Structura microcalculatoarelor

Structura microcalculatoarelor

SEDINTA 1: Elemente de baza privind structura unui microcalculator compatibil IBM-PC, rolul blocurilor functionale, instalarea pentru lucru, realizarea conexiunilor intre echipamente, pornirea, stabilirea configuratiei si oprirea acestora

            Definirea unui calculator: este o masina automata de prelucrat date.

            Unitati functionale:

unitatea de intrare (U.I.)

Converteste reprezentarea informatiei de la o forma accesibila utilizatorului (text, grafic) la forma interna utilizata de calculator (byte)

Reprezentarea interna a datelor este in baza 2 : cifrele 0 si 1.

Adoptarea reprezentarii liniare a fost impusa de utilizarea in constructia calculatoarelor a dispozitivelor cu 2 stari stabile, notate conventional prin 0 si 1, numite cifre liniare sau biti.

1 byte (octet)= 8 biti;1Kb(1Ko)=1024 byte;1Mb(1Mo)=1024Ko=1048576 byte

Exemple: cititoare de cartele, de benzi perforate, de benzi magnetice, tastatura, mouse, scannere

unitatea de iesire ( U.E.)

Converteste reprezentarea informatiei de la forma interna utilizata de calculator (byte) la o forma accesibila utilizatorului (text, grafic)

Atat U.I. cat si U.E. contin toate echipamentele periferice fizice ce preiau datele si redau rezultatele precum si toate inte 20320c220u rfetele ce fac compatibile functional si logic perifericele cu structura interna a sistemului de calcul.

Interfetele fac legatura intre unitatea periferica si magistrala calculatorului si se termina cu un conector numit port. Interfetele si porturile pot fi:

seriale (COM:) mouse, modem

paralele (LPT:) imprimanta, plotter

Exemple de U.E.: display, imprimanta, plotter

Exemple de componente cu rol dublu (U.I.+U.E) : unitati de floppy disk, unitati de citire-scriere pe harddisk, modemuri, terminale=tastatura+display

unitatea de comanda si control

Activeaza si coordoneaza toate functiile tuturor blocurilor sistemului de calcul, pe baza unor semnale si comenzi. Este realizata cu ajutorul unor circuite integrate.

unitatea aritmetica si logica

Efectueaza operatii simple aritmetice si logice asupra unor operanzi aflati in memoria interna si inregistreaza rezultatele tot in memoria interna.

Operatii aritmetice : +, -, *, /, a^x

Operatii logice: si, sau, not

memoria interna

Are rolul de a retine informatiile ce urmeaza a fi prelucrate. De aici informatiile pot fi transmise altor unitati functionale. Informatiile inmagazinate in memorie pot fi: programe executabile, date de intrare pentru programe si date rezultate in urma calculelor

Tipuri principale de memorii:

ROM (Read Only Memory): memorii din care doar se citeste, nu li se poate modifica continutul, nu-si pierd continutul la decuplarea tensiunii de alimentare, sunt programabile cu tehnologii speciale (PROM) si unele pot fi reprogramate (EPROM,EEPROM)

RAM (Random Access Memory): se poate si citi si scrie curent in ele, in ele se lucreaza in mod operativ, isi pierd continutul la decuplarea tensiunii de alimentare, continutul lor este format din programe, date utilizate si rezultate scoase de aceste programe.

memoria externa: pastreaza informatia ce nu este prelucrata la un moment dat. Principiul de functionare este acela al inregistrarii magnetice (discuri magnetice, benzi magnetice, discuri optice). Dispozitivele fizice corespunzatoare fac parte din dispozitivele periferice. Toate datele stocate pe aceste dispozitive sunt incarcate in RAM si apoi sunt utilizate si prelucrate.

                      TASTATURA, DISPLAY, IMPRIMANTA,MOUSE, ETC.

Memoria externa

Memoria interna

                                                                                                     HARDDISC,FLOPPY DISC

Unitatea de comanda

Unitatea aritmetica si logica

  MICROPROCESORUL+ COPROCESORUL

            Fig.1 Structura legaturilor intre unitatile functionale ale calculatorului

            Microprocesorul = unitatea centrala de procesare care executa calculul si procesarea datelor in sistem ( cu exceptia unei parti mai complexe a calculului matematic in cazul sistemelor care au  coprocesor separat) si coordoneaza activitatea tuturor celorlalte componente ale sistemului de calcul.

