Hardware

Orice calculator are în comun cu celelalte calculatoare elementele de hardware (placa de baza, procesor, harddisk, etc.), diferenta între calculatoare facându-se în functie de producǎtorul, versiunea, performantele componentelor lui.

Un calculator idealizat poate fi astfel reprezentat :

Figura 3. Calculatorul idealizat

• CPU - unitatea centrala de prelucrare a informatiei, în care se executa calculele pe baza tactului unui ceas (procesorul);
• Dispozitive de intrare (mouse, tastatura, light pen, etc.);
• Dispozitive de iesire (unitati de afisare video, imprimante, 555g65f difuzoare, sintetizatoare de voce);
• Dispozitive de stocare a informatiei (memorii, hard disk, cd/dvd rom, cartuse, dischete);
• Magistrala - echivalentul unei autostrǎzi (diferenta constǎ în faptul cǎ prin traseele acesteia "curge" informatia);
• Dispozitive periferice - dispozitive care se pot decupla de la calculator fara a se închide în prealabil.

Toate sunt alimentate prin intermediul sursei de alimentare.

Figura 4. Placa de bazǎ si sursa unui calculator

1.2.1 Unitatea centrala de prelucrare a informatiei - procesorul

Procesorul reprezintǎ creierul" calculatorului si este locul în care au loc cele mai multe operatii. Exista mai multe tipuri de procesoare, în functie de firma care le produce (ex. Intel, AMD), fiecare cu diverse modele (Pentium, respectiv Duron, Athlon, Celeron, etc.).

Viteza procesorului se masoara în MHz (frecventa de prelucrare a informatiei). În general, exista un singur procesor, dar în cazul statilor de lucru mai puternice, pot fi doua sau mai multe.

Figura 5. Exemplu: Tipuri de procesoare.

În continuare vǎ prezentǎm modalitatea în care se realizeaza, în mod ideal, transferul informatiei si prelucrarea ei în CPU:

Figura 6. Transferul informatiei în CPU

În mod constant, informatia si electricitatea se transferǎ în continuu în CPU (atunci când calculatorul este pornit), iar comunicarea în cadrul unitatii se realizeazǎ prin intermediul magistralei de date, dupǎ urmǎtorii pasi:

• Instructiuni de boot - datele se salveaza în memoria ROM pâna în momentul în care sunt trimise în afara (cineva porneste calculatorul).
• Aplicatiile software pornesc de pe floppy disk, hard disk, CD-ROM drive, placa de retea dupa ce, în prealabil, au fost încarcate în memoria RAM.
• RAM & ROM - comunicǎ în mod constant cu CPU, prin intermediul magistralei.
• Informatiile despre aplicatii - se pǎstreaza în RAM atâta timp cât aplicatia este folosita.
• Salvarea informatiei - se realizeaza din RAM,  într-o forma oarecare de stocare a informatiei.
• Exportarea informatiei - se realizeaza din RAM si CPU, prin intermediul magistralei si al sloturilor de expansiune, la portul serial, paralel (pentru imprimante de obicei), placi video, de sunet, sau placi de retea (NIC).

Dispozitive de intrare/iesire

Sunt dispozitivele cu care se pot introduce sau se pot afisa informatii în calculator.

A. Dispozitive de intrare - introduc date în calculator (tastatura, mouse - cu sau fǎrǎ cablu (wireless), light pen, joystick, scanner, etc.).

B.Dispozitive de iesire - afiseaza rezultatele procesarii realizate de calculator. De exemplu:

• Unitati de afisare video: monitoare (CRT - monitoarele gen televizor" sau LCD/TFT - monitoarele plate);

Figura 7. Tipuri de monitoare

• Imprimante (uzuale, format mare de imprimare, laser sau cu jet de cernealǎ);
• Boxe, sintetizatoare de voce.

