitatea scrierii ulterioare pe disc si în viteza redusa de transfer: CD-ROM este de 10 de ori mai lent decât hard-discul, ceea ce explica de ce multi utilizatori nu au renuntat la suportul magnetic pentru date. Aceasta se datoreaza faptului ca la CD-ROM capul de citire optic are o masa substantial mai mare decât mecanismul foarte usor al hard-discurilor. Este adevarat ca viteza unitatilor CD-ROM a fost marita permanent. Standardul MPC-1 prescria o viteza de transfer de 150 KB pe secunda, dar astazi exista unitati care transfera informatiile cu 7800 KB pe secunda.
Astazi, orice calculator este dotat cu o unitate CD-ROM care permite instalarea driverelor, rasfoirea enciclopediilor electronice, vizionarea de filme si prezentari multimedia etc. Unitatile CD-ROM sunt mereu îmbunatatite, goana dupa viteze de transfer din ce în ce mai ridicate si timpi de acces mai mici fiind remarcabila.
Diferenta dintre modul de înregistrare pe discul magnetic si cel de pe CD-ROM este ca, în timp ce la primele, datele se înregistreaza pe piste concentrice, la CD-ROM, sectoarele se înregistreaza continuu (în forma de spirala).
Cele doua caracteristici de baza care definesc o unitate CD-ROM sunt timpul de acces si rata de transfer a datelor. Timpul de acces reprezinta numarul de milisecunde de care are nevoie unitatea pentru a gasi si citi o cantitate de informatie. Cu cât acest numar este mai mic, cu atât unitatea este mai rapida. La versiunile moderne acest timp este sub 100 ms, ceea ce înseamna totusi cam de zece ori mai mult decât în cazul hard-discurilor obisnuite. Rata de transfer a datelor reprezinta viteza cu care o unitate CD-ROM preia datele de pe disc si le transmite calculatorului. Cu cât numarul este mai mare, cu atât unitatea este mai buna. Vitezele sunt exprimate, de obicei, ca un multiplu al vitezei unitatii CD-DA originale: 1X, 2X, 4X, 6X...52x. Cele mai întâlnite rate de transfer sunt în prezent 40, 48 sa 52x. Totusi se pare ca s-au cam atins, chiar depasit, limitele actualei tehnologii. Deja a aparut o noua generatie de unitati CD-ROM care a urcat rata maxima de transfer la 72x datorita noii tehnologii pe care o aplica si anume: citirea se face cu mai multe capete si nu cu unul singur cum este solutia tehnica la unitatile CD-ROM obisnuite.
Ca urmare a maririi colectiilor de CD-uri a aparut ideea schimbatoarelor de discuri. Astfel, în unitatea de CD-ROM pot fi încarcate mai multe discuri la care puteti avea acces direct printr-o simpla apasare de buton. Primele schimbatoare de discuri CD-ROM erau derivate din cele folosite pentru sistemele stereo (firma Pioneer a fost cea care a creat primul schimbator de discuri, adaptând cartusul propriu de sase CD-uri pentru a fi utilizat de calculatoare). În prezent exista schimbatoare de discuri cu si fara cartuse.
Una din cele mai frecvente utilizari a CD-ROM este distribuirea de documentatii, manuale sau alte texte de dimensiuni foarte mari. Forma obisnuita de prezentare este cea de hypertext. Aceasta înseamna posibilitatea de deplasare rapida, în cadrul textului, de la o problema la altele cu care se afla în legatura. În felul acesta se usureaza regasirea informatiilor necesare. În programele multimedia, hypertextul este un cuvânt subliniat sau scris cu alta culoare. Daca se executa un clic sau un dublu clic pe cuvântul respectiv, programul ofera informatii suplimentare în legatura cu acesta. Exista mai multe metode de a realiza conversia unui text obisnuit în hypertext, utilizând programe adecvate. Cele mai multe dintre ele se bazeaza pe SGML (Standardized General Markup Language) care permite marcarea unor zone de text pentru a indica salturile posibile
n mod evident acest tip de disc este utilizat în domenii în care este necesar sa se transporte cantitati mari de date ce nu sunt supuse modificarilor. Printre aceste domenii se numara bibliotecile (pentru cataloage si referinte), finantele (pentru baze de date), industriile constructoare de masini (pentru manuale de service), informatica (pentru distribuirea software-ului si a documentatiilor), precum si piata bunurilor de larg consum (pentru jocuri video sau computer)
Spre deosebire de CD-Player-ul audio care reda fara probleme orice CD audio, unitatii CD-ROM nu îi este indiferent ce disc citeste, cu toate ca în exterior toate discurile arata la fel, cu exceptia Photo-CD-ului, usor de recunoscut dupa culoarea sa aurie. Daca driver-ul nu este compatibil cu standardul unui compact disc, atunci el va fi imposibil de citit. Pentru asigurarea compatibilitatii între CD-urile comercializate de diferite firme s-a recurs la standardizare. Sunt deja câteva standarde comerciale pentru CD-uri respectate de majoritatea producatorilor.
Primul standard, Red Book (Cartea Rosie) este stabilit pentru CD-urile audio. În Cartea Rosie se specifica formatul datelor existente, tipul procesului de citire, cât si viteza cu care este citit discul. Transmisia de date a fost standardizata la 150 KB/sec, aceasta valoare fiind folosita si astazi.
Standardul Yellow Book (Cartea Galbena), lansat în 1984 cuprinde datele tehnice pentru CD-ROM. Pentru o mai mare siguranta a datelor, s-a introdus pe lânga metoda de corectie a erorilor, folosita în tehnica audio CIRC (Cross Interleaved Reed - Solomon Code), un nou nivel de corectura, denumit LEC (Layered Error Correction). Astfel, posibilitatea de aparitie a unei erori se reducea la raportul de unu la un milion. Cartea Galbena are ca standard de viteza de transfer a datelor tot 150 KB/sec, o valoare care s-a dovedit în scurt timp insuficienta, citirea discurilor facându-se foarte încet. Ca urmare, au fost lansate pe piata drivere cu viteza dubla, tripla, cvadrupla sau sexdrupla. Pentru pastrarea compatibilitatii cu Cartea Rosie, producatorii au trebuit sa adapteze cititoarele pentru recunoasterea CD-urilor audio si reducerea ratei de transfer, la valoarea standard.
Standardul CD-ROM/XA (EXtended Architecture) este o dezvoltare a standardului Yellow Book si a fost elaborat de firmele Sony, Philips si Microsoft. El a aparut ca o necesitate impusa de noile tehnologii multimedia care au nevoie concomitent de date numerice, si de tip text, de programe si date audio-video. Aceasta tehnica foloseste metode speciale de scriere ce permit o sincronizare aproape perfecta a imaginii cu sunetul. La secvente AVI (Audio-Video Interleaved) se combina, înainte de memorare, informatiile de imagine si sunet, reusind astfel sincronizarea celor doua componente. În plus, standardul în cauza sprijina formatul de comprimare audio ADPCM (Adaptive Delta Pulse Code Modulation) care extinde capacitatea unui CD la mai multe ore de informatie muzicala.
Standardul Green Book (Cartea Verde) reuneste standardele care asigura rularea CD-ROM-urilor pe dispozitive CD-I. CD-I (CD-Interactive) se refera la utilizarea datelor multimedia într-un proces interactiv. CD-I este unul din cele mai puternice sisteme multimedia, prin posibilitatile efectuarii unei multitudini de operatii interactive, cum ar fi crearea, prin optiuni, a unui propriu scenariu de film. Sunt eliminate problemele de sincronizare prin intercalarea semnalelor audio si video pe o singura pista. CD-I face apel la tehnici foarte sofisticate de comprimare a imaginilor pentru a putea stoca imagini animate, foarte consumatoare de spatiu. Algoritmul de comprimare este denumit Full Motion Video (FMV). Acest algoritm permite CD-I sa afiseze pâna la 72 minute de imagini animate pe întreg ecranul.
Orange Book (Cartea Portocalie), dezvoltat printr-o colaborare între firmele Philips si Sony, defineste standardele care reglementeaza realizarea de discuri optice care pot fi sterse sau reînregistrate. Lansat în 1992, standardul Orange Book introduce tehnologia multisesiune. Un disc multisesiune poate contine mai multe blocuri de date scrise în sesiuni diferite (momente diferite de timp). Fiecare sesiune are propria pista de introducere si propriul cuprins.
Blue Book (Cartea Albastra), publicat în decembrie 1995, introduce discurile CD multisesiune stantate (stamped multi-session) care rezolva problemele de compatibilitate legate de pista 1. Standardul Blue Book cere ca prima pista a unui CD multisesiune sa respecte standardul Red Book. A doua sesiune care este invizibila pentru sistemele de redare CD obisnuite contine date pentru calculator. Sistemele de redare care respecta standardul Blue Book utilizeaza drivere multisesiune corespunzatoare pentru a citi atât portiunile audio, cât si portiunile de date ale discului. Tehnologia care sta la baza standardului Blue Book a fost cunoscuta anterior sub numele CD-Extra. Microsoft promoveaza acest format sub numele CD-Plus.
White Book (Cartea Alba) reprezinta standardul pentru Video CD. Formatul discurilor se bazeaza pe standardul CD-I. Fiecare disc trebuie sa contina o aplicatie CD-I, astfel încât sa poata fi redata pe orice player CD-I standard. Discurile care respecta acest standard se numesc CD-I Bridge.
Pe lânga aceste standarde, unii producatori au creat propriile standarde pentru CD-uri, asa numitele standarde de proprietar, ei sperând ca industria sa le adopte într-o zi. Aceste standarde definesc metodele de formatare si de stocare a datelor pe CD, însa nu specifica si modul în care sistemul de operare si aplicatiile folosesc sistemul de stocare. Este vorba de Video Interactive System, dezvoltat de Microsoft si Tandy Corporation, CD-TV, dezvoltat de Commodore International pentru stocarea video, MMCD, un standard multimedia pentru sistemele de redare compact-disc portabile, dezvoltat de Sony Corporation, Photo CD, un standard pentru imagini de înalta calitate dezvoltat de Eastman Kodak Company.
Unitati
de discuri WORMDiscurile WORM (Write One Read Many) sunt asemanatoare CD-ROM-urilor, caracteristicile pentru acest tip de discuri fiind definite în Orange Book. Informatiile sunt scrise o singura data si pot fi ulterior citite ori de câte ori, cu deosebirea ca înregistrarea o face utilizatorul pe calculatorul sau. Ele sunt ideale pentru arhive de date în întreprinderi sau institutii financiare, constituind o alternativa la microfilme.
Prin tehnologia CD-R (Compact Disk Recordable), CD-urile pot fi înregistrate de utilizator, daca sistemul dispune de o unitate CD care permite scrierea (gravarea) CD-urilor. Operatiunea de înregistrare este mult mai delicata decât scrierea unei dischete si se poate derula într-o singura sesiune de lucru (monosesiune) sau în mai multe sesiuni (multisesiune).
Unitatile ce permit scrierea se caracterizeaza prin doua "viteze": prima semnifica rata maxima de transfer la citire, iar cea de-a doua rata maxima de transfer la scriere. La ora actuala viteza maxima de scriere este de 52x.
CD-R constituie pentru orice întreprindere o solutie de ales pentru stocarea documentara sau pentru prezentarea multimedia a produselor întreprinderii. Durata de viata estimata pentru un CD produs industrial, prin presaj, este de 25 de ani, în timp ce cea a unui CD produs dupa tehnologia CD-R, de 100 de ani. Avantajul sau consta în faptul ca informatia stocata pe el poate fi stabilita de catre beneficiar. În acelesi timp, citirea informatiei facându-se tot prin detectarea modificarilor în fasciculul de laser reflectat, unitatile CD-R pot sa utilizeze si discuri CD-ROM.
CD-urile înregistrabile tind sa devina cel mai confortabil si mai ieftin supot pentru salvarea si transportul fisierelor. Datorita posibilitatilor de stocare a unui volum mare de date si a costurilor reduse, acest tip de suport tinde sa înlocuiasca dischetele, benzile magnetice si cartusele magnetice în multe aplicatii de transport si arhiare a fisierelor.
Unitati
de discuri optice reinscriptibileDiscurile WORM nu pot fi înregistrate decât o singura data, astfel ca nu pot fi utilizate în aplicatiile care vehiculeaza volume mari de date sau al caror continut este dinamic. Tehnologia discurilor optice a gasit o solutie pentru depasirea acestui dezavantaj: discurile reinscriptibile. Acestea pot fi scrise, citite si rescrise asemanator discurilor magnetice.
Unitatile care permit si rescrierea se caracterizeaza prin trei "viteze" care semnifica ratele maxime de transfer la citire, scriere si rescriere. În prezent viteza maxima de rescriere este de 24x.
Sistemele
DVD Ca urmare a complexitatii documentelor si aplicatiilor, capacitatea de 680 Mo a unui CD-ROM nu mai este suficienta, principalul motiv fiind faptul ca animatiile tridimensionale si secventele video consuma mult spatiu pe disc. De aici, necesitatea unui nou format bazat pe tehnologia video digitala: DVD (Digital Versatile Disk
DVD-ul este un disc plat, de dimensiunea unui CD (4,7" diametru si 0,05" grosime) si poate stoca de 26 de ori mai multe date decât un CD-ROM. Ca si în cazul CD-urilor, datele sunt înregistrate pe o traiectorie spiralata formata din mici cavitati, discurile fiind apoi citite cu ajutorul unei raze laser. nalta capacitate a DVD-urilor s-a obtinut prin crearea unor cavitati mai mici, ndesarea spiralei, precum si prin nregistrarea datelor pe patru straturi, c te doua pe fiecare fata a discului. Exista at t discuri cu doua straturi, c t si cu patru straturi (cele cu doua fete) care ofera o capacitate de 17 GB (fiecare strat are 4.7 Go). ntr-un singur strat DVD ncape un film de 135 minute.
Viteya de transfer date la DVD se indica în multipli ai 1350 Kops (si nu ai 150 kops ca la CD). Astfel, viteza DVD de 4x este egala cu 4x1350=5,4 Mops
Tehnologia DVD s-a dezvoltat tot mai mult în ultimul timp, aparând diferite formate pentru discurile DVD.
Tabelul nr. 1.3. Formate pentru discurile DVD
|
Format |
Descriere |
Capacitate |
|
DVD-ROM |
Disc read-only ce poate stoca între 4.7 si 17 Gb de informatie, asemanator CD-ului. Aprobat de DVD Forum. |
4.7 GB; 8.5 GB; 9.4 GB; 17 GB |
|
DVD-R |
Disc inscriptibil similar CD-R. Aprobat de DVD Forum |
3.95 GB (1 fata); 7.9 GB (2 fete) |
|
DVD-RAM |
Mediu reinscriptibil aparut dupa CD-RW, folosit pentru stocare de date. Incompatibil cu unitatile DVD-ROM. Aprobat de DVD Forum |
2.6 GB (1 fata); 5.2 GB (2 fete) |
|
DVD-RW |
Înlocuitorul discurilor DVD-RAM. Asemanator cu CD-RW ca tehnologie. Aprobat de DVD Forum |
3.95 GB (1 fata); 7.9 GB (2 fete) |
|
DVD+R |
Format inscriptibil similar CD-R. Dupa inscriptionare datele devin permanente |
4.7 GB; 9.4 GB |
|
DVD+RW |
Format reinscriptibil dezvoltat de DVD+RW Alliance, cu facilitati pentru domeniul video. Permite oprirea si pornirea înregistrarii video fara compromiterea discului. |
4.7 GB; 9.4 GB |
|
DVD-Audio |
Disc read only. Stocheaza 8 ore de muzica la calitate CD. Aprobat de DVD Forum |
4.7 GB |
|
DVD-Video |
Format read only implementat pentru proiectia filmelor. Compatibil atât cu unitatile DVD-ROM, cât si cu cele DVD-Player. Aprobat de DVD Forum |
4.7 GB; 8.5 GB; 9.4 GB; 17 GB |
Autoritatea care se ocupa cu drepturile de autor asupra numelui DVD se cheama DVD Forum si reprezinta o organizatie internationala de producatori de echipamente si medii de stocare creata cu scopul de a schimba idei si informatii despre mediul de stocare DVD. O alta autoritate cu rol important în istoria DVD este DVD+RW Alliance ai caror membri (Dell, Hewlett-Packard, Mitsubishi Chemical/Verbatim, Philips, Ricoh, Sony, Thompson, Yamaha si Microsoft) au proiectat si sustinut standardul DVD+RW, ca mediu reinscriptibil multifunctional.
DVD-ROM reprezinta discul similar CD-ROM-ului folosit de calculatoare, DVD-RAM fiind varianta inscriptibila. DVD-Video este varianta utilizata pentru stocarea de filme, iar DVD-Audio pentru stocarea de muzica.
DVD utilizeaza informatia stocata pe discuri sub forma comprimata conform tehnologiei MPEG-2 sau 3 (cele mai uzuale astazi).
În anul 2003, Forul DVD a aprobat specificatiile pentru discul HD DVD-R bazate pe folosirea unor raze laser cu lungimea de unda de 405 nm, denumite si laser albastru (blue laser).
Sunt elaborate trei versiuni de discuri HD-DVD:
HD DVD-ROM ce poate stoca date în doua nivele a câte 15 Go pe fiecare din cele doua fete, deci capacitatea unui disc poate fi de 60 Go
HD DVD-RW ce poate stoca câte 20 Go pe o fata;
HD DVD-R ce poate stoca 15 Go pe o fata.
Un alt format laser albastru este Blu-ray. Un disc Blu-ray (BD) poate fi doar cu o singura fata si stoca în doua nivele a câte 25 Go. Astfel, capacitatea unui disc BD poate fi de 50 Go. Tehnologia Blu-ray, spre deosebire de cea HD DVD, necesita noi echipamente. Compania Sony a lansat pe piata deja o unitate specializata.
Specialistii considera DVD ca fiind tehnologia care va înlocui cât de curând pe cea utilizata de CD-ROM, mai ales ca un disc CD-ROM poate fi citit de o unitate DVD.
Echipamentele magneto-optice folosesc o combinatie a tehnicii de înregistrare magnetica si a laserului pentru a stoca date pe discuri de 5.25" si 3.5" continute în cartuse. Aspectul fizic al unui disc magneto-optic si modul în care acesta este realizat sunt asemanatoare cu cele ale unui disc CD-ROM.
La înregistrare, mecanismul de scriere pozitioneaza raza laser pe o pista îngusta, iar în locul unde raza laser încalzeste pista este aplicat un semnal magnetic. Doar suprafata încalzita de raza laser va receptiona semnalul magnetic. La citire unitatea functioneaza optic, raza laser citind datele memorate pe disc.
Tehnologia discurilor magneto-optice are o multime de avantaje n comparatie cu discurile de stocare magnetice. Ea ofera o siguranta temeinica a datelor la un pret pe megaoctet mai scazut. Fabricantii de discuri magneto-optice garanteaza stocarea datelor peste 30 ani. Prin rezistenta la socuri, aceste discuri sunt transportabile, fara sa fie necesara asigurarea unor conditii speciale. Discurile magneto-optice sunt mai robuste dec t suporturile CD-ROM, fiind ncapsulate ntr-o carcasa solida pentru protejarea suportului de stocare. Mai mult, discurile magneto-optice pot fi rescrise n cazul n care apare o eroare, n timp ce suportul CD-ROM trebuie nlocuit si rescris n ntregime. Timpul de acces este de sub 20 ms, iar rata de transfer este de 7 ori mai mare dec t a unitatilor CD-ROM, fiind ideale pentru stocari de imagini si secvente video.
Tehnologia magneto-optica combina proprietatile optice, termice si magnetice si este utilizata împreuna cu un suport optic ce poate fi rescris. Suporturile de stocare magneto-optice ofera un mediu ideal de extindere a capacitatii de stocare a calculatoarelor personale, statiilor de lucru sau serverelor.
Se fabrica discuri magneto-optice de 2,5 si 5,25". Cel mai cunoscut producator de discuri magneto-optice de 3,5" este compania Fujitsu. Aceasta fabrica discuri cu capacitatea de la 128 Mo pâna la 2,3 Go.
Tonomatele magneto-optice sunt utilizate pentru liniile de stocare automate cu un acces la cantitati imense de date. Acestea contin discuri si dispozitive de citire/scriere multiple, pot fi conectate la file server, dar pot fi gasite si la statiile de lucru client sau de sine-statatoare.
Memoria flash poate fi de tip NOR (propusa de Intel în 1988) sau de tip NAND (propusa de firmele Samsung si Toshiba în 1989). Memoria NOR este cu acces arbitrar (RAM), cea de tip NAND suporta doar accesul secvential, este mai rapida, de o mai mare densitate, suporta mai multe operatii de scriere/citire si e mai ieftina.
Memoria flash se fabrica în diferite formate: n forma de tub (flah tub, flash pen), pe plachete - cartele PCMCIA, cartele Compact Flash, Secure Digital.
Memoria flash este mai lenta decât cea ROM sau RAM. În prezent se livreaza module de memorie flash cu capacitatea de pâna la 8 Go.
Memoria pe nanotub de carbon este considerata o tehnologie de perspectiva pentru memoria RAM remanenta. În anul 2004 a fost realizat un prototip de asemenea memorie cu capacitatea de 10 Go si viteza de operare mai mare decât la memoria SRAM.