            Caracteristici:

Viteza ceasului = frecventa calculatorului, se exprima in perioade / sec. Frecventa este controlata de un oscilator cu cristal compus dintr-o aschie de cuart.Oscilatiile sale sunt emise sub forma unui curent alternativ cu frecventa respectiva. Acest curent alternativ se numeste semnal de ceas (tact). Un microcalculator uzual lucreaza la o frecventa masurata in MHz( 33 , 40 , 66 , 100 , 120 , 133 , 166 MHz).

Magistrala interna de date = un dispozitiv prin care circula datele intre diferitele componente ale microprocesorului ( este un grup de conexiuni integrate). Datele circula sub forma de biti in paralel : 8,16,32,64 biti. Cu cat magistrala este mai "lata" cu atat este mai rapid microprocesorul.

Magistrala de adrese = este grupul de linii care transporta informatia de adresa necesara pentru precizarea locatiei de memorie catre care este transmisa informatia sau la care se regaseste.

Registrele interne = ne informeaza asupra cantitatii de date prelucrate la un moment dat de catre microprocesor. Cele mai multe registre au capacitatea de 32 biti.

Tipuri de microprocesoare Intel: 8080, 8086, 80286, 80386, 80486, 80586 (Pentium), 80686 (Pentium Plus)

Coprocesorul (daca exista) este unitatea de calcul in virgula mobila inclusa si executa operatii matematice mai complexe: impartirea in format lung, functii trigonometrice, radicali, logaritmi etc.Programele detecteaza coprocesorul daca au un set de instructiuni scrise pentru acesta, si anume: programe de calcul tabelar, aplicatii de baze de date, programe statistice.

Procesorul PENTIUM

Caracteristici

gama frecventelor: 75,90,100 MHz.

dimensiunea registrelor: 32 biti

magistrala externa: 64 biti

magistrala memoriei: 32 biti

memoria maxima accesata: 4 Gb.

nr.de tranzistoare: 3,3 milioane

memoria cache interna: 8 Kb pentru date si 8 Kb pentru instructiuni. Pastreaza o parte din seturile de instructiuni si de date cu care cip-ul lucreaza. Aceasta face ca procesorul sa nu mai stea in asteptarea instructiunilor primite de la memoria RAM care este mult mai lenta.

are coprocesor matematic

            Partile componente ale unui calculator

Unitatea centrala : care contine microprocesorul, memoriile, magistralele externe, harddiscul si unitatea de citire harddisc, unitatile de floppy disc, interfetele seriale si paralele si porturile asociate, eventual unitati de CD-ROM sau STREAMER

memoriile sunt : ROM si RAM

RAM : - memoria interna  - conventionala 0-640 Kb

- superioara (high memory) 640Kb-1 Mb

- extinsa (extended memory) > 1 Mb

- memoria cache : 256 Kb, 512 Kb

- memoria video depinde de placa video care comanda monitorul

unitatile de floppy disc sunt dispozitive ( drive-uri) de citire si memorare de mare capacitate. Tipuri:        - de 5 ¹/₄   inch si 360 Kb

- de 5 ¹/₄   inch si 1,2  Mb

- de 3 ¹/₂  inch si 720  Kb

- de 3 ¹/₂  inch si 1,44 Mb

- de 3 ¹/₂   inch si 2,88 Mb

Ele au asociate simboluri logice pentru a fi recunoscute  ( A: sau B: )

Harddiscurile si floppy discurile sunt dispozitive magnetice de stocare a informatiilor. Datele de pe discuri sunt organizate in piste (cercuri) si sectoare (sectoare de cerc), la hard-uri si cilindri . Acestea sunt scrise si memorate intr-o tabela de alocare a fisierelor si directoarelor la initializarea discului ( formatarea fizica a discului). Daca discul este disc system atunci pista 0  sectorul 1 (sectorul BOOT) contine programul de lansare in executie a S.O. . Urmatoarele sectoare contin FAT si Directory. La harddiscuri unitatea de alocare a fisierelor este clusterul care poate contine 1, 2 sau mai multe sectoare. Harddiscurile pot fi partitionate la formatare in zone distincte de date care au asociate simbolurile C: , D: sau E:.

