Tehnologia Informatiei
Introducere
Sa incepem cu prezentarea generala,
adica cu tehnologia informatiei. Pentru a avea un limbaj comun va invit
sa pornim de la cateva definitii.
Domeniul nostru de studiu este INFORMATICA, iar elementele de baza ale acesteia
sunt INFORMATIA si CALCULATORUL.
INFORMATICA este stiinta care studiaza prelucrarea informatiilor de catre
echipamente automate de calcul numite calculatoare.
CALCULATORUL este, in esenta, un ansamblu de componente ce au ca scop
prelucrarea datelor. Cu siguranta le-ati intalnit deseori la scoli, banci,
posta etc.
Componentele calculatorului se impart in doua mari
categorii:
Calculatorul este un echipament
programabil, cu doua caracteristici de
baza:
- raspunde comenzilor externe, comenzi date de
utilizator prin intermediul perifericelor: imprimare, scanare, copiere etc;
- executa programe, adica seturi de instructiuni interne care
se afla inregistrate in memoria interna.
INFORMATIILE reprezinta elemente
specifice activitatii fiecaruia dintre noi: articole de presa, date financiare,
rapoarte de serviciu, referate, documente etc. Informatiile sunt foarte
complexe si, pentru a fi utilizate de catre calculatoare trebuie aduse intr-o
forma unitara, masurabila. Altfel spus, a fost nevoie sa se stabileasca o
unitate de masura, un etalon, numit informatie elementara BIT (Binary Digit sau
cifra binara) de catre Shannon, considerat a fi parintele teoriei informatiei.
DATELE sunt succ 646g69g esiuni de informatii elementare adaptate utilizarii de catre un
calculator. Astfel avem date de intrare, cele care se introduc din mediul
extern si care sunt necesare in procesul de prelucrare, cum ar fi numele
elevilor dintr-o clasa, materiile la care studiaza si notele obtinute la
fiecare materie si date de iesire, obtinute prin prelucrarea celor de intrare,
cum ar fi lista absolventilor in ordinea notelor obtinute.
Si acum sa vorbim despre calculatoare pentru ca fara ele obiectul studiului nostru nu ar exista.
CLASIFICAREA CALCULATOARELOR se realizeaza dupa anumite criterii, cum ar fi: viteza de calcul, marime, modalitati de operare si, nu in ultimul rand, de pret.
1. Microcalculatoare (Personal Computer - PC) - sunt cele mai intalnite masini de calcul avand un microprocesor, cele mai mici preturi, dimensiuni reduse, posibilitati de conectare in retea si un mod de operare simplu. Cele mai cunoscute sunt:
2. Minicalculatoare - sunt
specializate in anumite functii pe care le indeplinesc datorita sistemului de
intrare-iesire foarte dezvoltat. Pot opera in transmisii de date, in
automatizari industriale, controlul masinilor unelte in sisteme cu multi
utilizatori. Microprocesorul este complex si capacitatea de stocare este
ridicata.
3. Mainfraime-uri - sunt calculatoare complexe, foarte scumpe, care functioneaza continuu, la viteze mari, in sistem cu multi utilizatori (multiuser) si care gestioneaza un volum foarte mare de date. Atat procesorul cat si sistemul de intrare/iesire sunt foarte complexe iar volumul de stocare foarte mare. Pentru siguranta functionarii sunt conectate la reteaua electrica prin intermediul unor instalatii speciale, care genereaza curent electric in cazul lipsei alimentarii de la retea. Spitalele, bancile, institutiile administrative sunt principalii utilizatori ai acestora.
4. Supercalculatoare - sunt cele complexe sisteme de calcul, avand costuri si performante foarte ridicate. Lucreaza in sistem multiprocesor (adica au mai multe procesoare), au viteze de calcul foarte mari si sunt utilizate in domenii ce prelucreaza complex datele: reactoare nucleare, proiectarea aeronavelor, seismologie, meteo, etc.
STRUCTURA UNUI
CALCULATOR PERSONAL
Un calculator are doua parti componente:
Cum am aratat anterior, partea hard a unui calculator reprezinta ceea ce noi vedem, carcasa si interiorul acesteia, unde sunt pozitionate componentele despre care vom vorbi mai tarziu, monitorul, tastatura, mouse-ul, boxele etc.