Modemul (modulatorul/demodulatorul de faza) converteste semnalul numeric furnizat de calculator în semnal analogic care poate fi transmis pe linia telefonica, iar la receptor asigura demodularea semnalului. El permite transferul de fisiere multimedia, organizarea de videoconferinte, cuplarea a doua calculatoare si practicarea de jocuri (sah, de exemplu) cu o persoana aflata la distanta.
Modemurile sunt de doua tipuri: interne si externe. Modemul intern este o placa de calculator montata în interior si conectata la linia telefonica. Modemul extern se conecteaza în exteriorul calculatorului printr-un cablu ce face legatura cu portul serial al calculatorului.
Modemurile telefonice sunt cel mai comun si mai des utilizat mijloc de conectare la Internet. În prezent se fabrica modemuri cu rate de transfer 56 Kbps sau 128 Kbps.
Modemul are ca avantaj costurile reduse de achizitionare si instalare pe o linie existenta, dar intervine problema notei telefonice.
Pe lânga modemul telefonic mai sunt utilizate si modemurile de cablu si modemurile radio.
Modemul de cablu utilizeaza cablul TV pentru realizarea conexiunii. Ratele de transfer atinse de o astfel de retea se situeaza în jurul valorii de 4 Mbps, existând însa si variante de 10-30 Mbps sau chiar mai mult. Aceasta rata de transfer este însa împartita cu vecinii, deoarece este un singur fir prin care circula semnalele. Legatura dintre modemul de cablu si calculator este asigurata în general de o placa de retea de 10 Mbps care limiteaza automat rata maxima de transfer. Modemul de cablu are avantajul unui cost de instalare destul de redus si al unei rate de transfer destul de bune, iar ca dezavantaj costul destul de mare al modemului.
Modemul radio Tehnologia necesita o statie de emisie/receptie la ISP, iar rata de transfer variaza între 15000 Kbps si 35 Mbps, cu mentiunea ca modemurile ultra-rapide functioneaza doar pe distante de 3-4 km. Costul unui radio modem este destul de mare, însa nu necesita infrastructura în raza de actiune a ISP-ului.
Fax modemul reprezinta un dispozitiv care poate fi atasat unui calculator si care permite transmiterea documentelor electronice sub forma de faxuri. Comparativ cu faxul obisnuit, el are o serie de avantaje: ofera o calitate superioara a documentului transmis, pret mai scazut, rate ridicate de transmisie a datelor (de pâna la 14 kbps), transmiterea directa a documentelor electronice etc. Principalele dezavantaje constau în imposibilitatea transmiterii directe de pe hârtie, fara existenta unui scanner optic, necesitatea unui spatiu mare de stocare pe disc a datelor receptionate.
Producatori de fax modemuri sunt U.S. Robotics, Creative, Conexant, QuickLan.
Calculatoarele se pot clasifica dupa felul în care se memoreaza datele, dupa structura lor arhitecturala sau dupa performanta (marime, posibilitati de prelucrare, pret si viteza de operare). Vom descrie în continuare grupele de calculatoare din aceste categorii.
Dupa felul în care se memoreaza datele în sistemele de calcul, se disting:
calculatoare analogice (analog computer) care creaza un model matematic pentru un sistem fizic real, marimile din sistemul fizic fiind reproduse prin alte marimi (cum ar fi tensiunea si intensitatea unui curent electric) ce pot fi manipulate cu ajutorul circuitelor electrice si electronice. Operatiile matematice sunt reproduse cu ajutorul caracteristicilor electrice ale diferitelor elemente de circuit: rezistente, surse de tensiune etc. Calculatorul este format din blocuri functionale care se conecteaza ntre ele astfel nc t sa rezolve problema reala din sistemul fizic. Datele de intrare sunt furnizate continuu prin intermediul unor echipamente care le preiau din sistemul fizic real. Calculatoarele analogice sunt folosite, n general, pentru conducerea unor procese sau instalatii.
calculatoare numerice (digital computer) efectueaza calculele asupra informatiei reprezentate printr-o codificare binara. Prelucrarea se face pe baza unui program memorat care furnizeaza calculatorului succesiunea de operatii aritmetice si logice pe care trebuie sa le execute. Ele sunt folosite n diferite domenii pentru a solutiona probleme care necesita calcule laborioase cu volume mari de date si analiza unui numar mare de variante ntr-un timp scurt.
calculatoare hibride (hybrid computer) care reprezinta un ansamblu format dintr-un calculator analogic si unul numeric de capacitate medie sau, mai des nt lnite micro sau minicalculatoare interconectate printr-o interfata hibrida. Conlucrarea celor doua tipuri de calculatoare se realizeaza la nivel de control, de date si de comanda, toate realizate prin trei sectiuni principale ale interfetei.
Din punct de vedere arhitectural, exista
sisteme de calcul monoprocesor;
sisteme de calcul multicalculator;
sisteme de calcul multiprocesor.
Un sistem de calcul monoprocesor are o singura unitate centrala de prelucrare (UCP).
Un sistem de calcul multicalculator include cel putin doua unitati centrale, fiecare dintre calculatoarele membre având un grad ridicat de independenta. La multicalculatoare divizarea sarcinilor de prelucrare se face cu interactiune doar la nivelul datelor supuse prelucrarii.
Un sistem de calcul multiprocesor contine cel putin doua unitati de prelucrare cu acces comun la memoria interna unica. Procesele membre ale sistemului interactioneaza atât la nivel hardware, cât si la nivel software, dar soft-ul de baza este unic. Prin varianta arhitecturala multiprocesor se asigura o marire a capacitatii de prelucrare prin posibilitatea de executare în paralel a unor sarcini distincte.
Dupa marime, posibilitati de prelucrare, pret si viteza de operare, distingem:
hipercalculatoare
supercalculatoare;
mainframe-uri;
minicalculatoare;
microcalculatoare.
Supercalculatoarele sunt cele mai puternice, mai rapide si mai scumpe calculatoare. Ele sunt, de obicei, utilizate pentru aplicatii specifice, care necesita calcule matematice complexe, mari consumatoare de timp si memorie, cum ar fi, de exemplu, grafica animata, prognozele geologice sau meteorologice, probleme complexe de fizica pentru care se doreste aplicarea unor algoritmi matematici rigurosi.
Supercalculatoarele au arhitectura non von Neumann, bazata pe structuri multiprocesor - de la 8 pâna la zeci de mii de procesoare (de exemplu, IBM BlueGene/L beta-System realizat în anul 2004 are 32768 procesoare). Primul supercalculator ILLIAK-IV, construit în SUA în 1971, continea 64 procesoare. Pentru arhitectura calculatoarelor multiprocesor se foloseste conceptul de arhitectura paralela: mai multe procesoare sunt interconectate pentru realizarea acelorasi sarcini. Procesoarele pot sa realizeze în acelasi timp secvente de operatii independente, pentru ca apoi rezultatele intermediare obtinute sa fie combinate corespunzator. În mod obisnuit exista un procesor principal, numit master, care le coordoneaza pe celelalte, dându-le spre executie sarcini independente din programul utilizatorului sau punându-le în asteptare.
Viteza de operare a supercalculatoarelor este de ordinul a sute de Gflops sau chiar zeci de Tflops (flops - operatii în virgula mobila pe secunda). Spre exemplu, la IBM BlueGene/L beta-System, viteza de procesare este de 70,7 Tflops, la Nec Earth-Simulator cu 5120 procesoare de 36 Tflops, la SGI Columbia cu 10160 procesoare de 51,8 Tplops, Hewlett-Packard ASCI Q cu 8192 procesoare, de 13,8 Tflops
Firme producatoare de supercalculatoare sunt: IBM, Cray, Nec, Hewlett-Packard, Fujitsu, Dell .
Hipercalculatoarele sunt în curs de elaborare, vor avea viteze de operare de ordinul a Pflops (1015 flops), folosind superconductoarele de niobiu bazate pe logica monocuantala rapida sau circuitele moleculare.
Mainframe-urile, numite în ultimul timp de producatori si calculatoare de întreprindere, contin mai multe UCP, alaturi de unitati principale de intrare/iesire care opereaza cu viteza înalta. Astfel, aceste calculatoare sunt apreciate în aplicatiile care solicita viteza de operare foarte ridicata. Ele se evidentiaza prin memorii cache de mare viteza. Sarcina prelucrarii intrarilor si iesirilor revine unor canale periferice care pot fi considerate calculatoare - mai precis procesoare specializate. Un mainframe îmbraca diferite forme si configuratii, putând suporta de la câteva zeci la mii de terminale on-line. Pe baza multiprelucrarii simetrice, un mainframe poate fi up-gradat prin adaugarea uneia sau mai multor UCP. Pentru folosirea acestor calculatoare se solicita instalatii si proceduri de mentinere în functionare permanenta.
Pe piata mainframe-urilor se regasesc firme precum: IBM (S/390, familiile de calculatoare mainframe z800, z900, z890, z900, z990), Unisys (Clear Path), Honeywell.
Minicalculatoarele sunt calculatoare care executa operatii specializate. Ele sunt folosite în aplicatii multiutilizator, în prelucrari de texte sau ca si componente ale masinilor de control numeric. Datorita facilitatilor oferite în cadrul proceselor de comunicatii, minicalculatoarele sunt frecvent folosite în transmisii de date între sisteme dispersate geografic.
Numele lor provine din formularea "configuratie minima de calcul". Sunt sisteme interactive (utilizatorii aflati în fata unor terminale se afla în dialog cu calculatorul) si multiutilizator, la un moment dat mai multi utilizatori (câteva zeci sau chiar câteva sute) pot folosi calculatorul prin intermediul terminalelor. Aceasta caracteristica impune un sistem de operare performant care sa poata gestiona la un moment dat programele mai multor utilizatori si sa ofere mecanisme de protectie a memoriei (sa nu se suprapuna mai multe programe în aceeasi zona de memorie).
În prezent folosirea minicalculatoarelor este în scadere datorita utilizarii microcalculatoarelor.
România a fost una dintre cele mai mari producatoare de minicalculatoare de 16 biti. Astfel, au existat minicalculatoarele INDEPENDENT, proiectate de ITC si realizate de Fabrica de calculatoare Electronice (FCE) Bucuresti, dintre care amintim: I-100, I-102F, I-106, precum si cele proiectate si realizate de FCE, din familia CORAL, cum ar fi: CORAL-4011, 4021, 4030, etc.
Exemple de minicalculatoare moderne: pSeries (IBM), iSeries (IBM), Sun Fire V490, V890, V40z (Sun Microsystems), ES80, AlphaServer GS1280 (Hewlett Packard), PowerEddge 1800, 1850, 2800, 2850 (Dell).
Microcalculatoarele sunt sisteme de calcul la care unitatea centrala de prelucrare este reprezentata de microprocesor . Microprocesorul realizeaza functiunile unitatii de comanda si control si unitatii aritmetico-logice. Daca la microprocesor se adauga dispozitive de alimentare cu energie electrica, circuite de memorie si circuite de interfata pentru echipamentele periferice obtinem ceea ce numim un microcalculator.
Un microprocesor este un circuit integrat complex ale carui functii sunt comandate prin program. Circuitul integrat reprezinta o pastila semiconductoare pe care sunt realizate prin diferite tehnologii de fabricatie diode, tranzistori, condensatori si rezistente. Pastila semiconductoare este introdusa într-o capsula de ceramica sau din material plastic si este prevazuta cu un set de terminale (pini) metalice conectate la bornele de intrare, iesire si de alimentare ale circuitului existent.
Dupa numarul de componente dispuse pe o placuta, distingem urmatoarele clase de circuite integrate
Tabelul nr.2.1. Tipuri de circuite integrate
|
Tipul circuitului integrat |
Numar componente |
|
SSI (Small Scale Integration) |
Pâna la 100 |
|
MSI (Medium Scale Integration) |
|
|
LSI (Large Scale Integration) |
|
|
VLSI (Very Large Scale Integration) |
|
|
ULSI (Ultra Large Scale Integration) |
Peste 1 0 0 00 |
|
WSI (Wafe Scale Integration) |
Peste 1 0 0 00, într-o tehnologie tridimensionala |
Microcalculatoarele sunt sisteme interactive, monoutilizator. Ele s-au raspândit ca urmare a evolutiei tehnologiei care a redus foarte mult costurile lor de fabricatie. De alftel, aceste costuri sunt în continua scadere, iar performantele evolueaza tot mai mult.
Primele microcalculatoare au fost calculatoare personale familiale: Sinclair Spectrum, Commodore sau cele românesti Prae, aMIC, HC, TIMS, Cobra. Aceste calculatoare puteau lucra direct în limbajul Basic fiindca memoria lor interna cuprindea o parte care nu se stergea în absenta curentului electric si în care utilizatorul nu putea scrie (ROM), unde era înregistrat din fabricatie un interpretor Basic (un program care traduce în limbaj masina si executa fiecare instructiune, o data ce aceasta a fost scrisa). Cel mai uzual periferic al acestor calculatoare era casetofonul, a carui fiabilitate lasa uneori de dorit.
Ulterior au aparut calculatoarele personale (PC) profesionale. Dintre primele microcalculatoare profesionale românesti amintim: M18, M118, CUBZ, M216 (care lucra atât sub sistemul de operare CP/M, cât si sub DOS). Ulterior a aparut familia Felix PC. Pe plan mondial amintim calculatoarele Apple MacIntosh, cu o interfata foarte prietenoasa cu utilizatorul, create mai ales pentru neprofesionisti si calculatoarele de tip IBM PC, care au înregistrat o evolutie tehnologica de-a dreptul spectaculoasa, bazata în principal pe evolutia microprocesoarelor (cele mai cunoscute sunt realizate de firma Intel). Cresterea performantelor tehnice a fost îndeaproape urmata de evolutia software-ului, într-o spirala din ce în ce mai dinamica.
Calculatoarele personale au cunoscut o dezvoltare rapida si o diversificare continua datorita avantajelor fata de celelalte categorii, dintre care amintim:
cunostintele de informatica necesare unui utilizator de PC sunt minimale;
folosirea unui astfel de calculator pentru activitati zilnice se poate realiza chiar fara o pregatire de specialitate; aceasta si datorita interfetelor grafice ale sistemelor de operare si aplicatiilor care realizeaza legatura între utilizator si sistemul de calcul;
au gabarit redus, putând fi si portabile;
au aplicabilitate în orice domeniu de activitate.
Pentru calculatoarele personale cu performante ridicate care sunt dotate cu câte un microprocesor mai puternic si un monitor de calitate înalta, cu facilitati grafice deosebite se foloseste uzual denumirea de statii de lucru (workstations). Cele mai cunoscute statii de lucru au fost create de firmele SUN, Hewlett-Packard si DEC. Statiile de lucru se folosesc uzual pentru aplicatii profesionale, dezvoltare de soft, probleme care necesita facilitati grafice performante, cum ar fi proiectarea inginereasca si pot fi conectate în retele de calculatoare. Treptat însa, calculatoarele personale de tip MacIntosh si PC au ajuns la performante similare cu cele ale statiilor de lucru, astfel încât diferentele dintre cei doi termeni care desemneaza microcalculatoarele s-au estompat.
Aproape toate PC-urile si calculatoarele compatibile cu acestea au o trasatura comuna: au ca fundatie o singura placa cu circuite, de dimensiuni mari. În multe cazuri, aceasta placa, numita de obicei placa de baza (motherboard sau mainboard), este, în esenta, întregul calculator. Ea contine componentele electronice vitale ale calculatorului: microprocesorul, circuitele de suport, memoria si, de multe ori, circuitele care asigura functiile video si audio. Toate componentele pe care vreti sa le adaugati la calculator se conecteaza la sloturile de extensie de pe placa de baza.
Datorita mediilor de programare, calculatoarele personale au devenit instrumente de lucru mai convenabile pentru informaticieni. În plus, produsele software au evoluat foarte mult, dezvoltându-si o interfata din ce în ce mai accesibila care a atras tot mai mult si utilizatorii neprofesionisti. Astfel, calculatoarele personale au devenit un instrument de prelucrare a informatiei larg utilizat atât pentru prelucrari de birotica, cât si pentru aplicatii profesionale. Adesea, pentru crearea de sisteme de calcul cu performante mai ridicate si un cost relativ redus, se opteaza pentru conectarea calculatoarelor personale în retele de calculatoare
În continuare este prezentata evolutia calculatoarelor pe generatii, asa cum au aparut ele cronologic.
Tabelul nr. 2.2. Generatii de calculatoare
|
Gene-ratia |
Perioada |
Tehnologia pentru CPU |
Tehnologia pentru memorie |
Limbaje utilizate |
Performante la memorie si CPU |
|
I |
Tuburi electronice |
Tambur magnetic |
Limbaj de asamblare |
Memorie: 2KO; Viteza: 104 I/S |
|
|
II |
Tranzistori |
Inele de ferita |
Limbaje de nivel înalt: FORTRAN, COBOL |
Memorie: 32 KO; Viteza: 2*105 I/S |
|
|
III |
Circuite integrate |
Memorii semiconductoa-re Discuri magnetice |
Limbaje de nivel foarte înalt (PASCAL, LISP, limbaje grafice) |
Memorie: 2 MO; Viteza: 5*106 I/S |
|
|
IV |
Circuite integrate pe scara larga si foarte larga |
Memorii cu bule Discuri optice |
ADA, limbaje orientate obiect |
Memorie: 8MO; Viteza: 3*107 I/S pt. supercalculatoare |
|
|
V |
Dupa 1990 |
Circuite integrate pe scara extrem de larga; Masini LISP si PROLOG |
Arhitecturi paralele |
Limbaje concurente; Limbajul natural; Limbaje functionale (LISP); Limbaje logice (PROLOG) |
Viteza: de la 109 la 1012 I/S ; Memorarea si prelucrarea cunostintelor (inteligenta artificiala); Tehnologia vorbirii |
Primul calculator electronic a fost construit în 1946 în Statele Unite (Universitatea din Pennsylvania) si s-a numit ENIAC (Electronic Numeric Integrator and Computer). Acesta folosea procedeele de calcul aplicate la calculatoarele mecanice dar, datorita pieselor electronice, avea o viteza mai mare: 32.000 de operatii aritmetice pe secunda. Era de dimensiuni mari, componentele sale principale fiind o memorie pentru date, una pentru instructiuni si o unitate de comanda pentru executia instructiunilor.
În 1947, John von Neumann stabileste principiile de baza pentru calculatoarele clasice (arhitectura von Neumann), valabile pâna astazi: la un moment dat, unitatea centrala a calculatorului executa o singura instructiune, instructiunile programului fiind retinute în memoria interna calculatorului.
Din evolutia cronologica a calculatoarelor electronice, descrisa sub forma generatiilor de calculatoare, se poate remarca faptul ca dezvoltarea caracteristicilor fizice si performantelor calculatoarelor a fost foarte dinamica; de fapt domeniul calculatoarelor, privit atât din punct de vedere hardware, cât si software, a avut cea mai rapida evolutie dintre industriile si tehnologiile secolului trecut. Primele sisteme electronice de calcul, de dimensiuni considerabile, erau departe de performantele calculatoarelor moderne, însa exista toate motivele pentru a crede ca aceasta evolutie va continua.
Sistemul de operare reprezinta ansamblul de programe care asigura utilizarea optima a resurselor fizice si logice ale unui sistem de calcul[62]. El are rolul de a gestiona functionarea componentelor hardware ale sistemului de calcul, de a coordona si controla executia programelor si de a permite comunicarea utilizatorului cu sistemul de calcul. Folosirea hardware-ului unui sistem de calcul ar fi dificila si ineficienta în lipsa unui sistem de operare. Sistemul de operare este componenta software care coordoneaza si supravegheaza întreaga activitate a sistemului de calcul si asigura comunicarea utilizatorului cu sistemul de calcul, trebuind sa fie capabil sa realizeze o interfata între calculatorul propriu-zis si utilizator El este interpretul cerintelor utilizatorului, exprimate într-un limbaj de comanda, executând aceste cerinte prin intermediul instructiunilor masina.
Sistemele de operare au aparut si evoluat în directa legatura cu arhitectura sistemelor electronice de calcul: aparitia de noi dispozitive hardware a provocat dezvoltarea sistemelor de operare, dupa cum si cresterea performantelor sistemelor de operare a determinat îmbunatatirea parametrilor hardware.
La primele calculatoare electronice programatorul era si operator prin intermediul consolei. Acesta era asistat de un rudiment de sistem de operare sub forma unor mici programe, în format binar, aflate pe suporturi de hârtie care erau încarcate atunci când era nevoie. Desigur era o folosire ineficienta a calculatorului întrucât unitatea centrala (care era foarte scumpa) nu lucra în timpul când programatorul/operator gândea ce sa faca în continuare sau executa diferite manevre. Ideea reducerii timpului de asteptare a condus la introducerea unor concepte noi, ce s-au finalizat cu aparitia sistemelor de operare.