Dispozitivele de intrare / iesire se conecteaza la calculator prin intermediul porturilor de pe placa de bazǎ sau fǎrǎ cablu (wireless, prin infrarosu, bluetooth, etc. ; ex. imprimante, mouse, tastaturi, etc.). Un exemplu pentru porturile de intrare pentru aceste dispozitive este aratat în figura de mai jos:

Figura 8. Unitatea hard si porturile pentru conectarea dispozitivelor de intrare/iesire

Notǎ : în general, mufele sunt diferite (ca marime si forma), astfel încât un cablu si implicit o mufǎ a acestuia nu poate intra decât într-o singurǎ locatie în calculator. De asemenea, exista :

• Coduri de culori, pentru a fi identificate mai usor pozitiile (tastatura are cel mai adesea mufa de culoare verde, la fel ca si mufa care deserveste conectarea acesteia la calculator si placa de bazǎ), mufa mouse-ului are culoarea mov, monitorul mufǎ de culoare albastra, boxele au mufa de culoare verde, mufa microfonului este cel mai adesea roz, etc.
• Simboluri care identificǎ pe spatele unitǎtii hard (fig.8) echipamentul care se conecteaza.

1.2.3 Stocarea informatiilor

Dispozitivele de stocare a informatiilor pot fi permanente sau temporare, în functie de modul în care este retinutǎ informatia. Exemple de medii de stocare a informatiei: memorii, hard disk, discuri optice (cd/dvd-rom), memory stick-uri, etc.

Memoria - tipuri de memorie

Într-un calculator exista trei tipuri de memorie:

• Memoria ROM (read only memory - memorie care este doar citita) este o memorie permanenta care contine programul de start al calculatorului. ROM este nevolatila, si anume continutul ei ramâne si în cazul în care calculatorul este oprit. Este folosita pentru a stoca programe si date care nu se schimba.
• Memoria RAM (random access memory - memoria care este cititǎ si pe care, totodatǎ, se si scrie) este volatila; continutul ei se sterge în momentul în care se închide calculatorul. Exista astfel doua tipuri de RAM (SDRAM si DDRAM)

Fig. 9 Exemple de memorii dinamice

Notǎ: Memoria DDR SDRAM este  o memorie de mare vitezǎ capabilǎ de operatii complexe care necesitǎ o vitezǎ mare de procesare, este cea mai des folositǎ în prezent.

• Memoria cache - este un RAM de mare viteza, rezervat îmbunatatirii performantelor sistemului, prin retinerea informatiilor pe care microprocesorul este posibil sa le foloseasca pentru a permite timpi de accesare mai rapizi.
• În plus, mai exista si memoria ECC (error correcting code - codul de corectare a erorii), care testeaza acuratetea datelor si corecteaza erorile.

Bit / byte si multipli

Pentru a întelege diferenta între unitǎtile de stocare a memoriei trebuie sǎ discutǎm întâi de unitatea de mǎsurǎ a acestora. De aceea, trebuie înteles faptul cǎ spre deosebire de om, calculatorul foloseste limbajul binar (0 si 1). Acesta reprezintǎ un sir de 1 si 0, si este singurul înteles de calculator; 0 si 1 reprezinta doua stari diferite posibile a unei componente si sunt cunoscute sub numele de bit. Bitul este unitatea de informatie a unui calculator.

• Bitul 0 poate însemna 0 volti de electricitate
• Bitul 1 poate însemna 5 volti de electricitate.
• Un grup de 8 biti este egal cu un byte (octet), care reprezinta un singur caracter de informatie.

Figura 10. Conversia bit\byte\megabyte\gigabyte\terabyte

Notǎ: traducerea cuvântului byte în limba romanâ este octet. Totusi am insistat sa se foloseasca notiunea din limba englezǎ pentru motivul cǎ acesta este cuvântul uzual în limbajul IT, folosit pentru a exprima capacitatea unei unitati de stocare a memoriei.

Masurarea memoriei se face în MB (Megabyte) sau GB (Gigabyte).