Functiile pe care trebuie sa le asigure aceste componente sunt:
Figura de mai jos descrie modul in care se interconecteaza aceste functii:
1. UNITATEA CENTRALA DE PRELUCRARE
PROCESORUL (Central Processing Unit, CPU) este considerat "creierul" calculatorului. Unitatea centrala de prelucrare se afla in interiorul carcasei calculatorului, pe placa de baza. La calculatoarele personale, este format dintr-un singur cip numit microprocesor.
Unitatea centrala de prelucrare
Placa de baza
Procesorul
MICROPROCESORUL
Desi este printre cele mai mici componente din calculator, el "duce greul" intregii activitatii a acestuia, exercitand functii de calcul si coordonare pentru toate operatiile executate. Daca ne raportam ceea ce face, putem separa cele doua componente tipice:
. UAL: Unitatea Aritmetica si Logica, care efectueaza operatiile aritmetice si logice . UCC: Unitatea de Comanda si Control, care extrage instructiuni din memorie, le decodifica si apeleaza unitatea aritmetica si logica atunci cand este necesar.
Cand dorim sa alegem un calculator, trebuie sa stim ca microprocesoarele pot fi mai scumpe sau mai ieftine, diferenta fiind date de caracteristici specifice, din care amintim: . setul de instructiuni care pot fi executate simultan, . latimea de banda (numarul de biti procesati intr-o singura instructiune), . frecventa (ciclul de ceas, tactul) care arata cate instructiuni poate sa execute respectivul microprocesor intr-o secunda. Se masoara in MHz (103 Hertz) si, mai nou in GHz (106 Hertz)
Numele calculatorului este dat de microprocesor, de exemplu vorbim de un calculator Intel Pentium IV, iar viteza de lucru este determinata de: . Frecventa de tact - frecventa la care lucreaza procesorul, de exemplu 3 GHz (Giga Hertz); . Latimea magistralei de date si comenzi - numarul de biti pe care ii prelucreaza simultan intr-un tact procesorul (8, 16, 32, 64, 128, 256 de biti transmisi in paralel). Evident, cu cat frecventa de tact si latimea magistralei sunt mai mari, cu atat calculatorul este mai rapid.
PLACA DE BAZA (MAINBOARD)
Este componenta esentiala a calculatorului care se afla situata fizic pe
carcasa, si arata ca in imaginea urmatoare:
Pe ea se afla unul sau mai multe microprocesoare si alte componente care realizeaza functiile de legatura cu mediul intern sau extern, de exemplu placa de legare in retea, placa de sunet, interfata de conectare a monitorului, a tastaturii si mouse-ului etc, pe care le vom discuta ulterior. Pe placa de baza (mainboard) se afla situate si placile de extensie, utilizate pentru a indeplini anumite sarcini specifice: grafica, sunet, conectare externa. Acestea se adapteaza la placa de baza prin intermediul unor conectori numiti sloturi. In raport cu functia pe care trebuie s-o indeplineasca exista mai multe categorii de asemenea placi:
1. Placa
grafica (Placa Video)
Are rolul de a afisa pe monitor datele prelucrate de calculator. Placa video este inzestrata cu micro procesor propriu numit accelerator grafic si cu memorie proprie numita memorie video. Imaginea care apare pe monitor este formata din puncte luminoase numite pixeli. Fiecare pixel reprezinta o anumita culoare iar numarul de pixeli care se afiseaza pe ecran se numeste rezolutie. Cu cat numarul de pixeli este mai mare, cu atat rezolutia este mai buna iar imaginea este mai aproape de ceea ce vedem in viata de zi cu zi. Daca ne dorim un calculator pentru copilul nostru care doreste sa aiba ultimele versiuni de jocuri nu trebuie sa ne mire ca vom avea nevoie de placi video de inalta performanta, care, evident, sunt destul de scumpe. Placile video bune ofera o calitate superioara a imaginii ce reduce riscul aparitiei afectiunilor oculare.