Primele sisteme de operare asigurau executarea secventiala pe loturi de programe (batch-processing) în regim de monoprogramare. Ele asigurau automatizarea unor lucrari repetitive, oricare ar fi programele de executat (de exemplu eliberarea zonelor de memorie ocupate, verificarea amplasarii corecte a fisierelor cerute pe suporturile din unitatile periferice, asigurarea ca unitatile periferice sunt gata pentru lucru etc.). Încredintând calculatorului sarcina coordonarii propiilor sale lucrari s-a ameliorat viteza de lucru si siguranta functionarii. De asemenea, executia unui program poate determina aparitia unor erori sau incidente (de exemplu lipsa hârtiei la imprimanta, lipsa dischetei în unitate etc.). Multe din aceste incidente sunt repetitive si se poate încredinta calculatorului reperarea, semnalarea lor operatorului si în unele cazuri, tratarea lor dupa o solutie programata.
În multiprogramare problemele se complica si mai mult când în memorie coexista simultan mai multe programe ce trebuie executate. Sincronizarea lucrarilor trebuie realizata la nivelul microsecundelor si nu poate fi atribuita operatorului uman. Ea este realizata prin programe si inclusa în sistemul de operare.
Un sistem de operare performant trebuie sa posede urmatoarele atribute:
Timp de raspuns exprima durata intervalului delimitat de lansarea unei cereri de serviciu si achitarea acesteia de sistem.
Simultaneitatea utilizarii: exprima gradul în care un sistem poate lucra în acelasi timp pentru mai multi utilizatori sau sa execute mai multe lucrari ale aceluiasi utilizator.
Utilitate: sa satisfaca toate cerintele utilizatorului asigurând o interfata facila cu programele de aplicatii.
Generalitate: sa poata raspunde corect la toate cerintele formulate si deci sa permita rezolvarea unor probleme cât mai variate ale utilizatorului.
Eficienta: sa asigure utilizarea optima a resurselor fizice si logice ale sistemului de calcul.
Transparenta si vizibilitate: capacitatea de a permite utilizatorilor sa obtina anumite informatii despre modul cum opereaza sistemul, informatii suplimentare care pot duce la obtinerea unei utilizari mai eficiente.
Flexibilitate: posibilitatea modificarii sistemului de operare în functie de cerintele utilizatorului.
Opacitate: din punct de vedere al utilizatorului trebuie sa existe numai necesitatea de cunoastere la nivel de interfata, fara a patrunde la structurile inferioare, care pentru utilizator reprezinta "cutia neagra" a sistemului de operare.
Securitate: sistemul de operare trebuie protejat împotriva unor încercari voluntare sau involuntare de distrugere prin programele utilizatorilor.
Integritate: sistemul de operare împreuna cu aplicatiile concepute pentru el trebuie sa poata comunica cu alte sisteme de operare sau cu programe concepute sub alte sisteme de operare. Aceasta calitate este cu adevarat pusa în valoare în cazul lucrului în retelele de calculatoare.
Capacitate: posibilitatea sistemului de operare de a suplini unele facilitati necesare, dar care nu pot fi realizate fizic datorita unor restrictii hardware.
Fiabilitate si disponibilitate: capacitatea sistemului de operare de a cadea foarte rar în pana, de a izola eventualele erori ce pot apare si de a continua activitatea în conditii de capacitate si eficienta redusa.
Serviabilitatea: posibilitatea sistemului de operare de a furniza utilizatorului informatiile necesare pentru o depanare cât mai rapida a programelor.
Extensibilitate: adaugarea de noi facilitati care sa tina pasul cu cerintele utilizatorilor.
Interoperabilitatea: sistemul de operare trebuie sa admita accesul la structurile de date care au fost construite sub un alt sistem de operare. Pentru a permite integrarea si interoperabilitatea au fost definite standarde internationale privind specificatiile unui sistem de operare.
Pentru a fi acceptat de utilizator un sistem de operare trebuie sa îndeplineasca urmatoarele conditii
sa fie usor de utilizat;
sa necesite resurse hardware minimale;
sa existe un numar cât mai mare de aplicatii care sa ruleze sub acel sistem de operare;
sa aiba un cost de achizitie si de întretinere cât mai scazut.
În practica sunt utilizate numeroase sisteme de operare, fiind acceptate mai multe criterii de grupare a acestora. Cel mai adesea clasificarile au în vedere: configuratiile calculatoarelor pe care sunt instalate, gradul de partajabilitate a resurselor, tipurile de interactiuni permise si organizarea interna a programelor componente, numarul prelucrarilor executate
Dupa configuratiile hardware pe care le deservesc, sistemele de operare pot fi:
a. Sisteme de operare pentru calculatoare medii/mari (mainframe-uri);
b. Sisteme de operare pentru minicalculatoare;
c. Sisteme de operare pentru microcalculatoare.
Sistemele de operare pentru mainframe-uri se caracterizeaza prin posibilitati de lucru seriale si/sau interactive, multitasking, sunt sisteme de operare puternice care pot gestiona lucrul cu un numar mare de periferice, orientate pentru prelucrari complexe si pentru volume mari de date si dispun de un limbaj de comanda pentru utilizatori specializati.
Sistemele de operare pentru minicalculatoare folosesc cu prioritate tehnicile time-sharing si multiprogramare, permitând partajarea resurselor pentru lucrul interactiv multiutilizator si planificarea unitatii centrale pentru servirea tuturor utilizatorilor. Ele sunt interactive, multiuser si multitasking; folosesc un limbaj de comanda pentru utilizatori avizati; procedurile de încarcare la conectarea sistemului si de instalare a sistemului de operare sunt mai laborioase; sunt mai rigide, în cazul modificarii configuratiei hardware; asigura un sistem de prioritati de executie dezvoltat; sunt orientate pentru lucrul cu mai multi utilizatori, oferind un sistem complex de protectie a informatiei sunt orientate pentru lucrul cu multe terminale, putând îndeplini functia de concentrator de date.
Sistemele de operare pentru microcalculatoare sunt cele mai folosite la ora actuala, deoarece pot fi achizitionate într-o configuratie minima, la un pret accesibil utilizatorilor si sunt usor de exploatat. Pot fi instalate atât pe sisteme de calcul individuale, cât si pe sisteme de calcul cuplate în retea. Ele sunt puternic interactive, cu un limbaj de comanda accesibil sau cu interfata grafica utilizator; unele sunt monouser si monotasking (MS-DOS), altele multitasking (Windows), eventual si multiuser (Unix); sunt usor configurabile, oferind proceduri automate pentru încarcarea sau pentru instalarea sistemului de operare; ocupa un spatiu redus în memoria interna;
2. Dupa gradul de partajare a resurselor sunt:
a. Sisteme de operare monoutilizator;
b. Sisteme de operare multiutilizator;
Sistemele de operare monoutilizator sunt cele mai simple sisteme de operare si permit executarea la un moment dat, a unui singur program care ramâne activ în memoria interna, de la lansare si pâna la terminarea sa. În cazul unor sisteme de calcul medii/mari, aceste sisteme de operare admit în plus tehnica swapping (transfer date), prin care un program este executat pe portiuni, alternând momentele de prelucrare si de stocare în memoria interna, cu cele de evacuare pe disc. În timpul evacuarii, în memoria interna este încarcat un alt program care si el se supune tehnicii swapping.
Sistemele de operare multiutilizator au în vedere partajarea memoriei, a unitatii centrale de prelucrare, a perifericelor sau a altor tipuri de resurse, între utilizatorii conectati la un moment dat. Aceste sisteme lucreaza în multiprogramare folosind si tehnici de gestiune si protectie a utilizatorilor.
Dupa tipurile de interactiuni permise, sistemele de operare se clasifca în:
a. Sisteme de operare seriale;
b. Sisteme de operare interactive;
c. Sisteme de operare în timp real.
Sistemele de operare seriale sunt acele sisteme de operare pentru care gradul de interactiune cu utilizatorul, în timpul prelucrarilor, este practic nul. De cele mai multe ori, interfata dintre sistemul de operare si utilizator nu dispune de un limbaj de comanda accesibil utilizatorului obisnuit, motiv pentru care comunicarea dintre utilizator si sistem nu este directa, ci mediata de persoane specializate (operatori de calculator). În timpul executiei lucrarii sale, utilizatorul furnizeaza datele care se prelucreaza odata cu formularea cererii de prelucrare si primeste rezultatele prelucrarii la încheierea executiei.
Sistemele de operare interactive permit comunicarea directa între utilizator si sistemul de calcul, prin intermediul unui limbaj dedicat acestui scop (limbajul de comanda al sistemului de operare sau interfata grafica utilizator), utilizatorul putând interveni în timpul executiei programului. n functie de unele rezultate intermediare, utilizatorul poate decide modul de continuare a activitatii. Cu aceste sisteme este posibila si gestionarea terminalelor de teletransmisiuni cuplate la un calculator gazda sau organizate într-o retea de calculatoare. Sistemele de operare interactive pot fi monouser sau multiuser.
Exemplu: Windows este un sistem interactiv monouser; Unix este un sistem interactiv multiuser.
Sistemele de operare în timp real permit deservirea, în timp prestabilit, a fiecarei operatii cerute de utilizator.
Dupa numarul prelucrarilor executate simultan, exista:
a. Sisteme de operare monotasking;
b. Sisteme de operare multitasking.
Pentru utilizarea eficienta a resurselor sistemului de calcul, unele sisteme de operare pot gestiona executia concurenta a mai multor procese, asigurând proceselor din sistem accesul concurent la resursele sistemului sau partajarea resurselor. Aceasta înseamna ca, la un moment dat, în sistem se pot afla în executie mai multe procese care concureaza între ele pentru accesul la resursele sistemului, iar sistemul de operare gestioneaza resursele sistemului pentru satisfacerea cât mai multor cereri ale acestor procese pentru alocarea de resurse. O caracteristica importanta a unui sistem de operare este masura în care poate asigura executia concurenta a proceselor. Dupa acest criteriu, sistemele de operare pot fi:
Sistemele de operare monotasking executa un singur task (lucrare, sarcina, program) la un moment dat; ele nu asigura executia concurenta si nici partajarea resurselor între mai multe procese. Sub controlul unui sistem de operare monotasking, la un moment dat, în sistemul de calcul se poate executa un singur program; acesta ramâne activ din momentul lansarii lui în executie si pâna la terminarea lui completa; cât timp este în executie, programul are acces la toate resursele sistemului de calcul.
Exemplu: sistemele de operare MS-DOS si CP/M sunt sisteme de operare monotasking; în timpul executarii unui program, sistemul de operare pierde controlul asupra sistemului, în favoarea programului aflat în executie, care preia controlul pâna în momentul încheierii executiei sale.
Sistemele de operare multitasking sunt acele sisteme de operare care asigura executia concurenta a mai multor procese care exista concomitent în sistem.
Fata de sistemele de operare monotasking, aceste sisteme trebuie sa asigure si partajarea timpului ntre programele ce se executa simultan, precum si gestiunea alocarii resurselor sistemului de calcul, at t hardware c t si software.
Exemplu: sistemele de operare Windows, Unix sunt sisteme multitasking.
În ceea ce priveste evolutia sistemelor de calcul, în prezent se constata tendinta de apropiere a performantelor sistemelor de operare pentru sisteme de calcul mari de cele ale sistemelor de operare pentru mini sau microcalculatoare. În acelasi timp, se realizeaza o integrare functionala tot mai accentuata a diferitelor tipuri de sisteme de calcul în platforme de lucru comune, de obicei prin conectarea acestora în retele de calculatoare. Cel mai elocvent exemplu în aceasta directie este reteaua Internet care realizeaza legatura între cele mai diferite tipuri de sisteme de calcul, functionând sub controlul unor sisteme de operare diverse.
De asemenea, se urmareste dezvoltarea de sisteme de operare portabile, adica care functioneaza pe platforme hardware diferite. Un exemplu în acest sens este sistemul de operare UNIX.
O alta directie este dezvoltarea de familii de sisteme de operare. Un exemplu este familia sistemelor de operare Windows care cuprinde sisteme de operare interactive, multitasking, asigurând si functiile pentru lucrul în retea de calculatoare; între aceste sisteme de operare, unele sunt specializate pentru un anumit mod de utilizare, de exemplu: Windows NT Server, pentru server de retea sau Windows NT Workstation pentru statii de lucru din retea.
Pentru a raspunde rolului de interfata între utilizatori si partea hardware a sistemului electronic de calcul si pentru a gestiona eficient resursele, majoritatea sistemelor de operare au în structura lor doua componente majore: programe de comanda-control si programe de servicii.
Componenta de comanda si control cuprinde programe ce au rolul de a asigura utilizarea eficienta a resurselor sistemului de calcul. Resursele sistemului de calcul pe care sistemul de operare le pune la dispozitia utilizatorului se constituie din totalitatea componentelor fizice sau logice ale sistemului de calcul, care pot fi solicitate, la un moment dat, în timpul executiei unui program.
Functiile componentei de comanda si control ale sistemului de operare sunt:
Componenta de comanda si control a sistemului de operare include:
Astfel, în categoria programelor de comanda si control intra:
Programe de gestiune întreruperi care reprezinta un ansamblu de subrutine activate la aparitia unui anumit semnal fizic de întreruperi.
Sistemul de întreruperi reprezinta o combinatie de instrumente hardware si software care asigura comunicarea între componentele functionale elementare ale unui sistem de calcul prin intermediul întreruperilor. Întreruperea reprezinta suspendarea temporara a executiei procesului care are alocata UCP, în momentul în care apare un eveniment în sistem, în scopul tratarii acestui eveniment de catre UCP. Pentru ca o întrerupere sa fie functionala, este necesar sa poata fi îndeplinite doua conditii:
UCP sa dispuna de capacitatea de a fi întrerupta, adica sa fie posibil ca UCP sa fie alocata altui proces, înainte de încheierea executiei procesului caruia îi este alocata, la un moment dat;
sa existe posibilitatea de a conserva parametrii procesului suspendat, pentru ca acesta sa poata fi continuat ulterior, din punctul în care a fost întrerupt.
Programe de gestiune procese care creeaza procese si rezolva probleme privind cooperarea si concurenta acestora.
Programe de gestiune a memoriei care aloca necesarul de memorie interna solicitat de procese si asigura protectia memoriei interprocese.
Proceduri de tratare a intrarilor si iesirilor la nivel fizic care asigura efectuarea operatiunilor elementare de I/E cu toate tipurile de periferice din sistem, realizând, unde este posibil, desfasurarea simultana a uneia sau mai multor operatiuni de I/E cu prelucrarile realiozate de procesorul central.
Programe de gestiune a fisierelor care reprezinta o colectie de module prin care se asigura deschiderea, închiderea si accesul utilizatorului la datele din fisiere.
Programe de planificare a lucrarilor si de alocare a resurselor.
Programe de gestiune tehnica a sistemului de operare care tin evidenta erorilor hardware si la cerere furnizeaza informatii asupra gradului de utilizare a componentelor sistemului electronic de calcul.
Programe de statistica a sistemului de operare care tin evidenta utilizatorilor, a lucrarilor executate de acestia si a resurselor consumate.
Programele de servicii asigura sub supravegherea programelor de control, dezvoltarea programelor de aplicatii si exploatarea celorlalte facilitati oferite de sistemul de operare.
Componenta de servicii a sistemului de operare s-a dezvoltat odata cu cerintele utilizatorilor sistemelor de calcul. Gradul de accesibilitate al unui sistem de calcul, ca si complexitatea sarcinilor pe care utilizatorul le poate rezolva cu ajutorul lui sunt influentate de existenta si eficienta programelor de sistem incluse în componenta de servicii. Programele de servicii se executa sub supravegherea programelor de comanda si control, ca orice program de aplicatie.
Aceasta componenta ofera servicii diferite, de la un sistem de operare la altul, sau chiar între variante diferite ale aceluiasi sistem de operare.
Programele de serviciu pot fi grupate astfel:
Programele translatoare traduc programele sursa în programe obiect (asambloare/macroasambloare, compilatoare, interpretoare) ale caror instructiuni în limbaj masina pot fi executate de sitemul de calcul. O succinta comparatie dintre asamblor, compilator si interpretor indica urmatoarele:
Asamblorul este determinat de limbajul masina, specific fiecarui sistem de calcul, iar compilatorul este specific unui anumit limbaj, independent de sistemul de calcul;
Asamblorul usureaza scrierea programelor folosind simboluri în locul limbajului masina, în timp ce compilatorul ofera posibilitatea scrierii de programe pentru orice sistem de calcul ce dispune de compilatorul respectiv;
Asamblorul translateaza o definitie simbolica a programului sursa într-o definitie din programul obiect, în timp ce compilatorul translateaza mai multe definitii din programul obiect. Ca urmare, memoria este mai putin ocupata de asamblor, dar compilatorul este mai puternic datorita includerii într-o definitie-sursa a mai multor definitii-obiect;
Executia repetata a unui program este facilitata de compilator care realizeaza translatarea o singura data, în timp ce interpretorul translateaza de fiecare data programul.
Editoarele de legaturi prelucreaza programul obiect rezultat în urma compilarii, transformându-l în program executabil. Editorul de legaturi realizeaza urmatoarele functii:
stabilirea legaturii între module în vederea constituirii programului executabil;
includerea în programul executabil a unor componente din bibliotecile sistem;
includerea unor componente ale sistemului de operare care faciliteaza punerea la punct si depanarea programelor utilizator.
Programele de încarcare sunt programe ce asigura încarcarea programelor executabile în memoria interna, initializând executia. ncarcarea se poate face n mai multe variante:
imediat dupa translatare, când încarcatorul este inclus în compilator (compilatoare de tip LOAD and GO);
în momentul link-editarii, când încarcatorul este inclus în editorul de legaturi;
dupa link-editare, când încarcatorul este independent
Programele de depanare ofera mijloace de verificare si corectare a operatiilor realizate de programul curent:
suspendarea executiei în punctele prestabilite;
realizarea de modificari si corectii aditionale la reluarea programului;
examinarea si modificarea, dupa caz, a programului existent în memoria interna.
Editoarele de texte permit editarea textelor, crearea si actualizarea programelor, a fisierelor de date, fisierelor de comenzi etc.
Programele de bibliotecare asigura crearea, gestionarea si întretinerea bibliotecii sistem (formata din module ale sistemului de operare) si a bibliotecilor utilizator. Bibliotecile de programe sunt colectii de programe organizate sub forma unor fisiere partajate în scopul utilizarii lor ulterioare. Bibliotecarul este apelat implicit de catre sistemul de operare în etapele de punere la punct a programelor si explicit de catre utilizator prin comenzi specifice limbajului de comanda. Ca exemple de bibliotecare putem aminti: LBR - sub MS-DOS, AR (Archive) - sub UNIX.
Mediile de programare permit automatizarea procesului de construire si testare a programelor. În componenta lor intra un editor de texte, un compilator, un editor de legaturi, un depanator.
Suprafetele de operare ofera o gama variata de servicii ce înlesnesc executarea rapida a lucrarilor de rutina. Intra în aceasta categorie programe de serviciu de tipul: Norton Commander, Win Commander, Windows Explorer.
Un sistem electronic de calcul poate sa lucreze în doua moduri:
modul supervizor (kernel) când controlul este detinut de catre sistemul de operare,
modul utilizator (user) când controlul este detinut de un program de aplicatii.
Sistemul de operare apare ca un ansamblu de programe destinat sa raspunda la urmatoarele obiective:
usurarea utilizarii sistemului electronic de calcul prin preluarea lucrarilor de rutina, repetitive, precum si printr-un dialog suplu utilizator-sistem (prin intermediul unui limbaj de comanda);
utilizarea eficienta a resurselor sistemului electronic de calcul
cresterea eficientei globale în utilizarea sistemului de calcul prin cresterea vitezei de executie a prelucrarilor, reducerea timpului de raspuns al sistemului la solicitarile utilizatorilor, cresterea gradului de utilizare a resurselor prin utilizarea lor la capacitate maxima.
Apropierea utilizatorului de calculator solicita o interfata om-calculator prietenoasa si, în acelasi timp, performanta. Pâna la Windows limbajul de comanda al sistemelor de operare asigura un dialog de tip text (linie de comanda), uneori greoi si dificil de asimilat. Produse-program ca Norton Commander au asigurat îmbunatatirea dialogului prin faptul ca linia de comanda se construia prin selectii ale componentelor aparute în panourile de pe ecran. Primele versiuni WINDOWS asigurau o interfata grafica performanta pentru dialogul om-calculator, dar ele nu înlocuiau sistemul de operare MS-DOS, ci reprezentau extensii ale acestuia.
Preocuparile de îmbunatatire a interfetei om-calculator au avut în vedere urmatoarele obiective:
suprimarea limbajului de comanda din sistemul de operare;
utilizarea unei interfete standardizate, oricare ar fi calculatorul utilizat;
asigurarea unei interfate suficient de evolutiva pentru a lua în considerare noutatile versiunilor ulterioare ale sistemului de operare;
interfata destul de facila pentru a putea fi utilizata de oricine, de la expert la profan.
Interfata WIMP[64] (Windows, Icones, Mouse, Pull-down menus) raspunde acestor obiective prin componentele care-i dau denumirea: ferestre, icon-uri (pictograme), utilizarea mouse-ului si a meniurilor derulante. Aceast tip de interfata a fost realizat prima data de firma XEROX la PARC (Palo Alto Research Center), California. Ideea a fost preluata de Steve Jobs si a fost aplicata la calculatoarele LISA si apoi la MacIntosh. Principiul de baza consta în stabilirea unui dialog om-calculator prin intermediul obiectelor afisate în fereastra activa. Fiecare obiect are asociate anumite comenzi care pot fi apelate cu ajutorul mouse-ului. Alte facilitati ale interfetei WIMP sunt:
ferestre tip termometru care indica modul cum progreseaza prelucrarea în curs (vezi comanda Copy sub Windows);
ferestre de alerta, cu mai multe nivele. Orice actiune ce prezinta un risc de pierdere a informatiei este sistematic supusa confirmarii utilizatorului (vezi stergerea fisierelor în Word).