Marimea memoriei poate varia în functie de tipul PC-ului: de la 32 MB (Pentium 2) la 2 GB si mai mult pentru calculatoarele de putere mai mare. În ceea ce priveste viitorul, la ritmul în care evolueazǎ calculatoarele si industria IT, orice predictie ar fi mai mult o presupunere. Asa cǎ nu ne hazardǎm sǎ afirmǎm cum vor arǎta calculatoarele în viitor. Cu sigurantǎ însǎ cǎ vor fi tot mai mici ca si dimensiuni si tot mai puternice. si, de ce nu, sǎ sperǎm cǎ ne vor ajuta sǎ avem mai mult timp pentru noi. Pentru cǎ, ironic, în prezent acordǎm mai mult timp calculatoarelor decât nouǎ însine.

1.2.4 Dispozitive optice

Acestea sunt reprezentate de CD si DVD. Un CD are o capacitate de pâna la 800 MB (aproximativ 90 minute de înregistrare), iar un DVD are o capacitate între 4.7 GB si 17 GB. Aceste discuri folosesc laserul pentru a citi si scrie datele. Variantele pot fi "recordable" (înregistrabile - adicǎ permit o singura inscriptionare) sau "rewritable" (reinscriptibile - pot fi scrise si rescrise de mai multe ori, teoretic de apoximativ 1000 ori; practic însa, nu au o durata de utilizare atât de mare). Instrumentele care citesc / scriu datele sunt CDROM / DVDROM (CD-RW / DVD-RW). Ambele dispozitive au un laser care citeste datele, în timp ce discurile se învârt (discurile au pe ele o spirala ca la discurile LP numita CLV -constant liniar velocity - viteza liniara constanta). CDROM-urile RW au în plus un alt laser mult mai puternic, care inscriptioneazǎ suprafata discului. Aceste dispozitive pot fi interne (se conecteazǎ în interiorul unitǎtii hard la un cablu de date special) sau externe, portabile (legate de obicei prin intermediul porturilor USB).

Fig. 11 Exemplu de CDrom drive

1.2.5 Dispozitive electromagnetice

Hard disk drive

Reprezintǎ o serie de dispozitive foarte rapide, care folosesc electromagnetismul pentru a decoda datele. Acestea pot fi hardisk-uri ATA (se conecteaza la calculator printr-un IDE, care are o functie de control) sau SCSI (se conecteaza la calculator printr-o magistrala separata de magistrala întregului sistem si sunt mai putin uzuale). Acestea pot fi interne sau externe (cartuse).

Hardisk-urile au o capacitate de stocare a informatiei mult mai mare decât alte medii de stocare (CD, DVD, dischetǎ, etc.), cu valori cuprinse între câtiva GB pâna la peste 300 GB, sau chiar mai multe mii de GB (TeraB). Viteza de rotatie are, în prezent, valori cuprinse între 5400 rpm (rotatii per minut) si 7200 rpm, pâna la 10 K rpm sau 15 K rpm la un workstation.

Notǎ: a nu se confunda memoria RAM cu Hardisk-ul. RAM-ul este folosit pentru aplicatiile care ruleazǎ în timp ce calculatorul este pornit si este volatilǎ, în timp ce Hard disk-ul este permanent, iar informatia rǎmâne pe acesta si dupǎ oprirea calculatorului.

 

Dischetele

Reprezintǎ discuri de capacitate foarte mica, de 1.44MB. Sunt citite de Floppy disk drive, care functioneazǎ pe aceleasi principii ca un hard disk.

Notǎ: la momentul scrierii acestui ghid, dischetele nu mai reprezintǎ o alegere recomandatǎ, din mai multe motive: capacitate mica de stocare a datelor, pret ridicat si fiabilitate scazuta. Acestea au fost în schimb înlocuite cu memoriile externe pe USB (Flash Pen USB drive ).

Figura 13. Exemplu de Floppy disk drive