2. Placa audio
(Sound Blaster)
Este utilizata pentru memorarea, prelucrarea si redarea sunetelor pe calculator. Aceasta se realizeaza cu ajutorul unui limbaj de programare specializat, numit interfata MIDI (Musical Instrument Digital Interface). In ultimul timp placile audio vin incorporate in placa de baza, ceea ce creste fiabilitatea calculatorului. Daca avem ghinionul sa se defecteze putem plasa una suplimentara pe unul din sloturile placii de baza.
3. Placa modem conecteaza calculatorul la retea in vederea accesarii Internet-ului. Exista doua tipuri de modemuri:
4. Placa de retea - conecteaza calculatoarele in sisteme complexe numite retele, care dispun de resurse pe care le utilizeaza in comun. Mai multe detalii vom vedea in capitolul special dedicat retelelor. Placile de retea pot fi conectate prin legaturi fizice, de exemplu cabluri sau prin legaturi de radiofrecventa, numite wireless sau fara cablu.
De exemplu, calculatoarele dintr-o sala de curs de informatica sunt intotdeauna
legate in retea.
2. UNITATEA DE MEMORIE
Este componenta destinata stocarii datelor si instructiunilor din programe codificate binar, sub forma de biti. Dupa cum am mai spus, Bit-ul (binary digit - cifra binara) reprezinta cea mai mica unitate de date ce poate fi reprezentata si prelucrata de calculator. Valoarea fiecarui bit este 0 sau 1. O succesiune de 8 biti se numeste Byte (octet) si reprezinta cea mai mica zona de memorie adresabila de catre un sistem de calcul. Un exemplu de date codificate binar ar fi 00101101. Datele care sunt utilizate de calculator sunt foarte complexe si codificarea lor solicita volume mari de biti. Acesta este motivul pentru care se folosesc uzual multiplii unui byte astfel:
1
kilobyte (KB) = 1024 bytes
1 megabyte (MB) = 1024 Kbytes
1 gigabyte (GB) = 1024 Mbyte
1 terrabyte (TB) = 1024 Gbyte
1 petabyte (PB) = 1024 Tbyte
1 exabyte (EB) = 1024 Pbyte
Fizic, memoria este alcatuita dintr-un sistem de circuite integrate (chip-uri) care au rolul de memorare a valorilor de 0 sau 1 specifice fiecarui bit.
Memoria calculatorului este de doua feluri:
2.1. Memoria
interna, memoria ce se afla situata pe placa de baza
2.2. Memoria
externa, ce este situata in afara placii de baza, fie in
interiorul Unitatii Centrale, fie in exteriorul acesteia.
2.1 MEMORIA INTERNA
reprezinta componenta situata pe placa de baza care stocheaza
datele.
Ea este de doua tipuri:
- ROM (Read Only Memory) - este o memorie permanenta, accesibila numai la citire, care nu se sterge la intreruperea alimentarii calculatorului. Ea este inscriptionata de catre producator si are capacitate redusa. Contine programe esentiale care se incarca la pornirea calculatorului. Memoria ROM este in general utilizataa pentru a stoca BIOS-ul (Basic Input Output System) unui PC. BIOS-ul este un program de marime mica (<2MB) fara de care computerul nu poate functiona, acesta reprezinta interfata intre componentele din sistem si sistemul de operare instalat (SO).
- RAM (Random
Access Memory)
Este o memorie volatila (depinde direct de alimentarea cu energie), stergandu-se la oprirea calculatorului. Reprezinta locatia unde se pastreaza datele si programele in curs de executie si poate fi atat scrisa cat si citita. Aceasta este utila pentru prelucrarea tempoarara a datelor, dupa care este necesar ca acestea sa fie stocate (salvate) pe un suport ce nu depinde direct de alimentarea cu energie pentru a mentine informatia.
Un exemplu de memorie RAM este memoria cache, o memorie de mare viteza, care stocheaza datele ce se transfera intre microprocesor si memoria interna, marind performantele calculatorului. Se afla pe pastila microprocesorului sau pe placa de baza, obtinandu-se astfel un timp de efectuare al operatiilor redus.
2.2 MEMORIA EXTERNA reprezinta locatia din exteriorul placii de baza unde sunt stocate fizic datele si informatiile salvate. Dispozitivele utilizate pentru stocarea datelor sunt : Hard disk, CD, Disc ZIP, disc JAZ, discheta, DVD, memorii Flash.