Rolul sistemului de operare este de a asigura utilizarea eficienta a resurselor sistemului electronic de calcul, facilitând sarcinile utilizatorului. Sistemul de operare gestioneaza alocarea timpului UCP, a memoriei interne, accesul la fisiere, accesul la echipamentele periferice, etc. pe toata durata executiei unui program, în scopul utilizarii cât mai eficiente a acestor resurse. În cazul în care este posibila executarea simultana a mai multor programe, sistemul de operare realizeaza alocarea resurselor între programe pe baza unor criterii de alocare, în scopul optimizarii executiei programelor. De asemenea, el trebuie sa asigure protectia între utilizatori acolo unde sistemul de operare permite accesul concomitent al mai multor utilizatori (programe) la resursele sistemului de calcul, precum si protectia între programe, fie ca este vorba de programe utilizator sau programe ale sistemului de operare. Aceasta protectie se refera la evitarea cazurilor de interferenta între mai multe programe în executie, care ar putea duce la alterarea zonelor de program din memoria interna sau la alterarea, de catre un program, a datelor utilizate de un alt program.
Sistemul de operare poate trata erorile fizice (de exemplu, erori de citire/scriere în memoria externa, erori de acces la un echipament periferic, lipsa din configuratia sistemului de calcul a unui echipament, etc.) sau erorile logice care pot sa apara în timpul executarii unui program (de exemplu, operatii interzise, ca împartirea la 0).
Sistemele de operare pot avea si functia de asistenta « on line », cunoscuta ca Help-ul sistemului de operare, precum si functia de tipul « plug and play » care ofera facilitati de autodetectie a echipamentelor nou instalate în sistem si permite reconfigurarea hardware, cu usurinta, a sistemului, ca si notificarea schimbarii configurarii sistemului, de exemplu prin caderea unui echipament din sistem
Sistemul de operare îndeplineste si o serie de functii auxiliare, cum ar fi: contabilizarea activitatii sistemului de calcul, jurnalizarea comenzilor adresate interpretorului de comenzi al sistemului de operare, jurnalizarea erorilor, etc.
Operatiunile realizate de sistemele de operare pentru a-si realiza obiectivele pot fi grupate astfel
gestiunea lucrarilor;
gestiunea intrarilor si iesirilor;
gestiunea fisierelor;
comunicarea cu utilizatorul.
O lucrare reprezinta un ansamblu de activitati delimitate prin comenzi specifice limbajului de comanda. Lucrarea cuprinde mai multe etape care se succed într-o ordine prestabilita de utilizator. O etapa din lucrare poate fi descompusa la nivel inferior în procese care, în functie de logica lucrarii, se pot executa secvential sau concurent. Divizarea lucrarilor în procese asigura o utilizare mai eficienta a sistemului electronic de calcul, dar determina cresterea complexitatii sistemului de operare prin adaugarea de noi functii: alocarea resurselor la nivel de proces, sincronizarea proceselor, transmiterea informatiilor la procese.
Gestiunea lucrarilor este asigurata de un program specific (supervizor, monitor) care realizeaza gestiunea resurselor fizice ale calculatorului si coordonarea generala a derularii lucrarilor. Acest program coordoneaza si controleaza orice activitate derulata de alte programe ale sistemului de operare, îndeplinind doua subfunctii esentiale:
gestiunea sarcinilor de îndeplinit care determina care sunt programele sau modulele de program ce se vor executa;
gestiunea resurselor (mijloacelor) necesare executiei unui program încarcat în memoria principala.
Fiecare lucrare dispune la un moment dat de un spatiu de memorie si trebuie sa se supravegheze ca nici o alta sarcina sa nu patrunda în partitia alocata. Exista mai multe sisteme de gestiune a memoriei: partitii fixe, partitii variabile, paginare etc.
Exemplu: O cerere prioritara pornind de la un terminal poate obliga supervizorul sa elibereze o zona de memorie, deci sa suspende executia în curs si sa evacueze unele programe în memoria auxiliara, pastrând imaginea exacta din momentul aparitiei cererii.
Echipamentele periferice sunt foarte diverse (terminal, unitati de discuri, imprimante etc.) si functioneaza cu performante diferite de ale unitatii centrale. Schimburile de informatii între periferice si unitatea centrala sunt intermediate de unitatile de intrare/iesire (canale, memorii tampon etc.) si necesita numeroase comenzi si controale succesive prin intermediul sistemului de operare.
Gestiunea intrarilor/iesirilor joaca un rol important în aplicatiile de gestiune. În practica, în momentul când prin programul utilizatorului se solicita o operatie de I/E, gestionarul de I/E (numit adesea IOCS-INPUT OUTPUT CONTROL SYSTEM sau BIOS - Basic Input Output System) preia sarcinile legate de citirea si scrierea informatiilor pe unitatile periferice. În multe sisteme de operare gestionarul de I/E ofera posibilitati complementare cum sunt: gestiunea independenta a I/E, gestiunea mesajelor etc.
De exemplu, în sistemele de operare UNIX si MS-DOS exista facilitati SPOOLing pentru listarile la imprimanta (comanda externa PRINT din MS-DOS).
Gestiunea independenta a I/E (SPOOL-Simultaneous Peripheral Operations On Line) are la baza principiul separarii totale a operatiilor de I/E de operatiile de prelucrare. Toate datele de intrare sunt stocate pe disc magnetic pe masura preluarii lor si toate datele de iesire vor fi stocate tot pe disc si vor fi, mai târziu, imprimate. În acest timp, unitatea centrala efectueaza alte lucrari.
Din tehnica SPOOL decurge un dublu avantaj:
pentru unitatea centrala operatiile de I/E se realizeaza numai printr-un schimb unic cu unitatea de discuri magnetice, iar viteza de lucru este ridicata;
daca un periferic de iesire este la un moment dat indisponibil prelucrarea va fi executata în continuare deoarece iesirea va avea loc pe disc.
Gestiunea mesajelor se aplica la calculatoarele interconectate în retea sau la calculatoarele care lucreaza cu mai multe terminale. Mesajele trebuie sa fie controlate si, eventual, aranjate într-un fir de asteptare pus la dispozitia programului coordonator.
În aplicatiile economice unde operatiile de I/E sunt numeroase, calitatea gestiunii I/E prin sistemul de operare este un criteriu important al eficientei sistemului.
Sistemul de operare, programele utilizatorului sunt stocate si manipulate de sistemul electronic de calcul cu ajutorul fisierelor. Sistemul de operare simplifica accesul la fisiere asigurând totodata si protectia datelor.
Anumite fisiere sunt prezente permanent în memoria principala si se numesc rezidente în memorie (este vorba de nucleul sistemului de operare). Alte fisiere sunt memorate pe suporturi magnetice si sunt apelate în memoria interna numai când sunt necesare (celelalte componente ale sistemului de operare, fisierele de date etc.). De aici apar probleme privind partajarea memoriei între diferite fisiere care trebuie sa fie usor apelate în caz de nevoie si partajarea fisierelor între mai multi utilizatori pe baza unor prioritati de acces.
Sistemul de gestiune al fisierelor (gestionarul de fisiere) este o componenta a sistemului de operare care realizeaza urmatoarele activitati:
Gestiunea fisierelor stocate în memoriile auxiliare. De exemplu, în sistemul de operare Windows fiecare utilizator dispune de o lista a fisierelor sale într-un catalog (folder). Fiecare fisier este identificat printr-un nume si are anumite atribute (de exemplu, fisier read-only, fisier sistem, fisier ascuns aplicatiilor obisnuite), sunt stabilite drepturi de partajare a fisierului, de exemplu în cadrul unei retele de calculatoare, sunt oferite informatii de adresa care permit localizarea fisierului pe disc, informatii privind tipul fisierului, informatii despre date calendaristice, de exemplu: data când a fost creat fisierul, data ultimei actualizari, data ultimei consultari
Protectia datelor. Gestiunea drepturilor de acces permite protejarea fisierelor contra modificarilor neautorizate sau contra distrugerilor datorate altor utilizatori. Protectia contra distrugerilor accidentale, datorate incidentelor hardware si software, se realizeaza prin copii de siguranta. De exemplu, fisierele backup (.BAK) retin penultima versiune a unui fisier. Uneori se recurge la salvarea fisierelor pe suporturi magnetice sau optice în scopul pastrarii acestora.
Gestiunea bibliotecilor de programe. De obicei un program este realizat pentru a fi executat de mai multe ori. Dupa obtinerea formatului executabil programul este stocat într-o biblioteca de programe alaturi de altele, inclusiv cele ale sistemului de operare care nu sunt rezidente în memorie. Aceasta biblioteca este stocata, în general, pe discuri magnetice. Simpla precizare a numelui programului determina încarcarea sa în memorie.
Dialogul utilizator-calculator se realizeaza prin intermediul unor linii de comanda ce folosesc comenzi definite strict printr-un limbaj de comanda. Cu ajutorul limbajului de comanda utilizatorul specifica:
delimitarea lucrarilor;
structura lucrarilor;
necesarul de resurse fizice;
informatii privind seturile de date asociate lucrarii.
Fiecare comanda este recunoscuta de programe specializate numite interpretoare de comenzi. Aceste programe declanseaza operatiile curente activând alte module ale sistemului de operare. Comunicarea om-calculator se realizeaza si prin afisarea unor mesaje de raspuns pe ecran.
Un alt aspect al comunicatiei se refera la legatura între programele utilizatorului si sistemul de operare. Modalitatile curente ale acestui dialog depind de tipul limbajului de programare utilizat si de tipul sistemului de operare. Ca regula generala aceste functii nu sunt standardizate decât pentru un limbaj de programare sub un sistem de operare. Aceasta explica de ce un program nu este executabil decât pe un calculator ce are sistemul de operare pentru care a fost scris programul.
Tehnica de exploatare a unui sistem de calcul se refera la modalitatile utilizate de sistemul de operare pentru planificarea executiei programelor si pentru gestionarea resurselor solicitate.
Deoarece sistemele de operare prezinta mari diferente de la o categorie la alta de sisteme de calcul pe care sunt folosite, utilizatorul trebuie sa fie în masura sa selecteze acel sistem care satisface cel mai bine cerintele sale de utilizare. Alegerea unui sistem de operare depinde, printre altele, si de:
metodele de lucru folosite pentru alocarea memoriei (monoprogramare, multiprogramare);
tehnicile aplicate în planificarea executarii lucrarilor (interactive, neinteractive).
Monoprogramarea reprezinta o tehnica de exploatare pentru sistemele seriale, obiectivul ei fiind automatizarea lansarii în executie a lucrarilor (programelor). Ea presupune organizarea si executia secventiala a lucrarilor pe un sistem de calcul. Planificarea lucrarilor se realizeaza strict secvential într-o ordine prestabilita, în loturi de lucrari. Lansarea în executie a unei lucrari se face, în cadrul lotului din care face parte, secvential, adica respectând conditiile:
Acest mod de organizare a prelucrarilor se numeste prelucrare batch (pe loturi), iar sistemele de operare care utilizeaza aceasta tehnica de exploatare se numesc sisteme de operare batch (BPS - Batch Processing Systems).
Lansarea în executie a lucrarilor din lotul de lucrari se face automat, sub controlul componentei sistemului de operare numita monitor de înlantuiri.
Dezavantajele acestei tehnici sunt reprezentate de timpul mare de raspuns al sistemului (toti utilizatorii primesc rezultatul prelucrarilor numai dupa executarea întregului lot) si eficienta scazuta în utilizarea resurselor sistemului (toate resursele sunt afectate, pe rând, câte unei singure lucrari în executie).
Monoprogramarea, în context mono-utilizator, este modalitatea curenta de lucru a sistemului de operare pentru calculatoarele personale. Sistemul de operare asigura în acest caz o gestiune sumara a lucrarilor, pregatirea memoriei, încarcarea programelor, tratarea întreruperilor etc. Protectia datelor este relativ simpla pentru ca nu exista decât un singur program al utilizatorului prin care se scrie sau se citesc fisierele.
Multiprogramarea (multiprogramming) reprezinta modul de exploatare a unui sistem de calcul care permite existenta simultana în memoria interna a mai multor programe care se executa concurent, în partitii fixe de memorie , cu restrictia ca ele sa nu foloseasca în acelasi timp aceeasi resursa. Obiectivul urmarit în cadrul multiprogramarii consta în maximizarea volumului de lucrari care trec prin sistem si minimizarea timpului petrecut de o lucrare în sistem.
Timpul de inactivitate al unitatii centrale, impus de perioadele de asteptare, este redus substantial daca în memoria interna ar putea coexista simultan mai multe programe ce solicita unitatea centrala atunci când aceasta asteapta terminarea unei operatii de intrare/iesire pentru lucrarea curenta în executie. Executia mai multor programe în multiprogramare pare simultana (se simuleaza n procesoare pe un singur procesor) desi, de fapt, la un moment dat este activ un singur program.
În multiprogramare sistemul de operare trebuie sa asigure administrarea cererilor de I/E si planificarea firelor de asteptare pentru programele concurente. De asemenea, este necesar un mecanism de protectie între lucrari care sa permita executia unei lucrari, fara afectarea celorlalte existente în memoria interna, precum si o gestiune eficienta a resurselor fizice si logice solicitate de lucrarile în executie.
Sistemele de calcul care utilizeaza tehnica multiprogramarii sunt prevazute cu o componenta a sistemului de operare numita monitor de planificare a lucrarilor care alege, dintr-un grup de programe, în ordinea sosirilor, pe acelea potrivit carora timpul neocupat al unitatii centrale sa fie minim.
La sistemele de operare pentru microcalculatoare multiprogramarea se refera la facilitatea de lucru multitasking.
Daca n programe se gasesc în acelasi timp în memoria interna si partajeaza resursele sistemului de calcul, atunci sistemul este exploatat în multiprogramare; daca în multiprogramare se folosesc n procesoare, atunci sistemul este exploatat în multiprelucrare. Se poate astfel aprecia ca multiprogramarea este un concept software, iar multiprelucrarea un concept hardware.
Un sistem de calcul este exploatat în multiprelucrare daca cel putin doua unitati centrale de prelucrare lucreaza în paralel. De remarcat ca în cadrul sistemelor exploatate în multiprelucrare, unitatea centrala de prelucrare poate executa instructiunile unui singur program, dar si instructiuni din programe diferite.
Sistemele master/slave sunt sisteme care lucreaza prin tehnica multiprelucrarii. Unul dintre obiectivele multiprelucarii este acela de a degreva o unitate centrala de prelucrare de task-uri specifice ca: tabelari de date, editari de texte si întretinerea colectiilor de date (fisiere, baze de date). Pentru a realiza acest deziderat, la o unitate centrala de prelucrare poate fi cuplata o alta unitate centrala de prelucrare destinata coordonarii activitatilor din sistem (master). Masterul coordoneaza toate operatiunile de I/E, în timp ce slave-ul executa operatii complexe; în acest caz master-ul este referit ca front-end processor, având rolul de interfata între slave si dispozitivele de I/E. Tot masterul se poate utiliza ca interfata între slave si colectii voluminoase de date existente în memoria externa, situatie în care este referit ca back-end processor, fiind responsabil de întretinerea bazei de date.
Prelucrarea spooling (Simultaneous Peripheral Operations On-line) reprezinta un mod eficient de exploatare a sistemelor de calcul seriale, bazat pe principiul separarii operatiilor de intrare de operatiile de iesire si de restul prelucrarilor si pe executarea lor în paralel. Executarea lucrarilor se face în multiprogramare.
Aceasta tehnica consta în organizarea de zone tampon de memorie (buffers) pentru realizarea de dispozitive periferice de intrare/iesire virtuale care permit introducerea de lucrari înainte ca acestea sa fie executate, redarea rezultatelor la imprimanta în timpul executiei altor lucrari, planificarea executiei lucrarilor pe baza unui sistem de prioritati prestabilite, fara a se tine seama de ordinea de sosire.
Pentru utilizarea tehnicii SPOOLING este nevoie de o memorie externa de capacitate mare, direct adresabila, unde sa fie organizate perifericele virtuale.
Efectele utilizarii tehnicii SPOOLING sunt:
De exemplu, tehnica SPOOLING se poate folosi sub Windows pentru listarile la imprimanta, utilizând comanda Print care poate fi executata în paralel cu alte lucrari în executie, conform tehnicii de exploatare în multiprogramare.
Sistemele de operare în timp real sunt sisteme care permit sa se urmareasca si sa se controleze evenimente din mediul extern sistemului de calcul, în momentul producerii acestora, preluând datele de intrare de la locul producerii lor si furnizând informatii de iesire la locul desfasurarii evenimentelor. Avantajul utilizarii unui sistem în timp real este capacitatea sa de a furniza la timp informatii într-un mediu de date care se modifica foarte rapid. Obiectivul principal al sistemelor în timp real este ca timpul de raspuns al sistemului sa fie suficient de scurt în raport cu procesul real care produce datele furnizate sistemului de calcul.
Exemple:
supravegherea unui sistem radar; supravegherea sistemului energetic, a unei instalatii chimice, timpul de raspuns trebuind sa fie la nivelul milisecundelor;
supravegherea unui furnal sau cuptor de tratamente termice, timpul de raspuns trebuie sa fie de 1-2 secunde;
gestiunea în timp real a stocurilor de materiale, timpul de raspuns este cuprins între 20-30 secunde.
Sistemele în timp real sunt sisteme interactive multiuser. Ele trebuie sa realizeze prelucrarea concomitenta a intrarilor primite de la un mare numar de dispozitive de intrare. Prelucrarea fiecarei intrari se face prin generarea în sistem a unui proces.
Sistemele în timp real se pot clasifica în :
a) Sisteme in-line (sisteme de proces) - sunt sisteme în timp real cu ajutorul carora se realizeaza urmarirea unui proces (un proces de fabricatie, o reactie chimica, etc.). Timpul de raspuns se masoara în secunde.
b) Sisteme tranzactionale - sunt sisteme în timp real orientate pentru prelucrarea unui volum mare de date de aceeasi natura (de exemplu: evidenta vânzarilor într-un mare magazin, eliberarea biletelor cu locuri rezervate, etc.). Datele sunt primite de sistemul de calcul de la terminale prin intermediul unor mesaje cu format fix, numite tranzactii. Timpul de raspuns se masoara în minute.
Exemplu : sistemele tranzactionale sunt utilizate pentru sisteme informatice bancare, pentru sisteme de urmarire operativa a productiei, sisteme de rezervare a locurilor la societati de transport aerian, feroviar, etc.
n sistemele multiutilizator mai multi utilizatori folosesc în acelasi timp acelasi calculator. Putem distinge mai multe situatii: sistem multiutilizator cu program comun, sistem time-sharing, sistem multiutilizator cu multiprelucrare.
Sistemul multiutilizator cu program comun (multi-terminal sau multi-posturi) permite ca mai multi utilizatori, instalati la terminale diferite, sa execute acelasi program (de exemplu consultarea bazelor de date în retelele locale de calculatoare, sistemele de rezervare a locurilor în avion).
Sistemul de operare are ca preocupare principala asigurarea accesului si securitatii datelor partajate între diferiti utilizatori. De exemplu, se blocheaza accesul la un fisier de zboruri în timp ce de la un terminal se face o rezervare.
Exploatarea în time-sharing (cu "partajarea timpului") porneste de la un obiectiv asemanator cu exploatarea în multiprogramare: executarea concurenta a proceselor, cu partajarea resurselor sistemului de calcul, de aceasta data în cazul sistemelor interactive, multiuser. Obiectivul este reducerea timpului de raspuns al sistemului, pentru servirea cererilor cât mai multor utilizatori.
Tehnica de divizare a timpului (time-sharing) se bazeaza pe principiile divizarii timpului si partajarii resurselor între mai multi utilizatori independenti. Se stabileste o cuanta de timp pentru fiecare utilizator, în care acesta dispune de toate resursele sistemului. În acest context, fiecare utilizator are impresia ca sistemul îi apartine în întregime. La originea sistemelor sta, în esenta, diferenta dintre timpul de gândire si de reactie al utilizatorului (relativ mare) si timpul afectat operatiunilor de intrare/iesire. Aceasta diferenta este folosita de sistemul de calcul pentru a executa alte programe aflate în stare "gata".
Unitatea centrala este partajata pe baza de cerere, planificarea executiei urmarind obtinerea unui timp de raspuns minim. Lucrarile nu au prioritati prestabilite, astfel ca acestea trebuie sa fie executate dinamic.
Sistemul de operare în regim de time-sharing trebuie sa raspunda urmatoarelor obiective:
sa asigure protectia datelor fiecarui utilizator, evitând distrugeri accidentale sau voluntare prin programele altor utilizatori;
sa asigure o repartizare echitabila a resurselor între diferiti utilizatori astfel încât executia fiecarui program sa fie posibila.