magistralele externe : cabluri late care fac legatura intre dispozitivele din interiorul unitatii centrale

Monitorul: dispozitiv de iesire care face legatura utilizatorului cu calculatorul

tehnologii: tub catodic ( ca la televizor )

      afisaj cu cristale lichide

rezolutia monitorului - cantitatea de detalii pe care o poate reda un monitor exprimata in numarul de pixeli pe orizontala si pe verticala

placa video - furnizeaza semnalele care comanda monitorul. Standarde utilizate:              - MDA (Monochrome Display Adapter)

- CGA (Color Graphic Adapter)

- EGA (Enhanced Graphic Adapter)

- VGA (Video Graphic Adapter)

- SVGA (Super Video Graphic Adapter)

- XGA (Extended Graphic Adapter)

Adaptorul VGA - permite afisarea a 256 culori dintr-o paleta de 262164 culori posibile. Rezolutia oferita - max. 720 x 400

Adaptorul SVGA - are posibilitati mai mai de afisare decat VGA. Rezolutia oferita - max. 1024 x 768

Tastatura este dispozitiv de intrare cu taste care permite utilizatorului sa transmita comenzi calculatorului. Exista tastaturi cu 84 de taste sau cu 101 taste.

zona de tastare

mini-tastatura numerica

comenzi pentru controlul cursorului si ecranului

taste functionale

Mouse-ul transmite comenzile sale printr-un program (driver) care se incarca separat. Mouse-ul cu bila, de exemplu, prin miscarea sa pe pad genereaza deplasarea cursorului pe ecran iar prin apasarea unuia din butoane genereaza startarea executiei unui program (apasarea pe butonul stang este similar cu apasarea pe tasta <ENTER>, apasarea pe butonul drept este similar cu apasarea pe tasta <ESC>). Mouse-ul se conecteaza la U.C. printr-un port serial COM1: sau COM2:

Imprimanta este dispozitivul de iesire care executa scoaterea la imprimanta a fisierelor de tip ASCII, tiparirea informatiilor pe diferite suporturi celulozice si cu diferite caracteristici de rezolutie sau culoare. Imprimanta se conecteaza la U.C. printr-un port paralel LPT1: sau LPT2: sau LPT3:

Unitati de CD-ROM sunt dispozitive de citire a informatiilor de pe compact discuri.

Compact discurile fizic sunt discuri de plastic de 5 inch acoperite cu aluminiu. CD-ROM sunt compact disc read-only memory. Datele sunt inmagazinate prin mijloace optice si poate fi doar citit. Capacitate uzuala: 66Mo dar pot ajunge la 1Gb.

La cumparare trebuie sa avem in vedere:

viteza de transfer a datelor - min. 150 Kb/ s

timpul de acces - intarzierea dintre primirea comenzii si citirea primului bit - max.350 ms

memoria interna - min. 64 Kb.

interfata face legatura intre unitate si magistrala calculatorului sunt livrate cu controlere pe 16 biti

formatele pe care este in stare sa le citeasca - fara o organizare logica, unitatea de CD-ROM si calculatorul n-ar putea obtine nici o informatie din aceasta masa de biti. De aceea datele sunt codificate in conformitate cu anumite standarde. In aceste conditii, atunci cand unitatea citeste anumite configuratii de biti si le transmite calculatorului, acesta recunoaste organizarea discului si stie in ce zona a discului trebuie sa caute. Tipuri de formate: ISO9660, CD-DA (Digital Audio), foto CD, CD-ROM multimedia ( cuprinde text, grafica, sunet)

            Instalarea pentru lucru a unui calculator:

se conecteaza cablurile monitorului si a tastaturii

se conecteaza cablul mouse-ului la portul serial prevazut in spatele U.C. si al imprimantei la portul paralel corespunzator.

se porneste calculatorul de la butonul  POWER.

daca nu are S.O., atunci se formateaza discul hard, se partitioneaza (daca este cazul) si se instaleaza de pe dischete S.O.

apoi se instaleaza driver-ul de mouse sau de imprimanta

se instaleaza celelalte produse soft de baza sau de aplicatie de firma necesare lucrului

            Sedinta 2: Identificarea partilor componente ale unui microcalculator; instalarea pentru lucru a achipamentelor, pornirea si oprirea acestora (sedinta practica)