Dispozitive de stocare:
2.2.1. Hard Disk (HDD - disc fix) - disc magnetic de mare capacitate pe care se pot memora date intr-un calculator. Denumirea vine de la faptul ca acesta se fixeaza in interiorul calculatorului pe locasul special cu suruburi si nu poate fi detasat usor de utilizator. Mai nou au fost create si Hard disk-uri externe, care pot fi conectate si deconectate utilizand interfetele de intrare/iesire ale calculatorului.
Caracteristicile hard disk-urilor
sunt:
. capacitatea de stocare. Capacitatea de stocare a crescut
intr-un timp foarte scurt de la cativa MB la 500 GB in prezent.
. viteza de rotatie. Pe piata exista discuri care lucreaza la
turatii de 4500, respectiv 10000 de rotatii pe minut.
. viteza de transfer a datelor (o valoare orientativa:
6,5MBps).
2.2.2. Floppy disk (discheta) - Discheta (floppy disc-ul) este cel mai portabil si ieftin mediu de stocare de date, cu capacitatea limitata la 1,44MB. Accesul la date de pe unitatea floppy a calculatorului este mai lent decat in cazul hard disk-ului. Datorita capacitatii reduse de memorare si a fiabilitatii scazute, acestea sunt din ce in ce mai putin utilizate.
2.2.3. Disc ZIP
- dispozitiv cu o capacitate de memorare de pana la 750 MB.
2.2.4. Disc JAZ
- dispozitiv cu o capacitate de memorare de pana la 2 GB.
2.2.5. CD (discul
optic) a primit acest nume deoarece utilizeaza un mediu optic
pentru stocarea datelor.
CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) este un disc optic cu o capacitate de peste 700 MB. Capacitatea mare si preturile mici au facut ca acestea sa elimine Flopy Disk-urile de pe piata.
Exista
doua tipuri de CD-uri:
- CD-Recordable (CD-R, inscriptibile) - care pot fi inscriptionate o
singura data
- CD-RWriteble (CD-RW, reinscriptibile) - care pot fi inscriptionate de mai
multe ori
DVD (Digital Video Disk) - este asemanator ca forma CD-ului, dar de capacitate mult mai mare 4,7 GB, 8,5 GB sau 17 GB. Datorita capacitatii mare de stocare, este considerat suportul de memorare al viitorului, fiind in special utilizat pentru distributia de produse multimedia cum ar fi jocuri si filme.
-
DVD-ROM - permite doar citirea informatiilor;
- DVD-R (Recordable - inscriptionabil) - permite executarea
unei singure operatii de inscriptionare;
- DVD-RW - permite citirea si inmagazinarea informatiilor de
"n" ori, functionand similar hard disk-ului.
Datorita capacitatii mari de stocare si stabilitatii lor, CD-urile si DVD-urile sunt din ce in ce mai mult folosite, inlocuind treptat celelalte medii de stocare.
2.2.6. Memoriile flash sunt memorii portabile, de dimensiuni mici si capacitati de pana la 4 GB utilizate pentru transferul datelor intre calculatoare (Memory Stick) sau a imaginilor din camerele digitale in imprimante sau calculatoare (Memory card).
. Data cartridge reprezinta o caseta cu banda magnetica, utilizata pentru back-up-uri ale informatiilor de pe servere (copii de rezerva). Capacitatea ei variaza intre 2 GB si 36 GB, in functie de lungimea benzii magnetice (90m - 170m).
3. SISTEMUL DE INTRARE / IESIRE (S I/O)
Este alcatuit din totalitatea componentelor care realizeaza transportul datelor in interiorul calculatorului sau asigura legatura intre calculator si mediul extern.
3.1. Magistrala de date si comenzi - asigura transferul datelor intre componentele interne ale calculatorului: memorie, microprocesor si dispozitive de stocare. Este asemenea unei autostrazi in care pe fiecare banda circula informatii in ambele sensuri.
3.2. Interfetele de intrare/iesire - sunt componentele calculatorului prin care acesta transmite si primeste date din mediul extern, de la echipamentele periferice. In functie de modalitatea de realizare a transferului vorbim de:
- Porturi seriale - in care transmisia datelor se realizeaza printr-o singura linie, ceea ce duce la viteze de transfer scazute.