În sistemele de operare time-sharing, gestiunea lucrarilor si gestiunea fisierelor devine foarte complexa. Asigurarea protectiei datelor (identificarea utilizatorilor, accesul la fisiere) sporeste considerabil complexitatea sistemului de operare.
Un sistem în time-sharing este sistemul de operare Unix.
Tehnica de prelucrare concurenta (parallel processes) ofera posibilitatea lansarii în executie a mai multor programe, asigurând un timp de raspuns redus si utilizarea eficienta a echipamentelor prin executarea pe scara larga a activitatilor concurente între unitatea centrala si dispozitivele periferice, distribuirea si utilizarea simultana a datelor de mai multe programe în executie, comunicarea între programele în executie.
O retea de calculatoare reprezinta ansamblul calculatoarelor interconectate prin intermediul mediilor de comunicatii în scopul utilizarii în comun de catre utilizatori a resurselor disponibile.
O alta definitie prezinta reteaua de calculatoare ca fiind un ansamblu de calculatoare legate ntre ele n vederea comunicarii de mesaje si partajarii resurselor . Astfel este posibila transmiterea informatiei ntre utilizatori situati n puncte diferite, folosirea simultana a informatiilor din bazele, bancile si depozitele de date de catre diferite categorii de utilizatori, precum si exploatarea în comun a mai multor resurse, programe si echipamente.
Calculatoarele reprezinta sistemele de calcul si trebuie sa fie echipate cu dispozitive de retea, dispozitive care sa confere conectivitatea necesara mediilor de comunicatii.
Calculatoarele unei retele pot fi atât servere care presteaza servicii mai multor utilizatori ai retelei, cât si statii de lucru utilizate în scopuri individuale de fiecare utilizator în parte. Serverul este calculatorul pe care ruleaza sistemul de operare de retea NOS (Network Operating System), supervizeaza comunicatiile în cadrul retelei si contine programe care îi permit sa se comporte ca un dispozitiv central de stocare pentru calculatoarele conectate la retea. Serverele pot fi dedicate sau nededicate. Serverul dedicat este un calculator care functioneaza doar ca server, nefiind folosit ca statie de lucru sau drept client, având rolul de a asigura securitatea fisierelor si a directoarelor si de a deservi rapid cererile clientilor din retea.
În aprecierea performantelor unui server trebuie luati în considerare doi parametri:
1. Scalabilitatea unui server se refera la posibilitatea de crestere a capacitatii serverului. Este ineficient sa se construiasca un sistem în jurul unui server care este configurat la capacitatea maxima. Pe masura ce se adauga noi utilizatori la sistem, volumul tranzactiilor creste si se acumuleaza din ce în ce mai multe date, iar cererile adresate serverului vor spori. Mai devreme sau mai târziu, cererile vor depasi capacitatea serverului de a servi. Consideratiile privind scalabilitatea includ:
adaugarea de noi module de memorie interna pentru a gestiona utilizatori suplimentari;
adaugarea de procesoare suplimentare pentru a putea control cresterea încarcaturii sistemului;
instalarea de discuri suplimentare;
respectarea limitelor sistemului de operare (numarul de utilizatori, spatiul disc total).
Toleranta la erori a unui server se refera la posibilitatea de recuperare a contextului curent de lucru dupa producerea unor disfunctionalitati hardware. Solutiile utilizate pentru a asigura toleranta la erori sunt sistemele neîntreruptibile la tensiune si subsistemele de discuri RAID . Cele doua facilitati, împreuna, protejeaza serverul de cele mai frecvente cauze care produc defecte: întreruperea tensiunii si functionarea defectuoasa a discului. Pentru o toleranta completa la erori fiecare componenta a sistemului de calcul trebuie sa fie dublata.
Mediile de comunicatii sunt suporturile fizice care realizeaza transferul datelor de la un calculator la altul. La ora actuala, acestea sunt foarte variate, fapt ce permite implementarea unei retele de calculatoare în cele mai diverse locatii. Cele mai des utilizate medii ce comunicatii sunt:
Linia
telefonica -
permite conectarea calculatoarelor prin intermediul infrastructurii companiilor
de telefonie fixa. Având în vedere extinderea în teritoriu a acestor
retele de telefonie, se poate realiza conectarea unui calculator la o
retea din orice locatie care are la dispozitie un post
telefonic. Datorita tehnologiei, dar mai ales a compozitie cablurilor
liniilor telefonice (cupru), acest mediu de comunicatii are o viteza
de transfer redusa si este supus interferentelor cu diverse
surse de bruiaj.
Cablul
de retea
(coaxial, utp etc.) - prin intermediul lui se realizeaza conexiuni cu
viteza si calitate mult mai buna decât a liniilor telefonice, în
schimb necesita instalarea unei retele de cabluri la toate
calculatoarele care urmeaza a se interconecta.
Fibra
optica -
este un mediu de comunicatii relativ nou, care a adus performanta
tehnologica a comunicatiilor la nivelul cel mai ridicat. Utilizând
lumina ca suport de transfer a datelor (spre deosebire de liniile telefonice
sau cablurile de retea care utilizeaza ca suport de transfer curentul
electric), fibra optica permite transferuri la viteze foarte mari, a unor
cantitati de informatii impresionant. Principalul dezavantaj al
utilizarii acestui mediu de comunicatii îl constituie costul
implementarii, care este forate ridicat.
Undele
radio - reprezinta mediul comunicatiilor mobile,
datorita faptului ca nu necesita existenta fizica a
unui suport de comunicatie, informatiile propagându-se de la un
emitator la un receptor prin intermediul undelor hertz-iene.
Tehnologiile actuale permit un transfer de date foarte bun (viteza mare)
în orice colt al lumii.
Resursele disponibile reprezinta acele elemente ale unui sistem de calcul care pot fi folosite de catre toti utilizatorii unei retele de calculatoare, putând fi identificate urmatoarele trei categorii de resurse:
Hardware - reprezinta echipamentele electronice
ale unui sistem de calcul. În retea se pot utiliza în comun
urmatoarele categorii de resurse hardware: unitati de stocare a datelor, imprimante etc. Prin
utilizarea în comun a unitatilor de stocare a datelor, utilizatorii
au la dispozitie un spatiu de stocare considerabil mai mare, acesta
fiind rezultatul însumarii tuturor spatiilor disponibile de pe toate
calculatoarele din retea. Utilizarea imprimantelor în retea reduce
considerabil costurile achizitiei de astfel de dispozitive, nefiind
necesara conectarea la fiecare calculator a câte unei imprimante, ci
conectarea tuturor calculatoarelor la o singura imprimanta.
Software
- reprezinta ansamblul aplicatiilor ce pot fi
folosite în paralel de catre utilizatorii retelei de calculatoare.
Acest lucru diminueaza considerabil costurile achizitiei de programe
de aplicatii, fiind necesara doar o licenta software pentru
un program instalat pe un singur calculator si folosit de mai multi
utilizatori simultan de la mai multe calculatoare. Totodata, actualizarea
acestor programe este mult mai simpla, fiind necesara efectuarea
operatiei doar pe un calculator.
Resurse
informationale -
reprezinta rezultatele prelucrarii datelor. Utilizarea în comun a
acestor resurse determina eficientizarea sistemului informational al
organizatiei.
În termeni de specialitate, utilizarea în comun a resurselor unei retele de calculatoare se numeste partajarea resurselor. Acest procedeu determina o eficientizare a costului resurselor, dar mai ales o eficientizare a rezultatelor obtinute.
O retea de calculatoare este sustinuta de un software de retea, absolut indispensabil, capabil sa rezolve probleme de comunicare complexe. (de exemplu, Novell Netware si Windows NT pentru retelele locale si sistemele de tip UNIX -Linux mai ales pentru conectarea subretelelor în retele de arie mai larga).
Sistemele de operare în retea controleaza functionarea componentelor hardware si software ale sistemului de calcul, în conditiile specifice lucrului într-o retea de calculatoare, precum si accesul utilizatorilor la resursele retelei, permitând partajarea acestor resurse.
Sistemele de operare proiectate pentru gestionarea lucrului în retea trebuie sa asigure câteva functii suplimentare, fata de celelalte functii ale unui sistem de operare. Aceste functii se refera la:
Partajarea propriilor resurse de catre un nod presupune gestionarea cererilor multiple si simultane de acces la resursele partajate, care pot sa apara de la celelalte noduri din retea. Aceasta înseamna ca sistemul host trebuie sa fie un sistem multitasking si multiuser.
De exemplu optiunea Sharing (utilizare în comun) din meniul de context al unor obiecte Windows permite definirea modului de partajare a resursei respective în cadrul retelei
Pentru a permite accesul la o resursa partajata din retea, se definesc, pentru aceasta resursa, drivere virtuale, care sunt declarate pe sistemul nodului care utilizeaza resursa partajata. Aceste drivere se refera deci la resurse care nu exista fizic în sistemul de calcul respectiv dar exista fizic pe host. Definirea unei corespondente între unitatile fizice partitionate, din retea, si driverele virtuale definite pe nodul local se numeste operatie de mapare.
Gestionarea driverelor virtuale este realizata de o componenta de retea specializata, instalata pe fiecare nod.
De exemplu optiunea Map Network Drive (Mapare unitate de retea) este oferita, în sistemul de operare Windows, de aplicatia Explorer; ea da posibilitatea maparii unei unitati virtuale locale la o unitate din retea. Operatia inversa, de anulare a maparii, se realizeaza cu optiunea Disconnect Network Drive (Deconectare unitate de retea).
Mecanismul de identificare a utilizatorilor ofera si posibilitatea urmaririi (înregistrarii) activitatii utilizatorilor în retea.
Spre exemplu, Windows NT Server este un sistem de operare pentru un server de retea si are implementata functia de definire si control ale drepturilor de acces.
Raspândirea fara precedent a retelelor de calculatoare se explica prin importanta pe care o are schimbul informational si avantajele pe care retelele de calculatoare le ofera în aceasta directie. Astfel, ele asigura at t o flexibilitate sporita, c t si avantaje economice. Flexibilitatea sporita este data de posibilitatile de extindere a retelei prin adaugarea de noi statii de lucru sau servere sau de mpartirea resurselor ntre utilizatori. Avantajele economice sunt determinate de costurile mai reduse ale echipamentelor, dar si de exploatarea n comun a mai multor resurse: date, programe, echipamente.
Datorita diversitatii retelelor de calculatoare, în procesul de clasificare a acestora se regasesc mai multe criterii, si anume:
Raspândirea geografica a sistemelor de calcul
Arhitectura
Topologie
Modelul de comunicare (standardul de comunicare)
În functie de raspândirea geografica a sistemelor de calcul din cadrul unei retele de calculatoare se disting patru categorii de retele:
Retelele LAN - au o extindere relativ redusa (de la câtiva centimetri pâna la 1 kilometru distanta între calculatoare). Se regasesc în general la nivelul unei camere sau a unei cladiri si sunt implementate adesea în cadrul organizatiilor.
Fig. nr. 4.1. Model de retea locala LAN
Retelele MAN - sunt extinse la nivelul unui oras, suprafata lor variind între 1 si 10 kilometri patrati. Adesea sunt constituite de catre furnizorii de Internet si sunt utilizate de catre clientii acestora.
Fig. nr. 4.2. Model de retea metropolitana MAN
Retelele WAN - sunt extinse la nivelul unei regiuni, chiar la nivel national si continental.
Fig. nr. 4.3. Model de retea cu acoperire vasta WAN
Retelele GAN - se extind la nivel global, acoperind întreaga suprafata a planetei. În aceasta categorie de retele intra si Internet-ul, alaturi de retelele companiilor multinationale sau a organizatiilor mondiale.
Fig. nr. 4.4. Model de retea cu acoperire globala GAN
În functie de arhitectura lor, retele de calculatoare se clasifica în:
Retele peer to peer - reprezinta acele retele de calculatoare în care fiecare nod (sistem de calcul) este investit cu capabilitati si responsabilitati similare. Astfel, fiecare utilizator al retelei are drepturi egale cu ale celorlalti. Adesea, aceasta categorie de retea este implementata la nivelul unei organizatii mici, are o extindere locala (LAN) si un numar mic de utilizatori. Principalul dezavantaj îl constituie lipsa securitatii informatiilor, dar datorita numarului mic de utilizatori, efectele acestuia sunt limitate.
Fig. nr. 4.5. Model de retea peer to peer
Retele client/server - utilizeaza doua tipuri de calculatoare, respectiv:
o Server - reprezinta acel nod din retea care ofera servicii celorlalte noduri ale retelei;
o Client - reprezinta acel nod din retea care utilizeaza serviciile oferite de un server.
Fig. nr. 4.6. Model de retea client-server
În cadrul unei retele care are implementata arhitectura client/server, orice sistem de calcul poate îndeplini functiunea de server sau de client, dupa cum sunt solicitate si/sau oferite serviciile. Serviciile oferite de un server pot fi:
Servicii de transfer al fisierelor - server ftp;
Servicii de posta electronica - server POP3, IMAP, SMTP etc.;
Servicii de conectare la Internet - server PROXY;
Servicii web - server web (IIS, APACHE etc);
alte servicii.
Serviciile în cadrul acestei retele sunt oferite de catre aplicatii specializate, aplicatii care poarta denumirea generica server. Acestea sunt instalate pe sistemele de calcul din retea si sunt folosite de catre toti utilizatorii autorizati ai retelei respective. Datorita faptului ca o aplicatie de tip server necesita resurse hardware considerabile, acestea se instaleaza de obicei pe un calculator care dispune de aceste resurse si care primeste denumirea de server.
Celelalte sisteme de calcul, care utilizeaza serviciile oferite de un server, necesita instalarea unor aplicatii care sa poata prelucra serviciile, numite aplicatii client. Acestea, în general, nu necesita resurse hardware deosebite.
Dupa cum se poate observa, prin arhitectura client/server se realizeaza o buna distributie a resurselor în retea, fiind necesare putine noduri care sa dispuna de resurse hardware mai performante (server-ele), restul sistemelor de calcul putând dispune de un minim de astfel de resurse. Acest lucru conduce la minimizarea costurilor de implementare si maximizarea randamentului de prelucrare a datelor.
Prin topologia unei retele de calculatoare se întelege modul de amplasare a acestora în spatiu. În functie de acest criteriu se disting urmatoarele categorii de retele:
retele de tip magistrala (bus) - conectarea tuturor sistemelor de calcul si a tuturor echipamentelor se face liniar prin intermediul unui cablu numit trunchi. Toate datele sunt transmise în toata reteaua, dar sunt receptionate doar de calculatorul sau dispozitivul caruia îi sunt destinate. La capetele trunchiului de retea se monteaza câte un dispozitiv numit terminator, cu scopul de capta semnalele libere, respectiv semnalele care nu au fost receptionate de nici un nod din retea.
Fig. nr. 4.8. Model de retea cu topologia magistrala (bus)
o Avantaje:
necesita o infrastructura simpla si putin costisitoare;
confera independenta functionala fiecarui calculator sau echipament conectat în retea;
o Dezavantaje:
functionarea retelei presupune neaparat si functionarea trunchiului sau magistralei. Daca apare o defectiune la magistrala, calculatoarele si echipamentele din cadrul acesteia nu mai pot comunica între ele.
Datorita faptului ca semnalul se difuzeaza în toata reteaua, exista pericolul interceptarii acestuia de catre utilizatori neautorizati, deci nu confera o securitate fizica a comunicatiei.
retele de tip stea (star) - conectarea tuturor sistemelor de calcul, precum si a echipamentelor periferice se face prin intermediul unui dispozitiv special numit concentrator sau hub. Astfel fiecare nod din retea are legatura directa cu hub-ul, realizându-se astfel o legatura permanenta între nodurile retelei. Reteaua functioneaza atât timp cât nodul central este în functiune, fiecare nod al retelei fiind independent de celelalte noduri.
Fig. nr. 4.9. Model de retea cu topologia stea (star)
o Avantaje:
Ofera un control centralizat al traficului prin retea;
Ofera independenta nodurilor retelei.
o Dezavantaje
Necesita o infrastructura de comunicatii costisitoare (se utilizeaza cablaje pe distante mari, plus concentratorul care reprezinta un echipament utilizat doar la centralizarea traficului);
Functionarea retelei este dependenta de functionarea concentratorului.
retele de tip inel (ring) - toate sistemele de calcul sunt interconectate între ele în stilul conectarii în topologia magistrala, doar ca primul si ultimul sunt unite formându-se astfel o bucla (inel). Informatia se transmite de la un nod la urmatorul, într-un singur sens. Avantajele si dezavantajele sunt aceleasi ca la retelele de tip magistrala, cu o completare, si anume ca retele de tip inel ofera un grad ridicat de securitate privind transferul informatiilor în si din exterior, prin simplu fapt ca acest transfer nu se poate realiza.
Fig. nr. 4.10. Model de retea cu topologia inel (ring)
retele de tip arbore (tree) - aceasta categorie de retele combina topologia retelelor de tip magistrala cu cea de tip stea. Specific acestei topologii este magistrala centrala, respectiv un cablu denumit backbone . Pornind de la acest cablu, se dezvolta strucuturi de retele de tip stea si/sau de tip magistrala, formându-se astfel reteaua de tip arbore. Aceasta topologie este cel mai des întâlnita la retelele metropolitane, mai ales în cadrul companiilor furnizoare de servicii Internet. Aceste companii dezvolta propriile retele de cablaje, asa-numitele backbone-uri, la care se conecteaza clientii serviciilor de Internet. Acestia dispun de retele locale proprii, cu arhitectura si topologie proprie, astfel constituind împreuna o retea metropolitana de tip arbore. Principalul dezavantaj al acestui tip de retele îl constituie dependenta de elementul structural central (backbone), fara de care nici un nod al retelei nu poate beneficia de conectivitate totala.
Fig. nr. 4.11. Model de retea cu topologia arbore (tree)
O retea de calculatoare este alcatuita dintr-un ansamblu de mijloace de transmisie si de sisteme de calcul utilizate pentru a realiza atât functii de transport a informatiei, cât si functii de prelucrare a acesteia. Dar fiecare sistem de calcul prezinta un mod specific de stocare a informatiei si de interfatare cu exteriorul. Astfel, o retea de calculatoare care interconecteaza diferite sisteme de calcul poate functiona în bune conditii numai daca exista o conventie care stabileste modul în care se transmite si se interpreteaza informatia. Aceasta conventie poarta numele de protocol.
Un protocol este un set de reguli si conventii ce se stabilesc între participantii la o comunicatie în vederea asigurarii bunei desfasurari a comunicatiei respective; sau protocolul este o întelegere între partile care comunica asupra modului de realizare a comunicarii.
Pe parcursul evolutiei comunicatiei între calculatoare au fost elaborate mai multe familii de protocoale. Cele mai importante sunt modelul de referinta ISO / OSI si modelul de referinta TCP / IP.
4.2.4.1. Modelul OSI (Open Systems Interconnection) pentru retele, propus de ISO (International Standard Organization), ca un prim pas catre standardizarea internationala a protocoalelor folosite pe diferite niveluri, se ocupa de conectarea sistemelor deschise comunicarii cu alte sisteme. Modelul OSI contine sapte niveluri: fizic, de legatura date, retea, transport, sesiune, prezentare, aplicatie (vezi figura nr. 4.9). Acest model nu reprezinta în sine o arhitectura de retea deoarece nu specifica serviciile si protocoalele utilizate la fiecare nivel, ci arata numai ceea ce ar trebui sa faca fiecare nivel.
Nivelul fizic se ocupa de transmiterea bitilor printr-un canal de comunicatie: când unul din capete trimite un bit 1, acesta este receptat în cealalta parte ca un bit 1 si nu ca un bit 0.
Nivelul legatura de date are sarcina de a transforma un mijloc oarecare de transmisie într-o linie care sa fie disponibila nivelului retea fara erori de transmisie nedetectate. De aceea, nivelul legatura de date obliga emitatorul:
sa descompuna datele de intrare în cadre (blocuri) de date (câteva sute sau mii de octeti);
sa transmita cadrele secvential;
sa prelucreze cadrele de confirmare trimise înapoi de receptor.
Nivelul retea se ocupa de controlul functionarii subretelei. O problema cheie în proiectare este determinarea modului în care pachetele sunt dirijate de la sursa la destinatie. De asemenea, nivelul retea se ocupa de rezolvarea neconcordantelor dintre modul de adresare, dimensiunea pachetelor sau chiar protocoalele sursei si destinatiei.
Nivelul transport are rolul de a accepta date de la nivelul sesiune, de a le descompune, daca e cazul, în unitati mai mici, de a transfera aceste unitati nivelului retea si a se asigura ca toate fragmentele sosesc corect în celalalt capat.
Nivelul sesiune permite utilizatorilor de pe masini diferite sa stabileasca între ei sesiuni. Ca si nivelul transport, o sesiune permite transportul obisnuit de date, dar furnizeaza si servicii îmbunatatite, utile în anumite aplicatii.
Nivelul prezentare. Spre deosebire de nivelele inferioare, care se ocupa numai cu transferul sigur al bitilor dintr-un loc în altul, nivelul prezentare se ocupa de sintaxa si semantica informatiilor transmise.
Exemplu: codificarea datelor, reprezentarea tipurilor de baza etc.
Nivelul aplicatie are rolul de a uniformiza interfata dintre date si utilizator. Prin interfata dintre date si utilizator se întelege în cazul de fata modul de afisare sau sistemul de pastrare a fisierelor care poate fi diferit de la un sistem la altul.
Fig. nr. 4.13. Modelul OSI
4.2.4.2. Modelul TCP/IP este mult mai vechi decât modelul OSI si a fost utilizat drept model de referinta de catre stramosul tuturor retelelor de calculatoare, ARPANET si apoi de succesorul sau, Internet-ul. ARPANET a fost o retea de cercetare sponsorizata de catre DoD (Department of Defense - Departamentul de Aparare al Statelor Unite). În cele din urma, reteaua a ajuns sa conecteze între ele, utilizând linii telefonice închiriate, sute de retele universitare si guvernamentale. Modelul de referinta TCP / IP a aparut ca o necesitate de interconectare a retelelor de diferite tipuri, iar denumirea a fost data dupa cele doua protocoale fundamentale utilizate.
Din figura nr. 4.14. se poate observa diferenta dintre modelul de referinta ISO / OSI si modelul TCP / IP.
Modelul ISO / OSI Modelul TCP / IP
Fig. nr. 4.14. Comparatie între modelul ISO/OSI si modelul TCP/IP
Nivelul gazda - la - retea (interfata - retea) - despre acest nivel modelul TCP / IP nu spune mare lucru, singura mentiune este aceea ca gazda trebuie sa se lege la retea pentru a putea transmite date, folosind un anumit protocol. Acest protocol nu este definit si variaza de la gazda la gazda si de la retea la retea. Acest nivel face ca functionarea nivelului superior, numit Internet si respectiv, retea, sa nu depinda de reteaua fizica utilizata în comunicatie si de tipul legaturii de date.
Nivelul Internet are rolul de a permite gazdelor sa emita pachete în orice retea si de a face ca pachetele sa circule independent pâna la destinatie.
Nivelul Internet defineste oficial un format de pachet si un protocol numit IP - Internet Protocol care asigura un serviciu de transmitere a datelor fara conexiune. Alte protocoale care pot functiona la acest nivel sunt:
ICMP - Internet Control Message Protocol;
ARP - Address Resolution Protocol;
RARP - Reverse Address Resolution Protocol.
Nivelul transport permite conversatii între entitatile pereche din gazdele sursa si, respectiv, destinatie, deci asigura comunicatia între programele de aplicatie.
Sunt definite doua protocoale:
TCP (Transmission Control Protocol) este un protocol punct - la - punct, orientat pe conexiuni care permite ca un flux de octeti trimisi de pe un sistem sa ajunga fara erori pe oricare alt sistem din inter - retea (asigura livrarea corecta, în ordine, a mesajelor);
UDP (User Datagram Protocol) este un protocol nesigur (nu asigura livrarea mesajului la receptie fara erori, fara pierderi, fara duplicate, în ordinea în care au fost emise), fara conexiuni, care foloseste IP pentru transportul mesajelor.
Nivelul aplicatie asigura utilizatorilor retelei, prin intermediul programelor de aplicatie, o varietate de servicii:
terminal virtual TELNET, protocol care permite unui utilizator de pe un sistem sa se conecteze si sa lucreze pe un alt sistem aflat la distanta;
transferul de fisiere FTP (File Transfer Protocol) protocol care pune la dispozitie o modalitate de a transfera eficient date de pe o statie pe alta, în ambele sensuri;
posta electronica SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Posta electronica a fost la origine doar un tip de transfer de fisiere, dar ulterior a fost dezvoltat un protocol specializat pentru acest serviciu. Acest protocol este folosit pentru transferul mesajelor de posta electronica între utilizatori conectati la retele diferite, dar care au o conexiune Internet.
Ulterior , au aparut o serie de alte protocoale, cum ar fi:
Serviciul Numelor de Domenii, DNS (Domain Name Service), pentru a stabili corespondenta dintre numele gazdelor si adreselor retelelor;
HTTP (HyperText Transfer Protocol) - folosit pentru aducerea paginilor de pe Web.
Fig. nr. 4.15 prezinta protocoalele si retelele modelului TCP/IP.
Fig. nr. 4.15. Protocoalele utilizate de modelul TCP/IP
Administrarea retelei consta în planificarea, configurarea si gestionarea tuturor elementelor retelei: resurse locale si aflate la distanta, conturi de utilizator, dispozive pentru conectivitate. Scopul administrarii retelei este de a creste produtivitatea prin asigurarea accesului la resursele necesare.
Administrarea retelei trebuie sa înceapa cu planificarea acesteia, cu documentarea ciclului de viata al retelei. În acest sens trebuie sa se înceapa cu configuratia curenta, raspunzându-se la urmatoarele întrebari:
Ce hardware si ce software - ce versiuni - sunt utilizate în prezent?
Acestea sunt adecvate nevoilor utilizatorilor?
Cum este vazuta dezvoltarea retelei în viitor?
Înainte de a avea o retea functionala, administratorul de retea trebuie sa decida cum gestioneaza accesul. Accesul include nu numai conectarea la o anumita statie de lucru, ci si accesarea resurselor. Înainte de a lua aceasta decizie, administratorul trebuie sa definesca metoda care va fi utilizata pentru a stabili cerinte privind numele de utilizator si parolele. Principalele doua tipuri de conturi de retea care permit gestionarea utilizatorilor retelei sunt conturile de utilizator si conturile de grup.
În retelele bazate pe server, accesul este acordat fiecarui utilizator printr-un cont individual. Crearea conturilor de utilizator si atributele aplicate acestor conturi sunt elementele prin care se gestioneaza accesul la resurse.
Conturile de utilizator si cele de grup sunt create de obicei cu ajutorul unui utilitar furnizat de sistemul de operare de retea (de exemplu, User Manager sau User Manager for Domains în Windows NT sau Windows 2000, Syscon for NetWare pentru versiunile 3.x sau NWAdmin pentru versiunile 4.x si 5.x). Utilitarele pot fi utilizate pentru a desemna optiuni, precum exigentele pentru parole si apartenentele la grupuri.
Majoritatea sistemelor de operare în retea creeaza în timpul instalarii un cont administrator si unul guest (oaspete). Administratorul trebuie sa creeze apoi conturi pentru toti utilizatorii retelei, stabilindu-le drepturile de acces si apartenentele la grupuri.
Unul dintre cele mai importante aspecte ale securitatii retelei îl reprezinta parolele. Parolele lungi sporesc securitatea retelei, fiind greu de detectat. Acest lucru este valabil mai ales când sunt combinate caractere numerice si alfabetice. Pastrarea unui istoric al parolelor reduce accesul neautorizat la retea. Securitatea este sporita prin solicitarea ca parolele sa fie schimbate periodic.
Grupurile sunt utilizate pentru a organiza utilizatorii în multimi logice pe baza modului în care acestia au nevoie de acces la resusele retelei. Utilizatorilor li se acorda permisiunile necesare la resuse pe baza grupului din care fac parte, nu în mod individual. Fiecare utilizator care este membru al grupului are aceleasi permisiuni de acces ca si grupul.
Modelul de securitate pentru o retea de calculatoare este structurat pe mai multe niveluri
Securitatea fizica este nivelul exterior al modelului de securitate si trebuie sa asigure prevenirea accesului la echipamente si date. Este comuna tuturor sistemelor electronice de calcul, distribuite sau nu;
Niveluri logice de securitate destinate asigurarii controlului accesului la resursele si serviciile sistemului.
Din punct de vedere al accesului la resursele sistemului înt lnim urmatoarea structurare:
Nivelul de acces la sistem care determina daca si c nd reteaua este accessibila utilizatorilor. La acest nivel se realizeaza gestiunea accesului si se stabilesc masuri de protectie la conectare (deconectare fortata, interzicerea lucrului n afara orelor de program, limitarea lucrului la unele statii);
nivelul de acces la cont care se refera la identificarea utilizatorilor dupa numele de utilizator asociate si autentificarea lor prin parola introdusa;
nivelul drepturilor de acces care individualizeaza, pe fiecare utilizator sau pe grupuri de utilizatori, drepturile pe care le au acestia (citire, scriere, stergere, vizualizare etc.)
La nivelul de securitate a serviciilor se controleaza accesul la serviciile sistemului cum ar fi echipamentele de intrare/iesire, gestiunea serverului si pot fi individualizate astfel:
nivelul de control al serviciilor care este responsabil de functiile de avertizare si de raportare a starii serviciilor;
nivelul de drepturi la servicii care determina cum poate folosi un anumit utilizator un serviciu (de exemplu, drepturile unui operator asupra unei imprimante)
Securitatea fizica consta n mpiedicarea patrunderii n sistem a intrusilor, transmit ndu-le mesaje de averizare, iar atunci c nd aceasta nu este posibil sunt create bariere care sa stopeze sau sa nt rzie atacul. Pe l nga protectia contra atacurilor deliberate, securitatea fizica trebuie sa asigure si protectia mpotriva dezastrelor naturale. Masurile prin care este asigurata securitatea fizica se refera la controlul accesului, asigurarea securitatii echipamentelor din retea (calculatoare si echipamente periferice), protectia contra dezastrelor naturale, incendiilor sau inundatiilor, protectia bibliotecii de suporturi de date (magnetice, optice, magneto-optice).
Pentru retelele care interconecteaza un numar mare de calculatoare sau mai multe retele locale este necesara prezenta unor componente suplimentare: repetoare, punti, repartizoare, porti.
Repetorul (repeater) este un echipament care amplifica semnalele pentru a mari distanta fizica pe care actioneaza reteaua. Repetoarele sunt folosite c nd lungimea totala a cablului de retea este mai lunga dec t cea admisa pentru tipul respectiv de cablu (de exemplu cablu torsadat: 100m; cablu coaxial gros: 500m; cablu coaxial subtire 185m). Repetorul asteapta sosirea semnalelor pe cablul de retea, le amplifica si le transmite mai departe.
Prin acest mecanism se poate asigura legatura dintre doua retele similare. Aceste repetoare se numesc hub-uri. Initial hub-ul a fost doar un simplu repetor de semnal care prelua semnalul de pe unul din cabluri si-l transmitea pe un alt cablu, permitând extinderea lungimilor retelelor. Apoi aceste repetoare au permis separarea unei retele în mai multe segmente. Divizarea unei retele în segmente a permis administratorilor de retea sa creeze la nivel logic si fizic grupuri de lucru. A doua generatie de hub-uri a fost înzestrata cu posibilitati de management si de administrare a segmentelor, permitând astfel administratorilor de retea reconfigurarea usoara a întregii retele.
Fig. nr. 4.16. Prelungirea unei retele cu ajutorul unui repetor
Puntea (bridge) este dispozitivul care leaga doua retele într-una singura, fiind considerata un repetor inteligent. Cele doua retele pot fi si de tipuri diferite. Repetoarele intercepteaza semnelele care vin prin cablu, le amplifica si le transmit mai departe. Spre deosebire de acestea, puntea are si capacitatea de a identifica automat adresa fiecarui calculator situat de o parte si de alta a puntii, pe baza acestor adrese putându-se directiona mesajele n mod corespunzator.
Fig. nr. 4.17. Schema unei retele cu punte
Repartizorul (router) este similar unei punti super-inteligente pentru retele foarte mari. El stie totul despre retea: adresele tuturor calculatoarelor, adresele altor punti si/rutere din retea si poate construi traseul optim pe care poate fi transmis mesajul în drumul sau de la adresant la destinatar. Daca o anumita parte a retelei este ocupata, repartizorul poate lua decizia de redirectionare a unui mesaj, folosind un traseu mai putin ocupat. Unele repartizoare sunt chiar calculatoare propriu-zise cu placi de retea, prevazute cu un software special care le permite executia functiilor de coordonare. O alta functie a router-elor este conectarea prin modemuri a retelelor localizate geografic la mare distanta.
Fig. nr. 4.18. Schema conectarii a doua retele cu ajutorul unui router
Bruter-ul este un echipament care combina calitatile unei punti si ale unui repetor. El poate actiona ca ruter pentru un anumit protocol si ca punte pentru altele.
Portile (gateways) sunt repartizoare super-inteligente si au fost proiectate pentru conectarea retelelor de tipuri diferite.
O poarta conecteaza doua sisteme care nu folosesc aceleasi:
protocoale de comunicatie;
structuri de formate;
limbaje;
arhitecturi.
În general, aceste echipamente permit conectarea la un mainframe a retelelor locale. Portile reprezinta de obicei servere dedicate într-o retea, care convertesc mesajele primite într-un limbaj de e - mail care poate fi înteles de propriul sistem. Ele realizeaza o conversie de protocol pentru toate cele sapte niveluri OSI si opereaza la nivelul aplicatie. Sarcina unei porti este de a face conversia de la un set de protocoale de comunicatie la un alt set de protocoale de comunicatie.
Portile functioneaza si la nivelul transport al modelului ISO / OSI.
Sofware de comunicatie
Schimbul de date ntre utilizatori diferiti situati local sau la distanta, lucr nd la sisteme de calcul identice sau diferite se realizeaza dupa schema de mai jos (fig.nr. 4.19):
Fig.
nr. 4.19. Comunicarea informatiei
Buna desfasurare a schimburilor de date mediate de echipamentele de comunicatie se asigura prin intermediul software-ului de comunicatie.
Acesta are urmatoarele functii
Armonizarea derularii lucrarilor între emitator si receptor Calculatorul emitator declanseaza comunicarea, iar calculatorul receptor trebuie sa întrerupa temporar lucrarile sale pentru a putea face receptia. Este deci necesara coordonarea în orice moment a activitatilor îndeplinite. O alta solutie este utilizarea terminalelor pasive pregatite întotdeauna pentru receptie. Calculatorul central realizeaza alocarea timpilor de comunicatie cu terminalele.
Dirijarea datelor în retea. În fiecare nod de comunicatie datele de transmis trebuie dirijate pe subansamble catre calculatoarele destinatie. Comutarea (dirijarea) poate fi asigurata prin mijloace fizice utilizând comutarea circuitelor. Comutatorul rezerva, la momentul transmisiei, circuitul corespunzator între emitator si receptor, iar mesajul parcurge acest circuit. Pentru ameliorarea performantelor se utilizeaza si comutarea mesajelor. În acest caz calculatoarele specializate în comutari, plasate la nodurile retelei, au rolul de intermediari în memorarea mesajelor. Ele primesc totalitatea mesajelor, le memoreaza si apoi le retransmit catre receptor. Un mesaj poate trece prin mai multe noduri pentru a ajunge la destinatar. Software-ul specializat are misiunea de a alege calea de comunicatie în functie de trafic daca mai multe cai sunt posibile. Comutarea pachetelor reia principiul comutarii mesajelor fixînd marimea mesajului la o valoare standard (de exemplu 128 caractere în TRANSPAC). În acest mod, gestiunea pachetelor la nodurile de comunicatie este mai usoara. Un mesaj mai scurt este completat cu spatii, iar unul mai lung este descompus în câte pachete este necesar. Pachetele aceluiasi mesaj pot sosi într-o ordine diferita de cea de la emitere, daca au parcurs cai diferite. La receptie se recompune mesajul prin reordonarea pachetelor.
Protectia contra erorilor. Întrucât liniile de transmisie sunt supuse factorilor perturbatori, protectia prin software se poate asigura prin coduri detectoare de erori, corectarea prin retransmisie etc.
Gestiunea traficului retelei. Fiecare echipament din retea are o anumita capacitate de transmisie, iar traficul de date este de obicei variabil. Ajustarea cererii de transmisie la posibilitatile tehnice trebuie sa evite pierderea de informatie prin depasirea vitezei unei linii sau a capacitatii unui nod.
Principalele modalitati de lucru sunt:
alegerea cailor de transmisie din mai multe posibile;
temporizarea nodurilor;
refuzul unui trafic suplimentar, daca se detecteaza punctul de saturatie.
Produsele informatice pot fi concepute, realizate si implementate în trei moduri:
produse specifice unui anumit tip de utilizator, în care tipologia prelucrarilor este particulara si în principiu regeneralizabila catre alte tipuri de utilizatori;
produse-program generalizabile de la un anumit tip de utilizatori catre alte tipuri de utilizatori, atunci când este posibila asimilarea acestora;
sisteme informatice exploatabile atât prin produse-program specifice, cât si prin produse-program generalizabile într-un context operational din punct de vedere tehnic, dinamic si functional.
Indiferent de varianta folosita trebuie sa se respecte cerintele, restrictiile si dezideratele legislatiei economice în vigoare.
Aceste elemente impun dezvoltarea unor sisteme de programe care sa satisfaca cerintele informatice de prelucrare cu caracter general ale unei arii largi de utilizatori. În practica informatica aceste sisteme sunt cunoscute cel mai adesea sub denumirea de produse-program generalizabile, pachete de programe, produse informatice generalizabile.
Produsul-program generalizabil reprezinta un sistem complet, parametrizabil, adaptabil si documentat de programe, proiectat de firme specializate în software de aplicatii, livrabil utilizatorilor finali.
Solutia utilizarii de produse program comercializate de firme producatoare sau de firme specializate în comercializare conduce la o mare economie de timp în realizarea aplicatiilor la nivelul întreprinderilor, înlaturând fazele pretentioase de analiza si proiectare a aplicatiilor.
Produsele-program sunt comercializate acum ca oricare alt produs si cuprind în general urmatoarele componente:
dischete sau CD-ROM-ul cu programele înregistrate;
manualul de prezentare care descrie amanuntit diferitele functii ale programelor si organizarea fisierelor;
manualul de utilizare care explica modul de utilizare a produsului-program;
datele de test care permit însusirea usoara a principiilor de lucru.
Pachetele de programe sunt asemanatoare cu produsele rezultate dintr-o activitate de productie, fiind însa rezultatul unei activitati intelectuale. Ca si în industrie, firmele producatoare fac investitii în acest domeniu numai în conditii de eficienta economica. De aceea, la proiectarea pachetelor de programe se iau în considerare urmatoarele principii:
Existenta unei piete reale pentru desfacerea produselor informatice înseamna dezvoltarea unor studii de marketing care sa evidentieze existenta sau inexistenta unor posibili beneficiari ai produselor program care urmeaza sa fie comercializate. Prin aceste studii sunt identificate urmatoarele elemente: numarul viitorilor utilizatori, nivelul mediu al cheltuielilor de proiectare si realizare, posibilitati concrete de livrare prin estimarea unor preturi de livrare pertinente. Un produs-program este vândut la un pret mai mic în raport cu investitia initiala pentru realizarea lui. Investitia este totusi rentabila deoarece produsul-program se vinde într-un mare numar de exemplare. Pentru ca piata produselor-program sa functioneze trebuie asigurate urmatoarele conditii:
Protectia firmei producatoare contra copierii frauduloase a produselor-program de catre clientii sai - se realizeaza prin lege, prin contractul încheiat între cumparator si vânzator sau prin practicarea unor preturi scazute si asigurarea unor servicii care nu sunt oferite de copiile pirat (documentatia si punerea la dispozitie a unor noi versiuni).
Piata potentiala extinsa, urmarindu-se comercializarea produselor-program nu numai la nivelul unei tari, ci într-o zona geografica întinsa.
Produse-program de calitate, utilizarea lor trebuind sa se faca fara probleme chiar daca utilizatorii nu sunt experimentati în domeniu.
Un raspuns pertinent la o cerinta generica, produsul-program trebuind sa raspunda unor cerinte care se manifesta în mod curent si care pot fi satisfacute într-o maniera standardizata.
Fundamentarea pe criterii tehnico-economice presupune comensurarea cheltuielilor necesare pentru conceperea si realizarea produselor-program comparativ cu veniturile care urmeaza a fi obtinute din vânzarea acestor produse. Analizele economice trebuie realizate în corelatie cu cele tehnice care implica utilizarea celor mai moderne resurse informatice.
Existenta cadrului legislativ presupune existenta unei legislatii economice nationale în concordanta cu cea europeana pentru ca viitorul produs sa poata fi usor generalizat atât în tara de origine, cât si în alte tari.
Utilizarea unor solutii tehnice moderne si eficiente în proiectarea produselor informatice înseamna folosirea ultimelor noutati hardware si software din domeniu, noutati care conduc la obtinerea unor produse competitive.
Posibilitatea algoritmizarii eficiente a problemelor abordate presupune dezvoltarea si utilizarea produselor informatice pentru domenii economice în care procesele de prelucrare au un caracter cuantificabil si pot fi asociate specificului sintactic si semantic al sistemului electronic de calcul.
Dezvoltarea de solutii informatice bazate pe sisteme de programe reutilizabile în contextul evolutiei sistemelor de operare are în vedere conceperea acestora prin folosirea unor structuri care sa permita dezvoltarea, modificarea sau suprimarea unor module informatice cu efort material si uman minim în conditiile aparitiei unor noi versiuni de sisteme de operare.
Asigurarea activitatilor de publicitate si asistenta tehnica are în vedere estimarea fondurilor necesare pentru lansarea pe piata a produsului informatic, urmata de o campanie publicitara eficienta. Publicitatea este asigurata apelându-se la un personal de specialitate si o tehnica de calcul de un nivel înalt. Pentru asigurarea credibilitatii, firma producatoare trebuie sa asigure asistenta tehnica pentru exploatarea la parametrii de eficienta a produsului respectiv.