- Porturi paralele - in care transmisia datelor se
realizeaza pe 8 canale independente, la viteze mult mai mari
- USB - Universal Serial Bus - in care se transmit pachete de informatii codificate soft, la viteze de pana la 8 mai mari decat in cazul transmisiei seriale. Este cel mai utilizat.
4. DISPOZITIVE PERIFERICE
Sunt componente si echipamente prin intermediul carora transfera informatii din mediul extern, care sunt convertite in format binar, accesibil calculatorului si catre mediul extern, rezultate ale procesului de prelucrare. Schematizat, le vedem prezentate in figura urmatoare:
Practic avem trei tipuri de dispozitive, adecvat functiei pe care o indeplinesc: - dispozitive periferice de intrare, prin intermediul carora sunt preluate date externe si transformate intr-un format specific calculatorului; - dispozitive periferice de iesire, care transpun intr-o forma accesibila rezultatele prelucrarii datelor de catre calculator; - dispozitive periferice de intrare-iesire, care indeplinesc ambele functii.
4.1. Dispozitivele periferice de intrare - convertesc formatul extern al informatiilor in format intern, binar si sunt utilizate pentru introducerea datelor in calculator. Cele mai cunoscute sunt tastatura, mouse-ul, joystick-ul, microfonul, scannerul, camera video.
. Tastatura - dispozitiv cu ajutorul caruia se introduc (tasteaza) datele in calculator. Pe tastatura exista 5 categorii de taste: alfanumerice, numerice, de deplasare a cursorului, functionale si speciale.
. Mouse-ul a fost inventat in 1963, de catre Douglas Engelbart, cercetator la Stanford Research Center de pe langa Stanford University, California, SUA.
Este dispozitiv cu ajutorul caruia ne pozitionam (navigam) rapid pe ecranul monitorului. Are diferite culori, forme adaptate conturului de mana si doua sau trei butoane. Poate fi de doua feluri:
- Mecanic
- prin care navigarea de realizeaza cu ajutorul unei bile de cauciuc rotative
sau a unei rotite (scroll) care muta cursorul pe ecran stanga dreapta si
sus-jos.
- Optic - pentru detectarea miscarii se foloseste un fascicul infrarosu ; deplasarea cursorului se fac e conform deplasarii mouse-ului. Este un mouse mai rapid si mai precis dar si mai scump decat cel mecanic.
. Trackball (bila rulanta) - este o bila montata pe un suprafata prevazuta de doua sau trei butoane, pe care deplasarea cursorului se realizeaza prin rotirea bilei, utilizata la calculatoarele portabile.
. Touchpad - este o suprafata plana marginita de doua sau trei butoane, pe care deplasarea cursorului se realizeaza folosind degetul, pe care de obicei o utilizeaza tot calculatoarele portabile.
. Scanner - un dispozitiv care preia textul direct de pe suportul extern: hartie, film, fotografie si il transforma in format binar, accesibil pentru calculator. Sunt de doua feluri:
- Scannere de birou - pot fi unitati independente sau inglobate in aparate multifunctionale (copiatoare, imprimante, faxuri etc) utilizate pentru preluarea informatiilor din documente.
- Scannere de mana
- mici, utilizate de obicei pentru citirea codurilor de bare in magazine.
. Joystick
- maneta utilizata de obicei in jocurile de pe calculator, a carei miscare
determina deplasarea cursorului.
. Light pen (creion luminos) - dispozitiv asemanator unui pix, care transmite informatii sau selecteaza obiecte direct de pe un ecran prin atingere.
. Microfon
- folosit pentru a inregistra sunete. Este utilizat la comanda vocala si in
cadrul unor programe de discutii prin Internet.
. Camera digitala
- utilizata pentru preluarea fotografiilor de catre calculator
4.2 Dispozitive periferice de iesire - permit vizualizarea rezultatelor prelucrarii informatiilor si datelor intr-un format accesibil utilizatorului.
Acestea sunt de mai multe tipuri:
. Monitor (videoterminal) - este cel mai cunoscut dispozitiv de iesire, utilizat pentru afisarea rezultatelor activitatii calculatorului. Functional exista doua tipuri de monitoare:
- Cu tub catodic (CRT - Catodic Ray Tube) este monitorul care utilizeaza pentru imagine radiatiile unui tub catodic.