Asigurarea de solutii tehnice cu caracter plurinational rezida din cerintele de comercializare a viitorului produs atât pe piata interna, cât si pe cea externa. În acest scop la proiectare si realizare trebuie avute în vedere cerintele cadrului legislativ din tara de origine si din tarile în care produsul va fi livrat, particularitatile limbii, alfabetul, sistemul de unitati monetare, sistemele de codificare, termenii si conceptele economice utilizate etc.
Plecând de la aceste principii, utilizarea produselor-program generalizabile presupune parcurgerea unor etape în care utilizatorul final foloseste în mod efectiv pachetul program existent în biblioteca sursa direct executabila (livrata de proiectant).
În IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineering) Glossary of Software Engineering Terminology, calitatea produselor informatice este definita ca fiind gradul în care un sistem, o componenta sau un proces satisface clientul, necesitatile utilizatorului sau asteptarile acestuia.
Calitatea software reprezinta totalitatea însusirilor tehnice, economice si sociale ale produselor software, însusiri ce exprima gradul în care acestea satisfac nevoia utilizatorilor, în functie de parametrii tehnico-economici, de gradul de utilitate si de eficienta economica în exploatare
Utilizatorul este cel care certifica calitatea unui produs program, având drept criteriu satisfacerea cerintelor sale. Producatorii de software trebuie sa obtina, cel putin, acel nivel al calitatii care sa permita satisfacerea asteptarilor utilizatorului. Un nivel mai scazut duce la alegerea produselor software concurente care, la acelasi pret, ofera nivelul necesar al calitatii. Pe de alta parte, un nivel mult mai ridicat al calitatii antreneaza costuri foarte mari care se reflecta în pretul produsului. În acest caz, utilizatorul alege acele produse concurente care, la un pret mai scazut, ofera un nivel suficient al calitatii. Este necesara, deci, utilizarea unor metode de evaluare a calitatii software astfel încât sa existe posibilitatea compararii nivelului planificat al calitatii cu cel obtinut efectiv.
Definirea problemei la beneficiar, clarificarea si detalierea acesteia de catre beneficiar si producator prin elaborarea unor specificatii are un impact deosebit atât asupra calitatii proiectului si, ulterior, a produsului, dar si asupra întregului ciclu de viata al produsului software[76].
Caracteristicile de calitate ale produselor software sunt puse în evidenta în diferite etape din ciclul de viata ale produsului program. Cresterea nivelului unei caracteristici poate conduce automat atât la cresterea nivelurilor pentru unele caracteristici, cât si la scaderea nivelurilor pentru altele. Programatorii trebuie sa cunoasca modul în care interactioneaza caracteristicile si atributele de calitate pentru a asigura realizarea echilibrului necesar încadrarii produsului program între limite de performanta admise. Aceste caracteristici de calitate sunt urmatoarele: fiabilitatea (un program poseda caracteristica de fiabilitate în masura în care îndeplineste functiile de prelucrare cerute de beneficiar, pe un interval de timp dat, fara erori), corectitudinea (un produs program este corect daca transformarile pe care le efectueaza conduc la obtinerea de rezultate ce corespund calitativ si cantitativ cu specificatiile de programare), eficacitatea (un produs program este eficace daca realizeaza o corelatie optima între consumurile de resurse -timp de executie, memorie interna, tipuri si numar periferice - si complexitatea problemei ce se rezolva), siguranta în utilizarea curenta (stabileste masura în care un program aplicativ nu permite efectuarea de modificari neautorizate sau nedorite în volume de date, precum si distrugerea partiala sau totala a volumelor de date), stabilitatea indica rezistenta programului aplicativ fata de efectele generate de o modificare a datelor initiale, cât si în secventele de instructiuni care compun modulele care intra în componenta sa), mentenabilitatea (indica masura în care este permisa actualizarea rapida si usoara a produsului program pentru a putea continua utilizarea acestuia chiar în conditii modificate), adaptabilitatea (reprezinta capacitatea produsului software de a permite integrarea de noi functii de prelucrare si de a include acele secvente de instructiuni care maresc performanta programului, aducându-l la nivelul eficientei de utilizare de la un moment dat, ulterior elaborarii), liniaritatea (masoara gradul în care la elaborarea unui modul, a unei secvente sunt utilizate instructiuni care se executa una dupa alta sau masura în care nu sunt utilizate instructiuni de salt conditionat sau neconditionat), claritatea (un produs program este considerat impur atunci când secventele ce formeaza modulele sale contin instructiuni ce pot lipsi fara a fi afectata calitatea rezultatelor finale), reutilizabilitatea (reprezinta capacitatea unor module ale produsului program de a fi încorporate în alte programme, având rezultat direct economia de munca vie), portabilitatea (caracteristica de calitate care pune în evidenta gradul în care un produs program poate fi rulat pe mai multe tipuri de calculatoare), integrabilitatea (arata gradul în care produsele software pot fi incluse în sisteme complexe de prelucrare a datelor), testabilitatea (ofera utilizatorilor posibilitatea de a pune în evidenta cât mai multe variante de probleme ce pot fi rezolvate si comportamentul programului aplicativ în situatii particulare - fisiere vide, date incomplete, date neconsistente), completitudinea (da masura în care modulele produsului software sunt partial activabile si fiecare realizeaza functia de prelucrare data în specificatii), generalitatea (pune în evidenta aria de cuprindere a functiilor de prelucrare, variantele problemei ce pot fi rezolvate, cazurile particulare, dimensiunile maxime ce se iau în considerare), consistenta (pune în evidenta masura în care modulele realizeaza functii de prelucrare necontradictorii si se bazeaza pe uniformizare în folosirea simbolurilor, a regulilor de construire a identificatorilor, etichetelor si în general a secventelor omogene), complexitatea (permite stabilirea diferentelor dintre structurile programelor si ierarhizarea programelor dupa noduri si arce si mod de orientare a acestora din urma), flexibilitatea (determina volumul de restrictii impus utilizatorilor pentru a obtine rezultate complete si corecte prin folosirea unui program aplicativ), modularitatea (descrie ordinea din cadrul produsului format din module).
Deoarece pe piata specializata exista o mare varietate de produse informatice viitorul beneficiar trebuie sa aiba în vedere un sistem de criterii dupa care se va face selectia. Aceste criterii sunt sistematizate în tabelul 5.1.
La alegerea unui produs program se iau în considerare cerinte cum ar fi:
Dimensiunea maxima a problemei ce trebuie rezolvata în raport cu dimensiunea maxima planificata de produsul program.
Resursele configuratiei sistemului de calcul necesare implementarii produsului program în raport cu resursele configuratiei sistemului la care are acces utilizatorul.
Flexibilitate, usurinta în vehicularea datelor de I/E, modul de întelegere (învatare) a utilizarii produsului program si de interpretare care sa conduca la un anumit numar redus de rulari cu erori.
Costurile implicate de utilizarea curenta si de mentinere în exploatare sa se situeze la nivele care sa nu afecteze negativ eficienta economica a unitatii beneficiare.
Produsul program sa poata încorpora noi componente pentru functii de prelucrare identificate ulterior si/sau sa poata fi adaptat tehnicilor de prelucrare ce corespund dezvoltarii ulterioare a configuratiei sistemului de calcul.
Nivelul de tratare a erorilor sa conduca la reducerea numarului de rulari incomplete ale produsului program; produsul poate pune în evidenta totalitatea erorilor existente în date, poate realiza corectarea sau ignorarea unora din acestea, iar mesajele de eroare trebuie sa stabileasca cât mai exact locul, cauza si modalitatile de eliminare a erorilor.
Nivelele de fiabilitate si metenabilitate trebuie sa fie astfel dimensionate încât ponderea erorilor ce necesita modificarea de secvente în program sa fie cât mai redusa.
Implicatiile algoritmului utilizat în realizarea produsului program asupra preciziei, vitezei, consumului de resurse.
Tabelul nr. 5.1. Criterii de selectie a produselor-program
|
Criteriu |
Unitate de exprimare |
Tipul de optim urmarit |
|
Pretul de livrare |
Mii lei |
Minim |
|
Procent de informatizare/realizare a activitatii/problemei abordate de PPG |
Maxim |
|
|
Costul mediu de functionare estimat |
Mii lei |
Minim |
|
Costul estimat al sistemului de calcul de achizitionat |
Mii lei |
Minim |
|
Costul mediu al service-ului lunar |
Mii lei |
Minim |
|
Numarul de exemplare de PPG vândute de firma proiectanta |
Bucati |
Maxim |
|
Versiunea de PPG (monopost/retea) |
Solicitata de beneficiar |
|
|
Timpul mediu de functionare/exploatare lunar a PPG |
Ore |
Minim |
|
Numarul de persoane implicat în utilizarea PPG |
Numar de persoane |
Minim |
|
Numarul de tari/orase/firme în care PPG este implementat |
Numar |
Maxim |
Pentru ca o problema sa fie rezolvata cu ajutorul calculatorului electronic trebuie sa existe un program informatic care sa descrie algoritmul de rezolvare a problemei într-un limbaj accesibil calculatorului, precizându-se operatiunile prin care, de la datele de intrare, se ajunge la rezultate si sa existe datele structurate într-un anumit mod, pentru a fi accesibile programului informatic.
Ansamblul activitatilor de concepere, dezvoltare si întretinere a programelor poarta denumirea de programare.
Calculatoarele actuale gestioneaza datele fara a lua în considerare semnificatia lor. Identificarea datelor reprezentate se realizeaza prin amplasarea simbolurilor în memoria interna, în anumite zone de pe suport, dupa cum sunt definite prin programele de prelucrare. De aici necesitatea organizarii datelor, deci a structurarii lor conform logicii programelor.
ntrucât în starea initiala problemele de rezolvat, inclusiv cele din domeniul economic, nu raspund conditiilor specificate anterior este necesara parcurgerea anumitor etape pentru ca problema sa fie adaptata prelucrarilor informatice. Literatura de specialitate face apel la mai multe conceptii în modelarea problemelor în vederea prelucrarilor informatice : conceptia traditionala (clasica), conceptia utilizatorului final (prin folosirea de instrumente software specializate), achizitionarea de produse-program.
n conceptia traditionala drumul de la problema la rezultate este relativ greoi, fiind necesara însusirea si utilizarea unui limbaj de programare. Etapele de analiza si programare dureaza, de obicei, mult timp si presupun costuri ridicate.
SHAPE \* MERGEFORMAT
Fig. nr. 6.1. Conceptia traditionala de rezolvare a problemelor economice
Asa cum rezulta din figura 6.1, calea de la problema de rezolvat la rezultate poate fi sintetizata astfel: definirea si analiza problemei, elaborarea algoritmului de rezolvare a problemei, codificarea algoritmului într-un program utilizând un limbaj de programare, transformarea programului sursa în program executabil (prin compilare sau interpretare), testarea si corectarea, documentarea programului, executia si întretinerea.
În etapa de definire si analiza a problemei se prezinta imaginea conceptuala completa, coerenta si neambigua a problemei luate n studiu. Dupa formularea problemei n termeni concreti si clari urmeaza analiza tuturor aspectelor privind datele de intrare si rezultatele (natura, forma, mod de prezentare, mod de organizare), precum si precizarea modificarilor suferite de datele de intrare pentru a obtine rezultatele dorite. Dupa stabilirea acestor elemente se poate ntocmi, ca o sinteza a etapei, schema de sistem.
Etapa de elaborare a algoritmului de rezolvare a problemei detaliaza prelucrarile p na la nivelul operatiunilor elementare de efectuat, lu nd n considerare toate restrictiile identificate n faza de analiza. Reprezentarea algoritmului se face prin diverse tehnici: schema logica, pseudocod etc.
Etapa de codificare a algoritmului presupune alegerea unui limbaj de programare adecvat pentru scrierea programului sursa (se utilizeaza pentru scriere un editor sau procesor de texte), programul sursa introducându-se n sistem sub forma unui fisier n format text.
Programul scris de om se numeste program-sursa. Pentru a putea fi înteles de calculator el trebuie adus în format executabil. Obtinerea formatului executabil se realizeaza prin traducere, cu ajutorul unor programe speciale care pot fi interpretoare sau compilatoare. Majoritatea limbajelor de programare actuale reprezinta medii de programare, fiind prevazute cu editor de texte pentru introducerea programului sursa, cu module de traducere, cu editoare de legaturi, cu module de depanare etc.
Testarea si corectarea programului. Programul pregatit pentru exploatarea curenta trebuie sa fie corect din punct de vedere al logicii de rezolvare a clasei de probleme. n acest scop se folosesc date de test, respectiv date de intrare pentru care se cunosc rezultatele.
Documentarea programului este necesara deoarece, de obicei, programele sunt folosite n exploatarea curenta de alte persoane dec t cele care le-au proiectat. Ea presupune precizarea instructiunilor de utilizare, a explicatiilor si exemplelor care sa conduca la o utilizare corecta a programului respectiv. n acest scop se ntocmeste o documentatie. Aceasta poate fi inclusa în program prin linii de documentare/linii comentariu care nu influenteaza modul de derulare a executiei programului, facilitând doar întelegerea sa sau poate fi atasata programului sub forma dosarului de programare care cuprinde descrierea problemei si a functiilor sale, descrierea structurii datelor (de intrare si de iesire), descrierea algoritmului de rezolvare a problemei, programul sursa, descrierea conditiilor de implementare si exploatare, exemple de utilizare etc.
Exploatarea are în vedere utilizarea curenta a programului n rezolvarea cazurilor concrete din clasa de probleme pentru care a fost proiectat. ntretinerea programului are at t un aspect corectiv, nlatur nd eventualele erori care au mai aparut, c t si un aspect evolutiv, care tine seama de dinamica clasei de probleme rezolvate.
Conceptia utilizatorului final se bazeaza pe utilizarea instrumentelor software specializate care apropie utilizatorul de calculator si elimina faza de programare. Asemenea instrumente software specializate sunt limbajele de programare din generatia a 4-a (programe de calcul tabelar, programe de grafica, sisteme de gestiune a bazelor de date etc.) care permit definirea unui model de rezolvare a problemei apropiat de formatia utilizatorului.
Achizitionarea de produse-program. Pentru aplicatiile curente din domeniul economic (productie, stocuri, contabilitate generala etc.) societati specializate în productia de software pun la dispozitie, pe piata, produse-program la cheie. Firmele interesate pot achizitiona asemenea produse-program dupa analiza atenta a cerintelor de prelucrare. Ulterior utilizatorul trebuie sa-si adapteze structura datelor la cerintele produsului-program.
Dupa cum se stie, activitatea noastra zilnica nu este algoritmica. Algoritmizam de obicei o activitate în urmatoarele situatii:
Volumul de calcul necesar este mare;
Activitatea se repeta foarte frecvent;
Rezultatele sunt necesare în foarte scurt timp.
În alte situatii algoritmizarea si utilizarea calculatoarelor pentru rezolvarea problemelor nu este justificata. Exista însa si probleme care nu pot fi algoritmizate. Acest lucru însemna ca nu exista posibilitatea de programare a rezolvarii acestor probleme. Evident, daca o problema poate fi rezolvata, se pune problema eficientei, din punct de vedere al spatiului si a timpului necesar rezolvarii pe calculator a acestei probleme.
n DEX algoritmul este descris n doua moduri:
ansamblu de simboluri folosite n matematica si logica, permit nd gasirea n mod mecanic (prin calcul) a unor rezultate;
succesiune de operatii necesare n rezolvarea unor probleme oarecare.
n dictionarul de informatica algoritmul este prezentat ca un "concept folosit n mod intuitiv pentru a desemna o multime finita de operatii (instructiuni, comenzi) cunoscute, care executate într-o ordine bine stabilita, pornind de la un set de valori (intrari), produc în timp finit, un alt set de valori (iesiri)".
Structura unui algoritm este constituita din urmatoarele elemente de baza:
Se pot enumera multe exemple de algoritmi cum ar fi:
algoritmul extragerii radacinii patrate a unui numar;
algoritmul conversiei dintr-o baza de numeratie în alta;
algoritmul determinarii minimului dintr-o multime de numere, etc.
Amintim si câteva exemple de algoritmi care opereaza cu multimi de date economice având drept scop rezolvarea problemelor de gestiune: algoritmul pentru calculul salariilor, algoritmul determinarii costului de productie folosind articolele de calculatie.
Pentru ca problema sa fie rezolvata cu ajutorul calculatorului, algoritmul trebuie exprimat n formatul acceptat de acesta, deci n cod-masina. Acest lucru ar fi deosebit de dificil si totodata putin eficient. Solutia o reprezinta limbajele de programare care pot face descrierea algoritmilor ntr-un format oarecum apropiat factorului uman. n cazul problemelor complexe descrierea directa ntr-un limbaj de programare necesita efort de programare deosebit si, n plus, solicita cunoasterea detaliata a limbajului de programare. De aceea se prefera trecerea treptata spre program, prin descrieri intermediare, simplificate, concise si usor de urmarit (scheme logice, pseudocod, tabele de decizie etc.).
Pentru a fi programabil, orice algoritm trebuie sa îndeplineasca cumulativ anumite conditii (proprietati): generalitate, determinism, realizabilitate, finitudine, eficienta.
Generalitate (universalitate). Algoritmul trebuie sa se refere la o clasa de probleme si nu la o problema singulara (de exemplu algoritmul de determinare a stocului maxim va lua n considerare "n" produse).
Determinism (claritate). n fiecare moment al executiei se cunoaste cu exactitate urmatoarea operatiune ce trebuie executata. De asemenea, algoritmul trebuie sa prevada modul de solutionare a tuturor situatiilor posibile care pot apare n rezolvarea problemei, ntr-o maniera fara ambiguitati sau neclaritati.
Realizabilitate (efectivitate). Fiecare din operatiunile elementare prezente n algoritm trebuie sa poata fi executata ntr-un timp finit.
Finitudine. Operatiunile trebuie astfel concepute nc t algoritmul sa se termine ntr-un numar finit de pasi, cunoscut sau necunoscut.
Eficienta. Aceasta caracteristica ia n considerare procesorul care executa algoritmul. Se are n vedere evaluarea a doua functii:
complexitatea-timp, respectiv intervalul de timp cerut pentru executarea tuturor pasilor din algoritm;
complexitatea-spatiu, respectiv resursele necesare pentru executie (spatiu de memorie, numar de registri etc.).
Din pacate, av nd n vedere caracteristica de generalitate este foarte greu de determinat eficienta algorimilor.
Algoritmizarea unei probleme presupune parcurgerea urmatoarelor etape
definirea unui enunt precis al problemei;
transformarea acestui enunt în enunt algoritmic;
reprezentarea enuntului algoritmic cu ajutorul instructiunilor specifice (organigrame, tabele de decizie, limbaje algoritmice etc);
programarea propriu-zisa utilizând un limbaj de programare.
Trebuie facuta precizarea ca aceeasi problema poate fi algoritmizata sub mai multe forme. Obtinerea unui algoritm este un act creativ care face apel la inteligenta, intuitie si experienta.
Operatiunile prevazute n algoritmi utilizeaza date elementare si date structurate. Este vorba de constante, variabile, masive de date (tablouri), articole, fisiere. Asupra acestor marimi se pot defini urmatoarele categorii de operatiuni: operatiuni de atribuire, operatiuni de decizie, operatiuni de intrare/iesire, alte operatiuni.
Operatiunile de atribuire asociaza unei variabile o anumita valoare definita printr-o constanta, printr-o alta variabila sau printr-o expresie. Tot aici se includ operatiunile de calcul definite pe multimea numerelor reale: adunare, scadere, nmultire, mpartire, ridicare la putere etc.
Exemple:
Nota :=9
Medie := (Nota1 + Nota2) / 2
Nume := "Popescu"
Operatiunile de decizie determina valoarea logica a unei propozitii (adevarat sau fals). n redactarea conditiilor se utilizeaza variabile, constante, expresii, operatori relationali (=, #, >, <, >=, <=) si, eventual, operatori logici (NOT, AND, OR).
Exemplu:
DACA tip_cont = "A" OR tip_cont = "a"
ATUNCI
SFD := SID +RD - RC
ALTFEL
SFC := SIC +RC - RD
SFARSIT_DACA
Operatiunile de intrare/iesire precizeaza fie introducerea datelor n memoria interna (citire), fie extragerea rezultatelor din memoria interna (scriere) pentru a putea fi stocate sau vizualizate si interpretate.
Alte operatiuni includ operatiunile de salt, operatiunile de apel a unei proceduri, etc.
Dupa ce un algoritm este elaborat principial el trebuie prezentat într-o forma accesibila si în mod detaliat. Aceasta operatie este numita reprezentarea algoritmului. Descrierea se poate face în mai multe moduri si anume prin:
limbaj logico-matematic;
limbaje de tip pseudocod;
limbaj grafic;
scheme logice verticale;
scheme logice orizontale (Chapin);
diagrame arborescente (Tabourier sau Mills);
prin tabele de decizie;
prin intermediul diferitelor limbaje de programare;
orice combinatie între ele, fiecare forma având avantajele si dezavantajele sale.
În continuare sunt prezentate câteva din posibilitatile de reprezentare a algoritmilor.
Schemele logice sunt reprezentari grafice ale fluxului general de date si a algoritmului de prelucrare, utiliz nd anumite simboluri predefinite. Simbolurile folosite în schemele logice au fost standardizate prin standardul X35 din 1970 aprobat de ANSI (American National Standard Institute), conform cu recomandarile R1028/1969 ale ISO (International Standard Organization).
Forma simbolurilor este definita prin configuratia geometrica si raportul naltime/latime (dreptunghi: 2/3; romb: diagonala mica/diagonala mare = 2.3; paralelogram: naltime/latime = 2/3, unghi ascutit = 75 ). Liniile folosite trebuie sa aiba aceeasi grosime, indiferent de dimensiunea simbolului. Directia normala a fluxului de prelucrare este de la st nga la dreapta si de sus n jos. C nd directia este de sens opus se folosesc v rfuri de sageata fata de directia liniei de flux. Pentru mai multa claritate multi programatori folosesc v rfuri de sageata n toate cazurile. Standardul nu specific[ modul cum se localizeaza si cum se scrie textul n interiorul unui simbol pentru descrierea operatiei de executat.
Distingem doua tipuri de scheme logice: scheme logice de sistem, scheme logice de program.
Schemele logice de sistem (numite prescurtat scheme de sistem) au rolul de a indica sistemul de resurse afectat pentru obtinerea rezultatelor scontate. Se schematizeaza relatiile dintre date si suporturile tehnice de nregistrare, precum si fluxul general de prelucrare. n cadrul lor exista unul sau mai multe blocuri de prelucrare ce reprezinta proceduri independente de prelucrare, deci programe diferite.
Simbolurile standard utilizate în realizarea schemelor logice de sistem sunt prezentate în fig. nr. 6.5. De asemenea, se utilizeaza si simboluri nestandardizate (vezi fig. nr. 6.6).
Fig. nr. 6.4. Exemplu de schema logica de sistem
Scheme logice de program sintetizeaza succesiunea etapelor de rezolvare a unei probleme constituind o reprezentare grafica a algoritmului proiectat. n cadrul acestor scheme se folosesc simbolurile standard din fig. nr. 6.5.
Schema logica reprezinta, în final, un graf orientat, care ndeplineste urmatoarele conditii
contine un singur bloc START si un singur bloc STOP;
orice arc este etichetat cu una din informatiile:
o START sau STOP;
o citire sau scriere date;
o decizie;
o atribuire;
orice arc face parte din cel putin un drum care ncepe cu blocul START si se termina cu blocul STOP.
O schema logica n care sunt respectate conditiile de mai sus este o schema logica structurata.
Fig. nr. 6.5. Simboluri ANSI folosite în schemele logice
Fig. nr. 6.6. Simboluri nestandardizate folosite în schemele logice
Ordinea în care instructiunile programului sunt executate constituie structura de control a acestuia.
Structurile de control, în general, se împart în doua categorii:
a. structuri secventiale;
b. structuri nesecventiale.
Structura secventiala este folosita în cazul programelor simple, în care, ordinea executiei instructiunilor sau modulelor de instructiuni coincide cu ordinea sintactica a acestora.
n programele complexe, aceasta structura se poate regasi doar pentru anumite parti ale acestora: (P = M1; M2; M3, ..., Mn). Sintetizat, structura secventiala pentru programul P care este format din modulele M1, M2,...., Mn se prezinta astfel:
Fig. nr. 6.7.Structura secventiala
Structuri nesecventiale. Structurile nesecventiale apar în cazul în care instructiunile se executa numai în anumite conditii si/sau se repeta, în functie de rezultatul evaluarii unor conditii. Rezulta ca structurile secventiale pot fi:
structuri alternative (numite si de decizie sau de selectie
structuri repetitive (iterative);
structuri mixte.
Structura alternativa este acea structura în care se efectueaza un bloc de operatiuni sau altul în functie de o anumita conditie C impusa de logica de rezolvare a problemei. Conditia se poate referi la:
verificarea continutului si a naturii unor zone de memorie;
verificarea continutului unui contor, a carui valoare poate creste sau descreste;
verificarea corectitudinii unor date de intrare etc.
Cazul general de program (P) cu structura alternativa este de forma:
P=M1; ; M4.
în care M1, M2, M3, M4 sunt modulele programului P, iar C conditia evaluata. Derularea programului se realizeaza astfel:
Sub forma P = M1; M2; M4, când conditia C este îndeplinita sau
Sub forma P = M1, M3, M4, când conditia C nu este îndeplinita.
Schematic structura alternativa (IF - THEN - ELSE) se prezinta astfel:
Fig.nr. 6.9. Structura alternativa IF-THEN-ELSE
n particular, atunci când M3 nu contine nici o instructiune se obtine o structura alternativa cu o ramura vida (pseudoalternativa). Conditia trebuie astfel construita încât de instructiuni ce va fi executat sa fie subordonat valorii de adevar (IF - THEN). Derularea programului se realizeaza astfel:
P = M1; M2; M4 daca C=DA
P = M1; M4 daca C = NU
Schematic aceasta structura se reprezinta astfel:
Fig.nr. 6.10. Structura de control alternativa de tip IF-THEN
Structurile alternative prezentate mai sus au fost generalizate de C.A.R. Hoare sub forma unei structuri cu n ramuri (DO - CASE sau SELECT - CASE) care permit selectia între mai multe ramuri de instructiuni
ntr-o secventa de programe Sp în care apare o structura alternativa generalizata (selectia multipla) se executa numai modulul pentru care rezultatul evaluarii conditiei C este adevarat. Fiecarui modul de instructiuni îi este asociata o conditie. Secvential se evalueaza fiecare conditie în parte. Prima conditie care este adevarata, determina executia modulului aferent acesteia. Modulele care urmeaza în structura sunt ignorate, controlul fiind predat instructiunilor din urmatoarea secventa de program.
Derularea prelucrarilor se realizeaza astfel:
Sp = M1 daca C1 = DA
M2 daca C2 = DA
Mn daca Cn = DA
Schematic o structura alternativa generalizata se prezinta astfel:
Fig.nr. 6.11. Structura alternativa generalizata
Structurile repetitive permit executia repetata a aceluiasi modul de instructiuni. Numarul de repetitii poate fi predefinit (FOR) sau conditionat de rezultatul evaluarii unei conditii (WHILE - DO, DO - UNTIL).
n primul caz este vorba de structura repetitiva cu un numar definit de pasi (DO FOR). Numarul de repetitii este controlat de o variabila (V), numita variabila de control, care are o valoare initiala (Vi) si una finala (Vf) - ambele prestabilite - si o ratie R (un increment) care se adauga la valoarea curenta a variabilei de control dupa fiecare executie a modulului repetitiv. Iesirea din structura repetitiva se realizeaza atunci când variabila de control depaseste valoarea finala. Derularea structurii DO FOR pentru o secventa de program (SP) se realizeaza astfel:
Sp = MODUL pentru V < Vf
Fig.nr. 6.12. Structura repetitiva cu un numar definit de pasi
n cel de-al doilea caz, în functie de plasarea conditiei, structura repetititva poate fi conditionata anterior (WHILE - DO) sau conditionata posterior (DO - UNTIL).
n structura repetitiva conditionata anterior evaluarea conditiei precede executia modulului repetitiv. Executia si, apoi, eventual, repetarea modulului se va face numai când conditia este adevarata. Derularea structurii repetitive conditionata anterior se prezinta astfel:
Sp = cât timp C = DA executa MODUL REPET
Schematic aceasta structura se prezinta astfel:
Fig.nr. 6.13. Structura repetitiva conditionata anterior
n structura repetitiva conditionata posterior evaluarea conditiei se realizeaza dupa fiecare executie a modulului. Reluarea executiei are loc atât timp cât conditia nu este adevarata. Derularea structurii repetitive conditionata posterior se prezinta astfel:
Sp = Executa MODUL REPET pâna când C = DA
Fig.nr. 6.14. Structura repetitiva conditionata posterior
Structurile mixte se întâlnesc în cadrul programelor complexe. Pe diverse niveluri de organizare se folosesc toate tipurile de structuri prezentate anterior. Practica a demonstrat ca pentru definirea structurii de control a oricarui program sunt suficiente structura secventiala, structura alternativa si structura repetitiva conditionata anterior. Este motivul pentru care în literatura de specialitate acestea sunt numite si structuri fundamentale
Fig.nr. 6.15. Structuri de control mixte
Limbajul pseudocod este folosit în faza de proiectare a programelor pentru descrierea algoritmilor; el este o alternativa la schemele logice. Limbajul pseudocod nu este un limbaj de programare. Pseudocodul are numeroase variante, practic ele deosebindu-se de la proiectant la proiectant. Chiar la acelasi proiectant se pot întâlni variatii ale formei, existând în anumite limite impuse de claritatea descrierii algoritmului, libertatea alegerii variantei celei mai adecvate. Toate variantele au însa ca trasaturi comune utilizarea enunturilor nestandard, precum si a operatiilor prescrise de programarea structurata.
Constructia de baza a limbajului este propozitia, un algoritm fiind constituit ca o succesiune de propozitii. Propozitiile sunt de tipul:
propozitii simple prin care se exprima operatii ce se vor codifica apoi direct într-un limbaj de programare (de exemplu: deschide fisier, citeste înregistrare din fisier etc.);
propozitii complexe prin care se exprima operatii ce urmeaza a fi detaliate ulterior. Simbolul # este utilizat pentru a marca astfel de propozitii care se vor detalia ulterior.
Fiecare propozitie începe cu un verb care exprima cât mai fidel operatia descrisa.
n dictionarul de informatica pseudocodul este definit ca "limbaj utilizat în proiectarea si documentarea programelor obtinut prin grefarea unor reguli sintactice pe limbajul natural. Mai exact, structurile de control sunt reprezentate prin folosirea unor cuvinte cheie (daca .... atunci .... altfel .... ; executa....pâna când....s.a.) si printr-o anumita aliniere n pagina a liniilor. Poate fi utilizat în toate fazele proiectarii, precum si ca mijloc de documentare
Nu exista restrictii de definire unica a formei pe care trebuie sa o aiba un pseudocod. De fapt oricine poate crea un asemenea limbaj respect nd nsa conditia ca limbajul sa contina structuri de baza suficiente pentru a descrie orice algoritm.
Avantajul pseudocodului este dat de faptul ca reprezinta o metoda conventionala de notare si exprimare a algoritmilor, fara sa uzeze de regulile rigide din sintaxa unui limbaj de programare.
Cu ajutorul pseudocodurilor pot fi reprezentate toate structurile de control fundamentale.
Structura secventiala este structura în care fiecare operatiune se reprezinta printr-o propozitie. Propozitiile sunt aliniate pe verticala în ordinea desfasurarii operatiunilor, iar termenii început si sfârsit fac delimitarea de alte sructuri de control.
Început
citeste CODPROD, DENPROD, CANT, PREŢ
calculeaza VALOARE = CANT * PREŢ
scrie DENPROD, VALOARE
Sârsit.
Structura alternativa are urmatorul format general:
nceput
daca conditie
atunci
propozitia - 1
propozitia - 2
... alternativa 1
...
propozitia - m
altfel:
propozitia - 1
propozitia - 2
... alternativa 2
...
propozitia - n
sfârsit-daca
Sfârsit
Un exemplu de pseudocod, cu structura alternativa, pentru calculul salariilor este redat mai jos:
nceput
citeste date de la terminal: MARCĂ, NUME, ORE, TARIF
daca ORE ≠ zero
atunci
calculeaza SALARIUL = ORE * TARIF
altfel
afiseaza mesajul "articol care nu se prelucreaza"
sfârsit-daca
Sfârsit
Structura alternativa cu o ramura vida are urmatorul format:
nceput
daca conditie
atunci
propozitia - 1
propozitia - 2
...
...
propozitia - n
sfârsit
sfârsit_daca
Sfârsit
Structura alternativa generalizata are urmatorul format general:
nceput
selecteaza i dintre
1: propozitia - 1
propozitia - 2 alternativa 1
...
propozitia - m
2: propozitia - 1
propozitia - 2 alternativa 2
...
propozitia - n
...
...
...
x: propozitia - 1
propozitia - 2 alternativa x
...
propozitia - p
sfârsit
Sfârsit
Exemplu pentru actualizarea unei baze de date:
nceput
precizeaza i
daca i = 1
atunci
# adauga articol
daca i = 2
atunci
# modifica articol
daca i = 3
atunci
# sterge articol
sfârsit daca
sfârsit daca
sfârsit daca
Sfârsit
Structura repetitiva conditionata anterior are urmatorul format:
nceput
cât timp conditie adevarata
executa propozitia - 1
propozitia - 2
...
...
propozitia - n
sfârsit
sfârsit cât timp
Sfârsit
Exemplu pentru stabilirea soldurilor la produsele existente în stoc.
nceput
cât timp STOC > 0
calculeaza SOLD = STOC * PRET
afiseaza DENPROD, STOC, SOLD
sfârsit cât timp
Sfârsit
Structura repetitiva conditionata posterior are urmatorul format:
nceput
executa
propozitia - 1
propozitia - 2
...
...
propozitia - n
pâna când conditia este adevarata
Sfârsit
Exemplu
nceput
Executa
calculeaza SOLD = STOC * PREŢ
afiseaza DENPROD, STOC, SOLD
pâna când STOC < 0
Sfârsit
Pentru a asigura apropierea de limbajele de programare la ora actuala în multe cazuri se adopta o notare în limba engleza pentru marcarea structurilor de control.
De exemplu, o structura alternativa devine o structura de tip IF..THEN..ELSE astfel:
IF conditie adevarata
THEN
propozitie - 1
ELSE
propozitie - 2
ENDIF
Draganescu, M., Societatea informatiei sau societate informationala, cotidianul Dimineata nr.97 /29.04.1998
Rogers, E.M., Communication Technology; the new media in society, 1986, p.10, citat în Van Cuilenburg, J.J., Scholten, O., Noomen, G.W., stiinta comunicarii, Versiune româneasca de Tudor Olteanu, Editura Humanitas, Bucuresti, 1998, p.54
Cuilenburg, J., J., Scholten, O., Noomen G.W., stiinta comunicarii, Editura Humanitas, Bucuresti, 1998, p.53
Bangemann, M., Europe and the Global information Society. Recommendations to the European Council, Bruxelles, 1994, pp .3-4
Naisbitt, J., Megatendinte. Zece noi directii care ne transforma viata,.Editura Politica, 1989, p.55
Malita, M., Zece mii de culturi. O singura civilizatie. Spre geomodernitatea secolului XXI, Editura Nemira, Bucuresti, 1998, p.185.
Laudon, K.C., Laudon, J.P., Management Information System. A Contemporary Perspective, Second Edition, Macmillan Publishing Company, New York, 1991
Simon, H., The new Science of Management Decision, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1977, citat în Nica, Panaite s.a, Managementul firmei, Editura Condor, Chisinau, 1994, pp. 378-379
Lucey, T., Management Information Systems, DP Publications Ltd. London, 1993, p.212, citat în Dumitriu, F., Sitemul informational contabil în întreprindera moderna, Editura Junimea, Iasi, 2001, p.28
Pateyron, E.-A., Salmon, R., Les nouvelles technologies de l'information et l'entreprise, Ed. Economica, Paris, 1996, p.29
Ţugui, Al., Fatu, T., Managementul resurselor informatice, Editura Sedcom Libris, Iasi, 2004, pp.17-19
Fotache, D., Groupware. Metode, tehnici si terhnologii pentru grupuri de lucru, Editura Polirom, Iasi, 2002, p. 28
Cristea , V. , Dictionar de informatica, Editura stiintifica si Enciclopedica, Bucuresti , 1981, p. 240
Fotache, M., Baze de date relationale. Organizare, interogare si normalizare, Editura Junimea, Iasi, 1997, p.32
Oprea, D., Premisele si consecintele informatizarii contabilitatii, Editura Graphix, Iasi, 1994, p. 23
Popescu - Bogdanesti , C., Sistemul informational al firmei în mediul concurential, Editor Tribuna Economica , Bucuresti , 1999 , p. 40
Fatu T. , Grama A. , Georgescu M. , Filip M. , Fotache D. , Tudose A. , Bazele informaticii economice , Editura Vrantop , Focsani , 1997 , p. 8
Deciziile structurate (numite si programabile) se iau în raport cu procese sau activitati de rutina, repetitive. De exemplu, decizia de reaprovizionare a stocurilor reprezinta o decizie structurata tipica. Deciziile semistructurate presupun atât proceduri de rutina, cât si interventii si judecati subiective. Deciziile nestructurate (numite si neprogramabile) se bazeaza în primul rând pe intuitie si experienta, nu cer rutina si nu exista un model anume de rezolvare a lor. Ele intervin n situatii n care este imposibil sau mai putin de dorit precizarea n avans a tuturor procedurilor de urmat pentru luarea unei decizii. La adoptarea acestor decizii pot fi utilizate pe lânga tehnicile traditionale (judecata, rationamente formale, creativitate, reguli empirice) si tehnicile moderne (tehnici euristice).
American Accounting Association - A statement of Basic Accounting Theory, Evanston, Illinois, 1966, p. 64
Airinei, D., Sisteme expert n activitatea financiar-contabila, Editura Junimea, Iasi, 1997, pp.65-70
BIOS (Basic Input/Output System - Sistem de intrare-iesire de baza) - reprezinta un set de programe înscrise în memoria permanenta a unui calculator compatibil IBM-PC
Un exemplu de sistem analogic simplu este rigla de calcul care foloseste marimea fizica spatiu, operatiile facându-se prin masurarea distantelor pe o scara logaritmica.
Plug and Play (PNP) reprezinta un set de specificatii ce permit unui dispozitiv sa se configureze singur si sa functioneze fara interventia utilizatorului imediat ce este instalat în sistem
Viteza de împrospatare se refera la frecventa cu care monitorul înlocuieste liniile de electroni care apar pe ecran. Electronii activeaza granulele fosforescente rosii, verzi si albastre care formeaza imaginea.
Unitatea interna de banda magnetica IBM Internal SCSI Tape Drive foloseste cartuse cu capacitatea de 20 Go fara compresie si 40 Go cu compresia datelor, unitatea externa de banda magnetica IBM 3592 J1 A foloseste cartuse cu capacitatea de 300 Go fara compresie si 900 Go cu compresia datelor
Kane, J., Hudson, D., Bender, M. , 12 biblioteci de benzi pentru arhivare în retea, BYTE, vol. 2, nr.8/1996
Nu confundati CD-ROM-ul cu Audio-CD-ul pentru ca, desi au acelasi aspect, acestea nu folosesc aceeasi tehnologie de înregistrare si de citire. Practic, orice CD audio poate fi ascultat folosind unitatea CD-ROM a unui calculator, echipat bineînteles si cu o placa de sunet si o pereche de boxe, dar niciodata un CD-ROM nu va putea fi citit de un CD Player, adica de un cititor de CD cum sunt cele integrate în echipamentele uzuale de redare a muzicii, combine muzicale etc.
n 1971 inginerul Marcian Ted Hoff de la firma INTEL inventeaza microprocesorul, aparitia acestuia fiind privita ca o reactie la expansiunea japoneza pe piata calculatoarelor de buzunar.
Reix, R., Systčmes d'information et management des organisations, Les Editions Foucher, Paris, 1990, p.53
O partitie de memorie trebuie sa fie o zona contigua de memorie, adica o zona de memorie formata numai din locatii de memorie adiacente. O partitie are o anumita lungime si o adresa fixa.
Nitchi, s., Racovitan, D. s.a., Bazele prelucrarii informatiilor si tehnologie informationala, Editura Intelcredo, Deva, 1996, p. 153
un sistem RAID (Redundant Array of Inexpresive Disks - sir redundant de discuri ieftine) este un tip sofisticat de memorie disc, având fiabilitatea apropiata de 100 %. Sistemul asambleaza laolalta mai multe unitati de disc si le trateaza ca pe o unitate omogena. În cazul defectarii unei unitati de disc din sistemul RAID, datele de pe aceasta sunt automat recuperate de pe celelalte. Unitatea de disc defecta este dusa la reparat, iar datele memorate pe aceasta pot fi refacute cu ajutorul informatiilor continute pe celelalte. La înlocuirea discului dupa reparatie, operatia de refacere si instalare are loc automat.
backbone - este un termen provenit din limba engleza, care în traducere reprezinta coloana vertebrala având întelesul unui stâlp de sustinere sau a unui schelet pe care începe o constructie, o dezvoltare a unei infrastructuri.
Patriciu, V., Criptografia si securitatea retelelor de calculatoare, Editura Tehnica, Bucuresti, 1994, pp. 26-28
Ciclul de viata al unui produs software reprezinta intervalul de timp de la momentul deciziei de realizare si pâna la retragerea sau înlocuirea totala a acestuia cu un nou produs software, reprezentând orizontul de timp în care opereaza si evolueaza produsul program. Dupa glosarul de termeni - terminologie software - ai IEEE (Institute of Electric and Electronic Engineering), ciclul de viata reprezinta o abordare sistemica începând cu dezvoltarea, utilizarea, mentenanta si pâna la retragerea software-lui.
Reix, R., Systemes d'information et management des organisations, Les Editions Foucher, Paris, 1990, pp. 146-148
Bernard-Fanounillet, E,., s.a. Informatique pour comptabilité el la gestion, Editura Eska, Paris, p. 181
|