- Cu cristale lichide (LCD - Liquid Crystal Display) au fost utilizate pana acum la calculatoarele portabile datorita pretului ridicat. Au consum mic de energie electrica si nu emit radiatii. In ultima perioada dezvoltarea tehnologiei a dus la scaderea majora a preturilor si cresterea numarului de monitoare LCD vandute.
Alegerea monitorului este determinata de urmatoarele caracteristici:
- Marimea diagonalei (15", 17", 19", 21")
- Rezolutia - densitatea punctelor luminoase de pe ecran
(unitate de masura - pixelul)
- Frecventa - arata de cate ori pe secunda apare pe ecran o
noua imagine (unitate de masura - Hertz)
- Radiatia emisa - se refera la cantitatea de radiatii emise de monitor, in conditiile demonstrarii efectelor negative ale lucrului cu videoterminale ce genereaza afectiuni oftalmologice. Astfel, conform legislatiei in domeniul sanatatii si securitatii muncii, persoanele care lucreaza un timp indelungat cu monitoare trebuie sa ia pauze scurte, care sa permita relaxarea si odihna globilor oculari.
. Display screen - reprezinta ecranul monitorului.
. Imprimanta - dispozitiv ce tipareste informatiile pe hartie. Cele mai importante caracteristici ale imprimantelor sunt rezolutia, adica numarul de punte pe unitatea de suprafata (masurata in dpi - digit per inch), viteza de lucru (masurata in pagini pe minut), dimensiunile maxime ale hartiei pe care se face tiparirea (A4 sau A3) si zgomotul care apare la tiparire (masurat in decibeli).
. In functie de tehnologia de tiparire utilizata, pot fi:
- Matriciale care folosesc pentru tiparire un numar de 9-24 de ace, numite pini, care lovesc o banda tusata si formeaza prin alaturare un caracter. Sunt foarte zgomotoase, dar au consumabilele ieftine si sunt utilizate din ce in ce mai putin si mai ales in contabilitate.
- Cu jet de
cerneala care folosesc pentru tiparire o cerneala speciala
aflata in cartuse (cartridge-uri). Pot fi monocrome sau color, caz in care sunt
utilizate doua cartuse. Sunt silentioase, ieftine si foarte des folosite.
Cartusele pot fi reincarcate, cu ajutorul unei seringi speciale.Cerneala este
introdusa in cartus prin duze speciale.
- Laser
asemanatoare copiatoarelor, utilizand un cartus de toner. Sunt
ceva mai scumpe dar au pret pe pagina mult mai mic decat la imprimantele cu jet
de cerneala. Sunt din ce in ce mai mult folosite, in special cele monocrome.
. Plotter - ul
- echipament ce imprima in general desene tehnice si planuri arhitectonice si
cadastrale pe formate foarte mari, ajungand pana la A0, folosind o tehnologie
cu jet de cerneala.
. Boxe (difuzoare)
utilizate pentru amplificarea sunetului emis de placa de sunet.
4.3 Dispozitive periferice de
intrare- iesire
. Modem-ul
- dispozitiv utilizat pentru conectarea la Internet. Pe liniile
telefonice informatiile se
transmit sub forma de unde analogice in timp ce calculatorul
opereaza cu informatii in format digital. Modem-ul transforma undele analogice
de pe liniile telefonice in format digital, specific pentru calculator si
converteste informatiile digitale utilizate de catre calculator in unde
analogice, care vor fi transmise prin liniile telefonice catre alti utilizatori.
. Touch screen sau
ecran afisare este un dispozitiv sensibil la atingere,
iar activarea comenzilor se face prin apasarea cu degetul.
. Multifunctionale
- dispozitive care pot executa mai multe functii: imprimare, scanare,
transmisie fax si multiplicare documente. Pot fi cu jet de cerneala sau
cu tehnologie laser, monocrome sau color. Datorita pretului accesibil sunt
destul de utilizate inlocuind copiatoarele cu volum mic de copiere.
Concluzionand, putem spune ca un calculator este cu atat mai performant cu cat:
|
